一种聚酰亚胺纤维增强pbt复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料及其制备方法，聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料按重量百分比由以下组分组成：PBT：10%～60%，低收缩填料：1.0%～30%，相容剂：1.0%～10%，聚酰亚胺纤维：1.0%～60%，增韧剂：1.0%～10%，其他助剂：1.0%～10%。所述低收缩填料为ABS、AS、PC或蒙脱土等一种或几种。本发明可以有效的提高复合材料的耐低温性能，改善制品的翘曲率，同时无卤阻燃，可广泛应用于汽车部件及电子电器产品。
【专利说明】一种聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料及其制备方法。
技术背景
[0002]PBT是一种结晶型热塑性聚酯，成型后，所得制品的收缩率大，低温韧性差，采用纤维增强的PBT复合材料，由于纤维分布的各向异性，翘曲率高。聚酰亚胺纤维是一种高性能特种纤维，抗张强度可以和玻璃纤维、芳纶甚至碳纤维媲美，其长期使用温度为-200~300°C，同时拥有绝佳的电绝缘性能和自熄性。采用聚酰亚胺纤维增强的PBT复合材料，不仅可使制品的抗张强度、热变形温度可以提高，同时其冲击性能也得到极大改善，低温下尤其明显。由于PBT和PI材料本身就具有较好的阻燃性能，辅以无卤阻燃剂，便可满足ROHS标准；在碱性条件下，两种材料还会降解，可以很好的回收单体原料。因此，聚酰亚胺纤维增强的PBT复合材料是一种绝佳的环保材料。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种耐低温性能良好 、翘曲率低，同时无卤环保的PBT复合材料及制备方法。
[0004]为解决现有技术的技术问题，本发明采用的技术方案是，一种聚酰亚胺纤维增强的PBT复合材料，按重量百分比由以下组分组成:
[0005]PBT:30 ~60% ；
[0006]低收缩填料:10~20% ；
[0007]相容剂:1.0 ~10%;
[0008]聚酰亚胺纤维:30~60% ；
[0009]增韧剂:0%~10% ；
[0010]其他助剂:0%~5% ；
[0011]所述低收缩填料包括高分子填料如ABS、AS、PC、PET或矿物填料如蒙脱土的一种或几种。
[0012]上述聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料，所述的聚酰亚胺纤维为自产PI纤维，以ODA和PMDA为原料，通过溶液缩聚而成，再经过脱单、脱泡、湿法纺丝、热酰亚胺按化处理，得到PI纤维。所制得的PI纤维拉伸强度为1.0~2.5GPa，拉伸模量为100~150GPa。
[0013]所述的相容剂为马来酸酐接枝ABS、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的SMA的一种或几种。
[0014]所述的增韧剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝POE和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝PEDM —种或几种，马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为1%~20%
[0015]所述的阻燃剂为无卤阻燃剂，包括磷系阻燃剂、硼酸盐等的一种或几种。[0016]所述其他助剂包含抗氧剂、润滑剂、偶联剂。抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的一种或几种；润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、蒙旦酯蜡的一种或几种；偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂的一种或几种。
[0017]所述的PBT特性粘度为0.8~1.0dl/g，熔融温度为225~240°C。
[0018]一种聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料，具体包括以下步骤:
[0019](1)将PBT、低收缩填料、相容剂、增韧剂等加入高速混料机，滴入分散油后，混合5 ~1Omin。
[0020](2)、将其他助剂加入高速混料机，与步骤(1)所得混合物在高混机继续混合5~1Omin,得到共混物料。
[0021](3)将共混物料加入双螺杆挤出机熔融挤出，温度为180~240°C，双螺杆长径比为36~56,主机转速为100~600rmp ;同时在喂料口加入聚酰亚胺纤维。
[0022]本发明具有以下几个优点:
[0023]1)有效的提高了 PBT复合材料的低温性能，降低了制品的翘曲率；
[0024]2)无卤阻燃，保护环境；
[0025]3)所制PBT复合材料可以进行降解回收。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]本发明实施例提供一种聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料的制备方法，各组分按质量百分比如下:
[0028]PBT: 10 ~60%;
[0029]低收缩填料:10~20% ；
[0030]相容剂:1.0 ~10%;
[0031]聚酰亚胺纤维:30~60% ;
[0032]增韧剂:0%~10% ；
[0033]其他助剂:0%~5% ；
[0034]其中，低收缩填料包括高分子填料如ABS、AS、PC、PET或矿物填料如蒙脱土的一种或几种；所述的聚酰亚胺纤维为自产PI纤维，以ODA和PMDA为原料，通过溶液缩聚而成，再经过脱单、脱泡、湿法纺丝、热酰亚胺按化处理，得到PI纤维。所制得的PI纤维拉伸强度为
1.0~2.5GPa，模量为100~150GPa ;相容剂为马来酸酐接枝ABS、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的SMA的一种或几种；增韧剂为:马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝POE和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝PEDM —种或几种，马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为1%~20% ;阻燃剂为无卤阻燃剂，包括磷系阻燃剂、硅酸盐等的一种或几种；其他助剂包含抗氧剂、润滑剂和偶联剂等。抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的一种或几种；润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、蒙旦酯蜡的一种或几种，偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等一种或几种；PBT特性粘度为0.8~1.0dl/g，熔融温度为225~240°C。[0035]一种聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料，具体包括以下步骤:
[0036](I)将PBT、低收缩填料、相容剂、增韧剂等加入高速混料机，滴入分散油后，混合5 ~IOmin ；
[0037](2)、将其他助剂加入高速混料机，与步骤(1)所得混合物在高混机混合5~IOmin,得到共混物料；
