一种染色的玻纤增强PBT复合材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，涉及一种染色的玻纤增强pbt复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、pbt(聚对苯二甲酸丁二醇酯)是一种半结晶性线型饱和聚酯，以其优良的耐热性能、耐化学性能、电性能、加工性能,而广泛的应用于电子电器、汽车工业和机械、仪器仪表和家用电器等领域。纯pbt树脂的机械性能一般，拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量均比较低。玻璃纤维是一种优异的无机非金属材料，机械强度高，抗拉性能好，经常作为强化pbt树脂的补强材料。在pbt树脂中加入一定量的玻璃纤维后，不仅能保持pbt树脂耐化学性、加工性等原有优点，而且能有较大幅度地提升其机械性能，可适用于各种颜色的应用领域。钛白粉是改性塑料中最常用的染白色粉，但钛白粉硬度高，莫氏硬度在6左右，而玻纤的硬度为5～6，在生产过程中钛白粉对玻纤有严重的破坏性，会严重降低玻纤的保留长度，而最终影响增强复合材料性能。专利cn114891268a中提出用纳米钛白粉可以降低钛白粉对玻纤的破坏性，有效提高玻纤的保留长度，但纳米钛白粉因其粒径小，光线可以绕过和穿透钛白粉，遮光性低，染色效果差，且纳米钛白粉价格非常昂贵。因此在改性塑料行业常用硫化锌作为玻纤增强材料的白色粉，但硫化锌生产厂家单一且价格很高，且其染色遮光性较差，只有钛白粉效果的一半左右。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种染色的玻纤增强pbt复合材料及其制备方法。本发明通过采用钛白粉包覆碳酸钙的复合粉体作为染色粉，适合各种浅色应用领域，染色后物性保持率高。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种染色的玻纤增强pbt复合材料，包括如下重量份数的各组分：

4、

5、所述复合粉体为钛白粉包覆碳酸钙的复合粉体，优选为钛白粉包覆重质碳酸钙的复合粉体，在重质碳酸钙中碳酸钙的纯度是更高，颜色更白，对于染白来讲，效果更好；

6、所述染色的玻纤增强pbt复合材料的拉伸强度为98mpa以上，弯曲强度为149mpa以上，弯曲模量为6550mpa以上，缺口冲击强度为7.2kj/m2以上，l值不低于88.9；所述染色的玻纤增强pbt复合材料中玻璃纤维的保留长度不低于0.34mm。

7、作为优选的技术方案：

8、如上所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对粘度为0.8～1.0，加工熔体粘度低，对玻纤剪切弱，对玻纤破坏力低。

9、如上所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，所述短切玻璃纤维的单丝直径为10～11μm，长度为3～4.5mm，玻纤单丝直径细，表面改性集束后，柔韧性好，不易被剪切磨碎。

10、如上所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝poe的一种以上。

11、如上所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，所述相容剂中甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为3～8wt％。甲基丙烯酸缩水甘油酯含量过低则相容剂与pbt相容性不佳，影响性能；含量过高则熔体粘度高，对玻纤破坏力高。

12、如上所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，所述助剂包括抗氧剂、润滑剂和成核剂。

13、如上所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，所述复合粉体的制备方法为：按重量份数计，将100份5000目的碳酸钙粉体加入到100份的水中，再加入0.5份的乙酰丙酮，搅拌均匀，搅拌过程中以1份/分钟的速度均匀加入20份的钛酸丁酯，后者水解生成的二氧化钛微粒包覆在碳酸钙粉体表面，再加入0.5份的钛酸酯偶联剂，搅拌均匀后，干燥粉碎制得复合粉体。

14、本发明还提供如上所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料的制备方法，包括如下步骤：

15、(1)先按重量份数配比称取聚对苯二甲酸丁二醇酯50～80份、相容剂2～6份、复合粉体1～6份和助剂0.5～2份，经高速混合机充分混合均匀得到混合物；再按重量份数配比称取短切玻璃纤维20～50份；

