纳米粒子增韧增强pbt复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料及其制备方法。本发明的纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为：PBT85%～95%、纳米粒子5%～15%、表面处理剂0.1%～0.2%、稳定剂0.1%～1%、润滑剂0.2%～1.5%、抗氧剂0.1%～1%、色料0.2%～0.3%。本发明的有益效果是，采用纳米粒子经表面处理剂均匀分散处理，可以避免纳米粒子间的相互凝聚，从而减少了用量，而且纳米粒子能够大幅度地提高材料的韧性、刚性和耐热性的同时保持其强度，使具有综合性能优良、加工性能好和成本低廉等特点。本发明提供的制备方法简单和操作方便，易于实现工业化。
【专利说明】纳米粒子增韧增强PBT复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高分子材料，具体地说是一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种综合性能优良和用途很广的的结晶性聚合物，但由于脆性大、缺口冲击强度低和韧性不足，限制了 PBT作为结构材料的应用。以往采用橡胶增韧PBT，可以改善PBT的韧性，但橡胶增韧的PBT复合材料的刚性、拉伸强度大幅度下降，不能使制备的PBT复合材料的力学性能、加工性能得到全面改善和提高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，提供一种具有良好力学性能、加工性能和韧性的纳米粒子增韧增强PBT复合材料及其制备方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为:PBT 85%~95%、纳米粒子5%~15%、表面处理剂0.1%~0.2%、稳定剂0.1%~1%、润滑剂0.2%~1.5%、抗氧剂0.1%~1%、色料0.2%~0.3%。
[0005]所述的PBT的特性黏度为0.85~1.2dl/g。
[0006]所述的纳米粒子为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米滑石粉、纳米硅藻土、纳米蒙脱土、纳米高岭土和氮化硅与碳化硅的纳米混合物中的一种,这种纳米粒子的平均粒径在20nm ~IOOnm 之间。
[0007]所述的表面处理剂为硬脂`酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸镁、铝酸酯、硅烷偶联剂和烷基酸盐中的一种。
[0008]所述的稳定剂为苯并三唑类稳定剂、二苯甲酮类稳定剂、受阻胺类稳定剂中的一种或几种的复配物。
[0009]所述的润滑剂为聚硅氧烷、PE蜡、EVA蜡、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种的混合物。
[0010]所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、四[β - (3,5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯的复合物、β- (3,5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯与亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯的复合物或四[β- (3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与双(2，4- 二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的复合物中的一种。
[0011]上述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤:
(I)将纳米粒子与表面处理剂按重量配比称取后，加入超声振荡发生器或高速混合机中，于100°C~200°C温度下搅拌20~100分钟，使表面处理剂与纳米粒子均匀分散，然后冷却至低于40°C出料备用；(2)将PBT在120°C~130°C下干燥4~6小时，含水率控制在0.03%以下，备用；
(3)按重量配比称取干燥处理后的PBT、稳定剂、润滑剂、抗氧剂和色料，加入高速混合机，同时将经表面处理剂处理后的纳米粒子加入高速混合机，使一起充分混合2~5分钟；
(4)再将上述混合物加入双螺杆挤出机中，控制螺杆转速在120~300转/分钟，机筒温度在170°C~230°C，经双螺杆挤出机挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强PBT复合材料。
[0012]本发明的纳米粒子增韧增强PBT复合材料，具有良好的化学性能，冲击强度较纯PBT提高了 I~5倍，其拉伸强度为30~55MPa，缺口冲击强度15~30kJ/m2，加工性能基本不变。
[0013]本发明的有益效果是，采用纳米粒子经表面处理剂均匀分散处理，可以避免纳米粒子间的相互凝聚，从而减少了用量，而且纳米粒子能够大幅度地提高材料的韧性、刚性和耐热性的同时保持其强度，使具有综合性能优良、加工性能好和成本低廉等特点。本发明提供的制备方法简单和操作方便，易于实现工业化。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
[0015]实施例1:
一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为:PBT 90%、纳米碳酸钙8%、硬脂酸钙0.1%、苯并三唑类稳定剂0.5%、聚硅氧烷0.6%、四[β - (3,5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯的复合物0.6%、色料0.2%，其中PBT的特性黏度为0.85~1.2dl/g，纳米碳酸钙的平均粒径在20nm~IOOnm之间。
·[0016]制备方法:(1)将纳米碳酸钙与硬脂酸钙按重量配比称取后，加入超声振荡发生器或高速混合机中，于100°C~200°C温度下搅拌20~100分钟，使硬脂酸钙与纳米碳酸钙均匀分散，然后冷却至低于40°C出料备用；(2)将PBT在120°C~130°C下干燥4~6小时，含水率控制在0.03%以下，备用；(3)按重量配比称取干燥处理后的PBT、苯并三唑类稳定剂、聚硅氧烷、四[β_ (3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯的复合物和色料，加入高速混合机，同时将经硬脂酸钙处理后的纳米碳酸钙加入高速混合机，使一起充分混合2~5分钟；(4)再将上述混合物加入双螺杆挤出机中，控制螺杆转速在120~300转/分钟，机筒温度在170°C~230°C，经双螺杆挤出机挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强PBT复合材料。
[0017]实施例2:
