本技术涉及汽车,尤其涉及一种pet改性材料及其制备方法和应用。
背景技术:
1、目前,随着科技的不断发展,很多领域都需要使用散热材料。由于重量和加工性能的限制,拥有优良导热性能的金属及陶瓷等材料难以满足现代产业的需求,而质量相对较轻且易加工的塑料制品成为了理想的散热材料。
2、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate,pet)由于具有优良的力学性能、耐热性能、电学性能和化学稳定性,可作为散热材料,广泛应用于汽车领域,例如新能源汽车高压盒壳体、熔断器(fuse)底座、汽车模块化车灯模组或导热车灯支架。但是,随着技术的高速发展,对于散热材料的散热性能和力学性能都提出了更高的需求,而目前,pet材料由于制作工艺的限制,其诸多性能还无法满足现代新兴产业的高度需求。
技术实现思路
1、本技术是鉴于上述课题而进行的,其目的在于提供一种pet改性材料,该pet改性材料具有较低的熔融指数,其力学性能明显增强,可满足现代新兴产业的需求。
2、本技术的第一方面,提供了一种pet改性材料,制备所述pet改性材料包括以下质量百分比的组分:
3、聚对苯二甲酸乙二醇酯 45wt%~90wt%、
4、导热填料 0wt%~20wt%、
5、助剂 1.3wt%~6.4wt%、
6、玻璃纤维 7wt%~50wt%;
7、其中,所述pet改性材料的熔融指数为10g/10min~20g/10min。
8、以聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)作为基材,导热填料、助剂、玻璃纤维与pet反应制备pet改性材料,控制其熔融指数为10g/10min~20g/10min,以使pet改性材料具有较大的分子量,有利于提升其pet改性材料的力学性能。
9、在任意实施方式中,所述pet改性材料的粘度大于0.65dl/g。在任意实施方式中,所述pet改性材料的粘度大于0.85dl/g。
10、控制pet改性材料的粘度大于0.65dl/g,以使pet改性材料具有较大的分子量,有利于其力学性能的提升。
11、在任意实施方式中,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯包括均聚聚对苯二甲酸乙二醇酯。
12、均聚聚对苯二甲酸乙二醇酯具有规整的分子结构,有利于pet改性材料结晶度的提升,进而提升pet改性材料的力学性能。
13、在任意实施方式中,所述导热填料包括片状石墨烯、天然石墨、碳纳米管、碳纤维、导热碳材料、氮化硼,氮化铝、碳化硅、氧化铝、氧化镁中的一种或多种,可选地包括片状石墨烯。
14、导热填料的加入有利于提升pet改性材料的导热系数,即其pet改性材料的散热性得到明显的提升。
15、在任意实施方式中,制备所述pet改性材料包括以下质量百分比的组分:
16、聚对苯二甲酸乙二醇酯 45wt%~90wt%、
17、片状石墨烯 1wt%~20wt%、
18、助剂 1.3wt%~6.4wt%、
19、玻璃纤维 7wt%~50wt%。
20、由于片状石墨烯具有平面型碳六元环共轭晶体结构,且具有较大的径向宽度/厚度比,接触面积大,因而,片状石墨烯可显著的改善pet改性材料的导热系数,大大提升pet改性材料的散热性能。
21、在任意实施方式中,所述助剂包括增韧剂、成核剂、润滑剂和抗氧剂,可选地,所述助剂还包括含锑化合物。
22、上述助剂均可以综合的改善pet改性材料的韧性、结晶度、加工性能和耐氧化性能。
23、在任意实施方式中,基于所述pet改性材料的总质量计,所述增韧剂的质量分数为1wt%~5wt%。
24、在任意实施方式中,所述增韧剂包括乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯、烯烃共聚物弹性体、聚醚酯的一种或多种。
25、上述增韧剂均可有效地提升pet改性材料的韧性,降低pet改性材料在外界冲击下出现裂缝导致抗冲击性能降低的风险。控制增韧剂的质量分数在合适的范围内,即能有效的提升pet改性材料的韧性,又能避免过多的增韧剂在高温下的降解对pet改性材料带来的不利影响。
26、在任意实施方式中,基于所述pet改性材料的总质量计,所述成核剂的质量分数为0.1wt%~0.35wt%。
27、在任意实施方式中,所述成核剂包括有机成核剂、无机成核剂中的一种或多种,所述有机成核剂包括褐煤酸钠、山梨醇盐、苯甲酸盐、p250、surlyn8920、rs-735中的一种或多种,所述无机成核剂包括滑石粉、硫酸钡中的一种或多种。
28、上述成核剂均可作为pet改性材料的结晶位点,以使pet改性材料具有合适的结晶度,有利于pet改性材料力学性能的提升。控制成核剂的质量分数在合适的范围内,即有利于提供足够多的成核位点以使pet改性材料为结晶型物质,提升其力学性能,又能降低过多成核剂的引入对pet改性材料性能的影响。
29、在任意实施方式中,基于所述pet改性材料的总质量计,所述润滑剂的质量分数为0.1wt%~0.5wt%。
30、在任意实施方式中,所述润滑剂包括硅酮粉、硅酮母粒、聚乙烯蜡、硬脂酸盐、褐煤酸盐中的一种或多种。
31、上述润滑剂均可以改善pet改性材料的加工性能。控制润滑剂的质量分数在合适的范围,既能有效地改善pet改性材料的加工性能,又能降低过多润滑剂的引入对pet改性材料性能的影响。
32、在任意实施方式中,基于所述pet改性材料的总质量计,所述抗氧剂的质量分数为0.1wt%~0.5wt%。
