專利名稱：一種聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料改性領(lǐng)域，具體涉及一種聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的熱塑性聚酯主要分為聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)兩大類。由于熱塑性聚酯在物理機(jī)械性能、耐熱性能、電學(xué)性能和成膜性等方面均表現(xiàn)的非常優(yōu)異。因此廣泛應(yīng)用于工程塑料、纖維紡織和薄膜工業(yè)中。特別是作為工程塑料應(yīng)用，相比于其它傳統(tǒng)的工程塑料，如聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)等具有極高的性價(jià)比， 因此極具競(jìng)爭(zhēng)性。但是由于熱塑性聚酯(尤其是PET樹(shù)脂)具有結(jié)晶速率小，成型加工困難， 材料韌性不足等缺點(diǎn)，從而限制了它的應(yīng)用范圍。
聚乙烯(PE)根據(jù)聚合方法、分子量高低、鏈結(jié)構(gòu)的不同，分為高密度聚乙烯 (HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)及線性低密度聚乙烯(LLDPE)。PE具有低溫韌性、高模量、抗彎曲和耐應(yīng)力開(kāi)裂性，低溫下抗沖擊強(qiáng)度較佳等優(yōu)點(diǎn)，但是PE也具有剛性差，強(qiáng)度不高的缺點(diǎn)。
玻璃纖維能夠改善聚乙烯/聚酯復(fù)合材料的力學(xué)性能和其他物理性能，也可以改善材料的熱性能。玻璃纖維改性的聚乙烯/聚酯復(fù)合材料能夠廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、家電、管道等領(lǐng)域。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有聚乙烯、聚酯或其復(fù)合材料綜合性能較差的缺陷，本發(fā)明提供一種聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明提供的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料成本較低，通過(guò)玻璃纖維增強(qiáng)增韌，并且優(yōu)選各組分材料及其配比，使得復(fù)合材料的物理性能優(yōu)異 ，能夠克服熱塑性聚酯成型加工困難，材料韌性不足等缺陷，有效地改善了力學(xué)性能和熱學(xué)性能，其制備方法工藝簡(jiǎn)單，易于操作。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
本發(fā)明提供一種聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括5-60%的熱塑性聚酯樹(shù)脂，5-60%的玻璃纖維，5-60%的聚乙烯樹(shù)脂和2-10%的助劑，所述百分比為重量百分比。
進(jìn)一步的，所述復(fù)合材料包括15-50%的熱塑性聚酯樹(shù)脂，15-50%的玻璃纖維， 15-50%的聚乙烯樹(shù)脂和2-8%的助劑。
進(jìn)一步的，所述熱塑性聚酯樹(shù)脂占復(fù)合材料總重量的10-30%，25-45%，15%，20%， 35%, 36%,40%或55% ;所述玻璃纖維占復(fù)合材料總重量的10-30%，25-45%，15%, 20%, 26%, 32%, 35%, 36%, 40%或55% ;所述聚乙烯樹(shù)脂占復(fù)合材料總重量的10_30%，20-40%, 15%, 20%, 25%, 27%, 35%, 36%, 45%或55% ;所述助劑占復(fù)合材料總重量的4_9%，5-10%, 3%, 6%, 7%或8%。
進(jìn)一步的，所述熱塑性聚酯樹(shù)脂選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
進(jìn)一步的，所述玻璃纖維包括短切玻璃纖維、連續(xù)玻璃纖維氈、長(zhǎng)玻璃纖維(簡(jiǎn)稱長(zhǎng)玻纖)。
進(jìn)一步的，所述聚乙烯樹(shù)脂包括高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯。
進(jìn)一步的，所述助劑包括抗氧劑、偶聯(lián)劑、成核劑和增韌劑。
進(jìn)一步的，所述抗氧劑添加量為O. 5-2% ;所述偶聯(lián)劑為娃燒偶聯(lián)劑,添加量為O.5-5% ;所述成核劑為山梨糖醇類或有機(jī)磷酸鹽,添加量為O. 1-1% ;所述增韌劑添加量為O.5-5%。所述抗氧劑、偶聯(lián)劑、成核劑和增韌劑的添加總量占復(fù)合材料總重量的2-10%。
進(jìn)一步的，所述的增韌劑為馬來(lái)酸酐接枝高密度聚乙烯(接枝率> O. 5%)或馬來(lái)酸酐接枝線性低密度聚乙烯(接枝率> O. 5%)。
