一种PBT改性材料及其应用的制作方法

本发明属于高分子材料，具体涉及一种pbt改性材料及其应用。

背景技术：

1、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)是一种结晶型的热塑性塑料，结晶速度快，具有机械强度高、电学性能优异、耐化学药品性及耐热性好等优点。pbt材料常用于电子电气、家用电器、汽车、新能源等多个领域。但由于生产的需要，pbt材料的注塑成型需要在较短的周期内完成，这使其难以在较短的成型周期内达到很高的结晶程度，导致制件工况温度超过pbt的玻璃化转变温度时，pbt的分子链支链具备移动能力，无定型区域发生二次结晶，而产生后收缩，造成制件的尺寸或者平整度发生变化。pbt材料的后收缩通常发生在成品工作过程、塑胶品仓储过程、塑胶品运输过程，当上述工况温度超过pbt的玻璃化转变温度时，工况温度越高，后收缩就越明显。

2、有报道通过加入纳米纤维成核剂、乙烯-甲基丙烯酸离子型聚合物和纳米滑石粉促进pbt材料的结晶，降低pbt材料的受热后收缩率，该方法不仅对后收缩问题的改善效果十分有限，而且所得材料的流动性较差，无法在电子电气等产品中应用。

3、因此，开发出一种同时具备低后收缩、高流动性和制备过程低残留率的pbt改性材料显得十分重要。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种pbt改性材料及其应用，旨在有效改善pbt材料烘烤后收缩和制备过程残留的问题，并使所得材料具有高流动性。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种pbt改性材料，包括以下重量份的组分：

3、

4、增塑剂和聚乙烯单独使用时对pbt的结晶速度均无明显影响，但两者在特定配比下共用时，增塑剂和聚乙烯起到协同作用，温度在聚乙烯熔融温度以上且接近pbt结晶温度时，聚乙烯处于熔融状态，增塑剂促使聚乙烯更易围绕pbt晶核进行结晶，从而诱发pbt晶体周围出现大量空穴，促进无定型区pbt分子链加速重排，显著改善pbt烘烤后收缩的问题。

5、另外，pbt是极性材料，熔融状态下易粘附于极性的金属材质表面，而在螺筒和螺杆表面发生残留，这造成连续生产过程中材料易出现黑点或变色问题，而且切换材料过程中需花费较长时间清洗设备，导致切换周期长，生产效率较低。增塑剂和聚乙烯共同使用时，增塑剂可以提高pbt材料的流动性和润滑性；聚乙烯属于非极性材料，能够降低pbt材料的极性，二者共同作用可以显著降低pbt材料的残留，减少生产过程黑点或变色异常，并使材料更容易从螺筒和螺杆表面清洗下来，缩短切换周期，提高生产效率，减少材料切换不彻底带来的生产异常，同时确保制件外观好，适用于制备从浅到深多种颜色制件，应用领域广。

6、所述pbt改性材料不仅烘烤后收缩率低，而且制备过程过中在螺筒和螺杆表面残留量低，流动性好。

7、所述聚乙烯与所述增塑剂的质量比为(0.5～12):1，如0.5:1、1:1、2:1、5:1、7:1、10:1或12:1等。优选的，所述聚乙烯与所述增塑剂的质量比为(0.8～6):1，如0.8:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1或6:1等，以使pbt改性材料的烘烤后收缩率更低。

8、优选的，所述增塑剂和所述聚乙烯的总重量为所述pbt树脂重量的5％～20％，如5％、7％、10％、12％、15％、17％或20％等。更优选的，所述增塑剂和所述聚乙烯的总重量为所述pbt树脂重量的8％～16％，如8％、10％、12％、14％或16％等。当所述塑剂和所述聚乙烯的总重量为所述pbt树脂重量的5％～20％，尤其为8％～16％时，pbt改性材料的烘烤后收缩率更低。

9、优选的，所述增塑剂包括均苯类增塑剂、聚醇酯类增塑剂、偏苯类增塑剂、脂肪酸酯类增塑剂、对苯类增塑剂中的至少一种。作为一个示例，均苯类增塑剂包括均苯四酸四辛酯；聚醇酯类增塑剂包括聚乙二醇-双(2-乙基己酸酯)；偏苯类增塑剂包括偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三壬酯中的至少一种；脂肪酸酯类增塑剂包括己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯中的至少一种；对苯类增塑剂包括对苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二丁酯中的至少一种。