16、(2)将混合物从双螺杆挤出机的主喂料口加入，将短切玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，熔融挤出得到染色的玻纤增强pbt复合材料。

17、作为优选的技术方案：

18、如上所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料的制备方法，双螺杆挤出机的转速为400～450转/分，温度为240～250℃。

19、本发明的原理如下：

20、本发明采用钛白粉包覆碳酸钙的复合粉体作为白色粉，其中碳酸钙作为核体，钛白粉为包覆层。作为主体的碳酸钙的硬度只有3左右，远小于玻纤的硬度，对玻纤基本没有剪切破坏作用(因为钛白粉只是表面很薄的一层，粉体的硬度主要是由主体的碳酸钙决定的)，双螺杆挤出加工后，玻纤保留长度高，染色后的增强复合材料的机械性能保持率高；作为表层的钛白粉，有优异的染色性能和遮光性能，染色效果优于硫化锌。染色后的复合材料机械性能保持率明显优于钛白粉，染色效果优于硫化锌。

21、本发明采用低粘度的pbt树脂，pbt树脂的粘度低，分子量小，熔融后熔体粘度低，流动性好，更易与玻纤和相容剂分散相容，同时对玻纤的剪切力较弱，玻纤保留长度较大，玻纤增强效果更好。

22、本发明采用单丝直径较低的短切玻璃纤维，单丝直径低，玻纤的比强度高，并且玻纤直径越细，表面处理集束后，表观韧性越好，与物料在双螺杆熔融剪切过程中不易被过度剪切而降低其在材料中的保留长度，进而影响改性材料的强度。

23、有益效果：

24、(1)本发明的染色的玻璃增强pbt复合材料，采用钛白粉包覆碳酸钙的复合粉体作为白色粉，染色后的复合材料机械性能以及染色效果均明显优于现有技术；

25、(2)本发明的染色的玻璃增强pbt复合材料，综合性能优异，成本较低，可应用于电子电器、电工、汽车等行业的应用领域。

技术特征：

1.一种染色的玻纤增强pbt复合材料，其特征在于包括如下重量份数的各组分：

2.根据权利要求1所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对粘度为0.8～1.0。

3.根据权利要求1所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，其特征在于，所述短切玻璃纤维的单丝直径为10～11μm，长度为3～4.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，其特征在于，所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝poe的一种以上。

5.根据权利要求4所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，其特征在于，所述相容剂中甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为3～8wt％。

6.根据权利要求1所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、润滑剂和成核剂。

7.根据权利要求1所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料，其特征在于，所述复合粉体的制备方法为：按重量份数计，将100份5000目的碳酸钙粉体加入到100份的水中，再加入0.5份的乙酰丙酮，搅拌均匀，搅拌过程中以1份/分钟的速度均匀加入20份的钛酸丁酯，再加入0.5份的钛酸酯偶联剂，搅拌均匀后，干燥粉碎制得复合粉体。

8.如权利要求1～7任一项所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种染色的玻纤增强pbt复合材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机的转速为400～450转/分，温度为240～250℃。

技术总结
本发明涉及一种染色的玻纤增强PBT复合材料及其制备方法，所述染色的玻纤增强PBT复合材料包括如下重量份数的各组分：聚对苯二甲酸丁二醇酯50～80份；短切玻璃纤维20～50份；相容剂2～6份；复合粉体1～6份；助剂0.5～2份；所述复合粉体为钛白粉包覆碳酸钙的复合粉体；制备方法为：(1)先按重量份数配比称取聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、复合粉体和助剂，经高速混合机充分混合均匀得到混合物；再按重量份数配比称取短切玻璃纤维；(2)将混合物从双螺杆挤出机的主喂料口加入，将短切玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，熔融挤出得到染色的玻纤增强PBT复合材料。本发明制得的染色的玻璃增强PBT复合材料机械性能以及染色效果较现有技术均有显著提升。

技术研发人员：岳同健,孟成铭,侯江松,申维新
受保护的技术使用者：上海日之升科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12