所述抗氧劑包括抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑168中的一種或至少兩種的組合；所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH550，KH560, KH570或KH792 ;所述成核劑優(yōu)選Millad3988、 NU-100、NA-10。
進(jìn)一步的，所述的增韌劑的含量范圍為1_5%，1. 5-4%，2%，2. 5%，3%，3. 5%，或4. 5%。
上述成核劑通過(guò)改變聚乙烯的結(jié)晶行為，提高了產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度、剛性、熱變形溫度、抗沖擊性、抗蠕變性等物理機(jī)械性能；增韌劑可以大幅度提高或增強(qiáng)聚乙烯的機(jī)械力學(xué)性能及熱性能，增進(jìn)極性材料與非極性材料的粘接性和相容性；硅烷偶聯(lián)劑在同一個(gè)硅原子上含有兩種性質(zhì)不同的活性基因，一種基團(tuán)能與無(wú)機(jī)物的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；另一種基團(tuán)能與有機(jī)聚合物發(fā)生反應(yīng)，從而使兩種性質(zhì)差異很大的材料得到很好的粘接，當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑添加量過(guò)低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致玻璃纖維相容性不好，添加量過(guò)高則容易造成復(fù)合材料成本過(guò)高，綜合性能下降。
進(jìn)一步的，所述復(fù)合材料包括10-20%的PET樹(shù)脂，45-55%的短切玻璃纖維，25-35% 的聚乙烯樹(shù)脂，O. 5-2%的抗氧劑，O. 5-5%的硅烷偶聯(lián)劑，O. 1-1%的成核劑，O. 5-5%的增韌劑，所述增韌劑選自馬來(lái)酸酐接枝高密度聚乙烯(接枝率> O. 5%)或馬來(lái)酸酐接枝線性低密度聚乙烯(接枝率> O. 5%)。優(yōu)選的，前述聚乙烯樹(shù)脂包括線性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，其中，線性低密度聚乙烯的含量為20-30%，高密度聚乙烯的含量為5-15%。
進(jìn)一步的，所述復(fù)合材料包括15-50%的PET樹(shù)脂，15-50%的短切玻璃纖維，15-50% 的線性低密度聚乙烯，O. 5-2%的抗氧劑，O. 5-3%的硅烷偶聯(lián)劑，O. 1-1%的成核劑，O. 5-3%的增韌劑。
進(jìn)一步的，所述復(fù)合材料包括15-50%的PBT樹(shù)脂或PET樹(shù)脂，15-50%的短切玻璃纖維或連續(xù)玻璃纖維氈，15-50%的高密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯，O. 5-2%的抗氧劑1010、抗氧劑1076或其組合，O. 5-5%的硅烷偶聯(lián)劑KH550或KH792，O. 1-1%的成核劑 Millad3988或NU-100，0. 5-5%的馬來(lái)酸酐接枝高密度聚乙烯或馬來(lái)酸酐接枝線性低密度聚乙烯。
進(jìn)一步的，所述復(fù)合材料包括20-40%的PBT樹(shù)脂，20-40%的短切玻璃纖維，20-40% 的高密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯，O. 5-2%的抗氧劑168、抗氧劑1076或其組合，O. 5-5% 的硅烷偶聯(lián)劑KH560或KH792，0. 1-1%的成核劑NA-10或NU_100，0. 5-5%的馬來(lái)酸酐接枝高密度聚乙烯。
進(jìn)一步的，所述復(fù)合材料包括20-40%的PET樹(shù)脂，20-40%的長(zhǎng)玻纖，20-40%的高密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯，O. 5-2%的抗氧劑168、抗氧劑1076或其組合，O. 5_5%的硅烷偶聯(lián)劑KH570或KH792，0. 1-1%的成核劑NA-10或NU_100，0. 5-5%的馬來(lái)酸酐接枝高密度聚乙烯。
本發(fā)明還提供上述聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟
(I)稱取熱塑性聚酯樹(shù)脂、聚乙烯和助劑，在高速混合機(jī)混合；
(2)將步驟(I)所得的混合物料加到雙螺桿擠出機(jī)的喂料口中，從第一個(gè)排氣口加入玻璃纖維，混合物通過(guò)螺桿剪切、混煉后從模頭擠出成條，冷卻切粒，包裝，得到所述復(fù)合材料。
進(jìn)一步的，所述擠出機(jī)喂料口至擠出模頭的溫度為200-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 400_800rpm。