10、更优选的，所述增塑剂包括均苯类增塑剂或聚醇酯类增塑剂中的至少一种。

11、优选的，所述聚乙烯包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的至少一种。

12、优选的，所述pbt树脂的特性粘度为0.65-1.32dl/g，如0.65dl/g、0.80dl/g、0.95dl/g、1.05dl/g、1.20dl/g或1.32dl/g等。该特性粘度依据gb/t 14190-2017中的毛细管粘度计法测得。

13、优选的，所述pbt树脂在所述pbt改性材料中的质量百分含量为45％以上，如45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或87％等。

14、优选的，所述增强剂包括纤维状填充剂。作为一个示例，纤维状填充剂包括玻璃纤维、碳纤维、钛酸钾纤维、氧化锆纤维、二氧化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维、硼酸铝纤维、金属纤维、有机纤维中的至少一种。

15、更优选的，所述增强剂包括玻璃纤维。

16、纤维状填充剂不受纤维直径、截面形状(如可为圆形、偏平或异形等)和纤维形态(如既可为原丝或粗纱，又将它们经研磨处理)的影响。

17、优选的，还包括以下重量份的组分：

18、溴系阻燃剂  8～18份；

19、阻燃协效剂  2～8份。

20、本技术对溴系阻燃剂不做限定。作为一个示例，溴系阻燃剂包括溴化聚碳酸酯、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、十溴二苯乙烷、聚丙烯酸五溴苄酯、溴代三嗪的至少一种。

21、作为一个示例，阻燃协效剂包括三氧化二锑、锑酸钠中的至少一种。

22、优选的，还包括以下重量份的组分：

23、加工助剂    0.01～2份。

24、作为一个示例，加工助剂包括抗氧剂、润滑剂、成核剂、激光助剂、耐候剂、抗滴落剂等中的至少一种。

25、优选的，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、二苯胺类抗氧剂、铜盐类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的至少一种。

26、优选的，所述润滑剂包括硅酮类润滑剂、丙烯酸乙烯共聚蜡、氧化聚乙烯蜡、多元醇酯蜡中的至少一种。

27、优选的，所述成核剂包括金属盐类成核剂、有机磷酸酯盐类成核剂、山梨醇类成核剂、滑石粉中的至少一种。

28、优选的，所述激光助剂包括氧化钛和颜料的混合物的激光助剂、碱式膦酸铜类激光助剂、锡锑化合物激光助剂中的至少一种。

29、优选的，所述耐候剂包括苯并三唑类、二苯甲酮类或受阻胺类中的至少一种。

30、优选的，所述抗滴落剂包括聚四氟乙烯类抗滴落剂。

31、本技术所述pbt改性材料，在不损害本技术的效果的情况下，可以含有增韧剂、增粘剂、抗水解助剂、色粉等常用添加剂，如增韧剂可选用ema、eba、eva、poe以及它们的接枝物或共聚物；增粘剂可使用环氧树脂；抗水解助剂可使用单体型或聚合型碳化二亚胺；色粉为用于染色使用的颜料或染料。

32、在一些实施例中，所述pbt改性材料的制备方法包括以下步骤：

33、将除增强剂和增塑剂外的各组分原料按配比混合，得到混合物；

34、将所述混合物由螺杆挤出机的主喂料口加入，增强剂由螺杆挤出机的侧喂料口加入，增塑剂由螺杆挤出机的主喂料口或侧喂料口加入，熔融，挤出造粒，干燥，得到pbt改性材料。

35、优选的，所述螺杆挤出机包括双螺杆挤出机。

36、优选的，所述螺杆挤出机的各段螺杆温度控制在180～250℃范围内，螺杆挤出机的长径比为36～48：1，螺杆转速为200-800转/分钟。

37、本技术还提供了所述pbt改性材料在电子电气或家用电器产品中的应用。例如，所述pbt改性材料能用于制备继电器、马达、风扇等电子电气产品，能用于制备电饭煲、空气炸锅等家用电器。

38、相比现有技术，本技术的有益效果在于：

39、(1)本技术通过pbt树脂中同时添加特定用量的增塑剂和聚乙烯，有效改善了制件烘烤后收缩的问题；同时可减少材料在螺筒和螺杆表面的残留量，大大提高了材料间的切换效率，减少因残留物炭化发黑或变色或者材料切换不彻底带来的生产异常，并确保制件外观好，适用于制备从浅到深多种颜色制件。

40、(2)本技术pbt改性材料烘烤后收缩率低，制备过程过中在螺筒和螺杆表面残留量低，而且流动性好，适用于制备电子电气、家用电器等领域产品。