一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为:PBT 85%、纳米二氧化硅12%、硬脂酸镁0.2%、受阻胺类稳定剂1%、乙撑双硬酯酰胺1%、四[β - (3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.6%、色料0.2%，其中PBT的特性黏度为0.85~1.2dl/g，纳米二氧化娃的平均粒径在20nm~IOOnm之间。
[0018]制备方法:(1)将纳米二氧化硅与硬脂酸镁按重量配比称取后，加入超声振荡发生器或高速混合机中，于100°c~200°C温度下搅拌20~100分钟，使硬脂酸镁与纳米二氧化硅均匀分散，然后冷却至低于40°C出料备用；(2)将PBT在120°C~130°C下干燥4~6小时，含水率控制在0.03%以下，备用；(3)按重量配比称取干燥处理后的PBT、受阻胺类稳定剂、乙撑双硬酯酰胺、四[β_ (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和色料，加入高速混合机，同时将经硬脂酸镁处理后的纳米二氧化硅加入高速混合机，使一起充分混合2~5分钟；(4)再将上述混合物加入双螺杆挤出机中，控制螺杆转速在120~300转/分钟，机筒温度在170°C~230°C，经双螺杆挤出机挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强PBT复合材料。
[0019]实施例3: 一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为:PBT 92%、纳米高岭土 6%、硅烷偶联剂0.1%、苯并三唑类稳定剂0.5%、乙撑双硬酯酰胺0.8%、四[β -(3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2，4_二叔丁基苯基)酯的复合物0.4%、色料0.2%。其中PBT的特性黏度为0.85~1.2dl/g，纳米高岭土的平均粒径在20nm~IOOnm之间。
[0020]制备方法:(1)将纳米高岭土与硅烷偶联剂按重量配比称取后，加入超声振荡发生器或高速混合机中，于100°c~200°C温度下搅拌20~100分钟，使硅烷偶联剂与纳米高岭土均匀分散，然后冷却至低于40°C出料备用；(2)将PBT在120°C~130°C下干燥4~6小时，含水率控制在0.03%以下，备用；(3)按重量配比称取干燥处理后的PBT、苯并三唑类稳定剂、乙撑双硬酯酰胺、四[β_ (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯的复合物和色料，加入高速混合机，同时将经硅烷偶联剂处理后的纳米高岭土加入高速混合机，使一起充分混合2~5分钟；(4)再将上述混合物加入双螺杆挤出机中，控制螺杆转速在120~300转/分钟，机筒温度在170°C~230°C，经双螺杆挤出机挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强PBT复合材料。
【权利要求】
1.一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其特征在于，其组分按质量百分数配比为:PBT 85%~95%、纳米粒子5%~15%、表面处理剂0.1%~0.2%、稳定剂0.1%~1%、润滑剂0.2% ~1.5%、抗氧剂 0.1% ~1%、色料 0.2% ~0.3%ο
2.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其特征在于，所述的PBT的特性黏度为0.85~1.2dl/g。
3.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其特征在于，所述的纳米粒子为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米滑石粉、纳米硅藻土、纳米蒙脱土、纳米高岭土和氮化娃与碳化娃的纳米混合物中的一种，这种纳米粒子的平均粒径在20nm~IOOnm之间。
4.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其特征在于，所述的表面处理剂为硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸镁、铝酸酯、硅烷偶联剂和烷基酸盐中的一种。
5.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其特征在于，所述的稳定剂为苯并三唑类稳定剂、二苯甲酮类稳定剂、受阻胺类稳定剂中的一种或几种的复配物。
6.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为聚硅氧烷、PE蜡、EVA蜡、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为四[β_ (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β- (3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、四[β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯的复合物、β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯与亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯的复合物或四[β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与双(2，4_ 二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的复合物中的一种。
8.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将纳米粒子与表面处理剂按重量配比称取后，加入超声振荡发生器或高速混合机中，于100°C~200°C温度下搅拌20~100分钟，使表面处理剂与纳米粒子均匀分散，然后冷却至低于40°C出料备用； (2)将PBT在120°C~130°C下干燥4~6小时，含水率控制在0.03%以下，备用； (3)按重量配比称取干燥处理后的PBT、稳定剂、润滑剂、抗氧剂和色料，加入高速混合机，同时将经表面处理剂处理后的纳米粒子加入高速混合机，使一起充分混合2~5分钟； (4)再将上述混合物加入双螺杆挤出机中，控制螺杆转速在120~300转/分钟，机筒温度在170°C~230°C，经双螺杆挤出机挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强PBT复合材料。
【文档编号】C08K3/26GK103709618SQ201210368750
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】不公告发明人 申请人:青岛欣展塑胶有限公司