進(jìn)一步的，上述步驟(I)中混合時(shí)間為3-5分鐘，所述步驟(2)中擠出機(jī)自喂料口至擠出模頭的溫度分布為 200-230 0C、220-250 °C、230-260 °C、240-270 °C、250-280 °C ;擠出機(jī)螺桿長(zhǎng)徑比(L/D)為38-60:1。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料成本較低，力學(xué)性能優(yōu)良，耐熱性好，加工成型方便，通過(guò)玻璃纖維增強(qiáng)增韌，并且優(yōu)選各組分材料及其配比，使得復(fù)合材料的物理性能優(yōu)異，能夠克服熱塑性聚酯成型加工困難，材料韌性不足等缺陷，有效地改善了復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱學(xué)性能，其制備方法工藝簡(jiǎn)單，易于操作。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所用的材料和設(shè)備均為現(xiàn)有材料和設(shè)備，例如熱塑性聚酯樹(shù)脂PET和PBT 均為工程級(jí)，聚乙烯采用注塑級(jí)，均可在市場(chǎng)上購(gòu)得；所述的玻璃纖維、抗氧劑、偶聯(lián)劑、增韌劑和成核劑均為市場(chǎng)上常見(jiàn)的產(chǎn)品。成核劑可以選用美國(guó)Milliken化學(xué)品公司生產(chǎn)的 Mi llad3988，或日本旭電化公司生產(chǎn)的NA-10。
本發(fā)明提供的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟
(I)稱取熱塑性聚酯樹(shù)脂、聚乙烯和助劑，在高速混合機(jī)混合3-5分鐘；
(2)將步驟(I)所得的混合物料加到雙螺桿擠出機(jī)的喂料口中，從第一個(gè)排氣口加入玻璃纖維，混合物通過(guò)螺桿剪切、混煉后從模頭擠出成條，冷卻切粒，包裝，得到所述復(fù)合材料。
其中，擠出機(jī)各區(qū)和模頭溫度分別為200-230 V、220-250 V、230-260 V、 240-270°C、250-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400_800rpm，過(guò)濾器濾網(wǎng)孔徑為50 μ m。
本發(fā)明提供的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料的機(jī)械性能、熱變形溫度以及阻燃性能的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如下
拉伸性能按GB/T 1040-2006標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，采用Instron 1185型萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，測(cè)試溫度為23°C，夾持長(zhǎng)度為60mm，拉伸速度為5mm/min。
彎曲強(qiáng)度按GB/T 9341-2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。
懸臂梁沖擊強(qiáng)度按GB/T 1843-2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。
熱變形溫度按GB/T 1634-2004標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，使用8Mpa彎曲應(yīng)力的C法。
下述實(shí)施例所得的復(fù)合材料，在250-300°C下，使用塑料注射成型機(jī)，將粒料成型為用于力學(xué)性能及耐熱性測(cè)試的實(shí)驗(yàn)樣品。
下述實(shí)施例中的百分比均為重量百分比。
實(shí)施例1
按比例稱取50%PET樹(shù)脂、40%線性低密度聚乙烯，O. 5%抗氧劑1010、0. 5%抗氧劑 168,0. 5%Millad3988、l. 5%KH550、2%馬來(lái)酸酐接枝高密度聚乙烯，在高速混合機(jī)混合3_5 分鐘，攪拌槳轉(zhuǎn)速1300rpm，將混均的物料加入雙螺桿擠出機(jī)的喂料口中；從第一個(gè)排氣口加入5%的短切玻璃纖維，混合物通過(guò)螺桿的剪切、混煉后從模頭擠出成條，冷卻切粒，包裝得到復(fù)合材料Al。其中各區(qū)和模頭溫度為200-230 V、220-250 V、230-260 V、240-270 V、 250-280 0C，螺桿轉(zhuǎn)速為600rpm，過(guò)濾器濾網(wǎng)孔徑為50 μ m。
實(shí)施例2