33、在任意实施方式中,所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种,所述受阻酚类抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂2246、抗氧剂1076、抗氧剂330中的一种或多种,所述亚磷酸酯类抗氧剂包括抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂619、抗氧剂3010、抗氧剂pep36的一种或多种。
34、上述抗氧剂均可以改善pet改性材料的耐氧化性能。控制抗氧剂的质量分数在合适的范围,既能有效地改善pet改性材料的耐氧化性能,又能降低过多抗氧剂的引入对pet改性材料性能的影响。
35、在任意实施方式中,所述玻璃纤维包括无碱长玻璃纤维、无碱短玻璃纤维中的一种或多种,可选地包括无碱短玻璃纤维。
36、无碱长玻璃纤维或无碱短玻璃纤维均可以有效地提升pet改性材料的力学性能。
37、在任意实施方式中,所述无碱短玻璃纤维的直径为7um~13um,可选为7um~10um,所述无碱短玻璃纤维的纤维长度为3mm~6mm,可选为3mm~4.5mm。
38、控制无碱短玻璃纤维的直径和纤维长度在合适的范围内,既能有效地改善pet改性材料的力学性能,又能降低玻璃纤维的引入对生产设备造成的负荷。
39、本技术第二方面提供一种pet改性材料的制备方法,制备所述pet改性材料的原料包括:
40、聚对苯二甲酸乙二醇酯 45wt%~90wt%、
41、导热填料 0wt%~20wt%、
42、助剂 1.3wt%~6.4wt%、
43、玻璃纤维 7wt%~50wt%;
44、其中,所述pet改性材料的熔融指数为10g/10min~20g/10min。
45、采用导热填料、助剂、玻璃纤维与pet反应制备pet改性材料,控制其熔融指数为10g/10min~20g/10min,以使pet改性材料具有较大的分子量,有利于提升其pet改性材料的力学性能。
46、在任意实施方式中,所述助剂包括增韧剂、成核剂、润滑剂和抗氧剂,可选地,所述助剂还包括含锑化合物。
47、增韧剂有利于改善pet改性材料的韧性,从而提升pet材料的抗冲击性能。成核剂作为pet改性材料的成核位点有利于形成结晶型物质,提升pet改性材料的力学性能。润滑剂的加入有利于改善pet改性材料制备过程中的流动性,可快速脱模,缩短制备周期。抗氧剂有利于改善pet改性材料的耐氧化性能。含锑化合物可进一步加速pet改性材料的反应速率,缩短生产时间。
48、在任意实施方式中,所述制备方法包括:
49、将所述原料混合加工制备pet改性材料粒料半成品;
50、将所述pet改性材料粒料半成品进行固相缩聚反应,得到所述pet改性材料。
51、将pet改性材料粒料半成品通过固相缩聚反应,可使pet改性材料的分子量得到提升,即pet改性材料的熔融指数进一步降低,粘度进一步提升,提升了pet改性材料的力学性能。
52、在任意实施方式中,所述固相缩聚反应的气体氛围为氮气氛围,所述固相缩聚反应的真空度低于50pa。
53、在任意实施方式中,所述固相缩聚反应的反应温度为165℃~245℃,可选为225℃~235℃,反应时间为8h~15h,可选为8h~12h。
54、控制固相缩聚反应在合适的条件下进行反应,以使pet改性材料的分子量得到提升,即pet改性材料的熔融指数进一步降低,粘度进一步提升,提升了pet改性材料的力学性能。
55、在任意实施方式中,所述制备方法具体包括:
56、将聚对苯二甲酸乙二醇酯和所述助剂放入混合机中混合得到预混料;可选地,所述预混料还包括所述导热填料;
57、将所述预混料和所述玻璃纤维加入挤出机加工挤出切粒,制得所述pet改性材料粒料半成品;
58、在氮气氛围、以及真空度低于50pa下,将所述pet改性材料粒料半成品进行固相缩聚反应,反应温度为165℃~245℃,反应时间为8h~15h,得到所述pet改性材料。
59、通过将pet改性材料粒料半成品进一步进行固相缩聚反应,进而提升pet改性材料的分子量,即pet改性材料的熔融指数进一步降低,粘度进一步提升,提升了pet改性材料的力学性能。
60、在任意实施方式中,所述挤出机的挤出温度为260℃~290℃,所述挤出机的转速为300rmp~450rmp。
61、控制挤出机的挤出温度和转速在合适的范围,既能使原料之间充分混合反应,又能降低过高温度或过高转速对pet改性材料粒料半成品的不利影响。
62、在任意实施方式中,所述将所述预混料和所述玻璃纤维加入挤出机加工挤出切粒,制得所述pet改性材料粒料半成品的步骤包括:
63、通过挤出机的主喂料口加入所述预混料;
64、通过挤出机的侧喂料口加入所述玻璃纤维;
65、控制所述挤出机的挤出温度为260℃~290℃,所述挤出机的转速为300rmp~450rmp,制得所述pet改性材料粒料半成品。
66、通过不同喂料口将预混料和玻璃纤维加入到挤出机中,以使预混料和玻璃纤维之间混合均匀,充分反应。
67、在任意实施方式中,所述pet改性材料粒料半成品的粘度大于0.5dl/g,可选地大于0.65dl/g。
68、在任意实施方式中,所述pet改性材料的粘度大于0.65dl/g,可选地大于0.85dl/g。
69、pet改性材料的粘度明显大于pet改性材料粒料半成品的粘度,即pet改性材料的分子量明显大于pet改性材料粒料半成品的分子量,pet改性材料的力学性能得到了提升。
70、本技术的第三方面,提供第一方面的pet改性材料或第二方面的制备方法制备的pet改性材料在汽车中的应用。