[0038](3)将共混物料加入双螺杆挤出机熔融挤出，温度为180~240°C，双螺杆长径比为36~56,主机转速为100~600rmp ;同时在喂料口加入聚酰亚胺纤维；
[0039](4)冷却后切粒筛分；
[0040](5)所得材料分别按照标准GB/T1040、GB9341、GB/T1043得到拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、简支梁缺口冲击强度，阻燃级别依据UL94标准得到3.2mm阻燃性能。
[0041 ]比较例:纯PBT树脂性能
[0042]实施例1:
[0043]按如下质量比称取各个组分:
[0044]PBT:50% ；
[0045]低收 缩填料:19%，分别是PC:5%，蒙脱土: 14% ；，
[0046]相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝ABS:5% ；
[0047]聚酰亚胺纤维:20% ；
[0048]增韧剂为马来酸酐接枝POE:5% ；
[0049]抗氧剂1098:0.2% ；
[0050]润滑剂OP 蜡:0.3% ；
[0051]偶联剂KH550:0.5% ;
[0052]经过高速混料机和螺杆挤出造粒，挤出工艺为一区温度180°C，二区温度190°C，三区温度200°C，四区温度210°C，五区温度21 (TC，六区温度200°C，七区温度180°C，八区温度180°C，机头温度240°C，真空度0.02Mpa,螺杆转速460rpm。
[0053]实施例2:
[0054]按如下质量比称取各个组分:
[0055]PBT:40% ；
[0056]低收缩填料:19%，分别是，AS:5%，蒙脱土: 14% ；，
[0057]相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝ABS:5%
[0058]聚酰亚胺纤维:30%
[0059]增韧剂为马来酸酐接枝POE:5%
[0060]抗氧剂IO76:0.2% ；
[0061]润滑剂:0卩蜡0.3%;
[0062]偶联剂KH56O:0.5%
[0063]制备步骤同实施例1，在此不重复描述。
[0064]实施例3:
[0065]按如下质量比称取各个组分:
[0066]PBT:30% ；
[0067]低收缩填料为蒙脱土:19% ；[0068]相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝ABS:5% ；
[0069]聚酰亚胺纤维:40% ；
[0070]增韧剂为马来酸酐接枝POE:5% ；
[0071]分别为抗氧剂1098:0.2% ；
[0072]润滑剂OP 蜡:0.3% ；
[0073]偶联剂NDZ-311:0.5% ；
[0074]制备步骤与实施例1相同，不重复描述。
[0075]实施例4:
[0076]按如下质量比称取各个组分:
[0077]PBT:30% ；
[0078]低收缩填料:9%，分别为ABS:4%，蒙脱土:5% ;相容剂为马来酸酐接枝ABS:5% ；
[0079]聚酰亚胺纤维:50% ；
[0080]增韧剂为马来酸酐 接枝EPDM:5% ；
[0081]抗氧剂1098:0.2% ;
[0082]润滑剂OP 蜡:0.3% ；
[0083]偶联剂NDZ-2Ol:0.5% ；
[0084]制备步骤与实施例1相同，不重复描述。
[0085]实施例5:
[0086]按如下质量比称取各个组分:
[0087]PBT:20% ；
[0088]低收缩填料:9%，分别为PC:4%，蒙脱土:5% ；
[0089]相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝ABS:5% ；
[0090]聚酰亚胺纤维:60% ；
[0091]增韧剂为马来酸酐接枝POE:5% ；
[0092]抗氧剂IO98:0.2% ；
[0093]润滑剂OP 蜡:0.3% ；
[0094]偶联剂KH55O:0.5% ；
[0095]制备步骤与实施例1相同，不重复描述。
[0096]以上5个实施例的性能检测如下表所示:
[0097]
【权利要求】
1.一种聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料，其特征在于，按重量百分比，由以下组分组成:
PBT:1% ~80% ； 低收缩填料:1%~20%， 相容剂:1%~10%, 聚酰亚胺纤维:30~60%， 增韧剂:0%~10%, 其他助剂:0%~5%。 所述低收缩填料为高分子填料如ABS、AS、PC、PE或矿物填料如蒙脱土的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料，其特征在于，所述的聚酰亚胺纤维为自产PI纤维，以ODA和PMDA为原料，通过溶液缩聚而成，再经过脱单、脱泡、湿法纺丝、热酰亚胺化处理，得到PI纤维，所制得的PI纤维拉伸强度1.0~2.5GPa，拉伸模量100 ~150GPa。
3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料，其特征在于，所述的相容剂为KH550，马来酸酐接枝ABS、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的SMA的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为:马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝POE和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝EPDM —种或几种，马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为1%~20%。
5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料，其特征在于，所述的阻燃剂为无卤阻燃剂，为磷系阻燃或硼酸盐的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料，其特征在于，所述其他助剂包含抗氧剂、润滑剂、偶联剂等；抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的一种或几种；润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、蒙旦酯蜡的一种或几种，偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料，其特征在于，所述的PBT特性粘度为0.8-1.0dl/g，熔融温度为225~2400C ο
8.根据权利要求1所述的聚酰亚胺纤维增强PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤: (I)、按权利要求1的重量百分比称取原材料，将PBT、低收缩填料、相容剂、增韧剂等加入高速混料机，滴入分散油后，混合5~IOmin ; (2)、将其他助剂加入高速混料机，与步骤(I)所得混合物在高混机继续混合5~lOmin，得到共混物料； (3)将共混物料加入双螺杆挤出机熔融挤出，温度为180~240°C，双螺杆长径比为36~56,主机转速为100~600rmp ;同时在喂料口加入聚酰亚胺纤维。
【文档编号】C08L79/08GK103756268SQ201310746804
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】徐东, 王春华 申请人:安徽科聚新材料有限公司