按比例稱取60%PET樹(shù)脂、5%線性低密度聚乙烯，1%抗氧劑1010、0. 5%NU_100、1.5%KH560、2%馬來(lái)酸酐接枝線性低密度聚乙烯，在高速混合機(jī)混合3-5分鐘，攪拌槳轉(zhuǎn)速 1300rpm，將混均的物料加入雙螺桿擠出機(jī)的喂料口中；從第一個(gè)排氣口加入30%的短切玻璃纖維，混合物通過(guò)螺桿的剪切、混煉后從模頭擠出成條，冷卻切粒，包裝得到復(fù)合材料A2。 其中各區(qū)和模頭溫度為 200-230 V、220-250 V、230-260 V、240-270 V、250-280 V，螺桿轉(zhuǎn)速為600rpm,過(guò)濾器濾網(wǎng)孔徑為50 μ m。
實(shí)施例3
按比例稱5%PET樹(shù)脂、27%高密度聚乙烯，1. 5%抗氧劑1076、0. 5%NA_10、2%KH570、 4%馬來(lái)酸酐接枝線性低密度聚乙烯，在高速混合機(jī)混合3-5分鐘，攪拌槳轉(zhuǎn)速1300rpm， 將混均的物料加入雙螺桿擠出機(jī)的喂料口中；從第一個(gè)排氣口加入60%的短切玻璃纖維， 混合物通過(guò)螺桿的剪切、混煉后從模頭擠出成條，冷卻切粒，包裝得到復(fù)合材料A3。其中各區(qū)和模頭溫度為 200-230 V、220-250 V、230-260 V、240-270 V、250-280 V，螺桿轉(zhuǎn)速為 600rpm,過(guò)濾器濾網(wǎng)孔徑為50 μ m。
實(shí)施例4
按比例稱取10%PET樹(shù)脂、60%高密度聚乙烯，2%抗氧劑1076、0. 2%NA_10、3.8%KH792、4%馬來(lái)酸酐接枝高密度聚乙烯，在高速混合機(jī)混合3_5分鐘，攪拌槳轉(zhuǎn)速 1300rpm，將混均的物料加入雙螺桿擠出機(jī)的喂料口中；從第一個(gè)排氣口加入20%的短切玻璃纖維，混合物通過(guò)螺桿的剪切、混煉后從模頭擠出成條，冷卻切粒，包裝得到復(fù)合材料A4。 其中各區(qū)和模頭溫度為 200-230 V、220-250 V、230-260 V、240-270 V、250-280 V，螺桿轉(zhuǎn)速為600rpm,過(guò)濾器濾網(wǎng)孔徑為50 μ m。
表I復(fù)合材料A1-A4與純PET、純PE性能測(cè)試表
權(quán)利要求
1.一種聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括5-60%的熱塑性聚酯樹(shù)脂，5-60%的玻璃纖維，5-60%的聚乙烯樹(shù)脂和2-10%的助劑，所述百分比為重量百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括15-50%的熱塑性聚酯樹(shù)脂，15-50%的玻璃纖維，15-50%的聚乙烯樹(shù)脂和2_8%的助劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述熱塑性聚酯樹(shù)脂選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述助劑包括抗氧劑、偶聯(lián)劑、成核劑和增韌劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑添加量為O. 5-2% ;所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，添加量為O. 5-5% ;所述成核劑為山梨糖醇類或有機(jī)磷酸鹽，添加量為O. 1-1% ;所述增韌劑添加量為O. 5-5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述的增韌劑為馬來(lái)酸酐接枝高密度聚乙烯或馬來(lái)酸酐接枝線性低密度聚乙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括10-20%的PET樹(shù)脂，45-55%的短切玻璃纖維，25-35%的線性低密度聚乙烯，O. 5-2%的抗氧劑，O. 5-5%的硅烷偶聯(lián)劑，O. 1-1%的成核劑，O. 5-5%的增韌劑，所述增韌劑選自馬來(lái)酸酐接枝高密度聚乙烯(接枝率> O. 5%)或馬來(lái)酸酐接枝線性低密度聚乙烯(接枝率≥ O. 5%) ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包括15-50%的PET樹(shù)脂，15-50%的短切玻璃纖維，15-50%的線性低密度聚乙烯，O. 5-2%的抗氧劑，O. 5-3%的硅烷偶聯(lián)劑，O. 1-1%的成核劑，O. 5-3%的增韌劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟 (I)稱取熱塑性聚酯樹(shù)脂、聚乙烯和助劑，在高速混合機(jī)混合； (2 )將步驟(I)所得的混合物料加到雙螺桿擠出機(jī)的喂料口中，從第一個(gè)排氣口加入玻璃纖維，混合物通過(guò)螺桿剪切、混煉后從模頭擠出成條，冷卻切粒，包裝，得到所述復(fù)合材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述擠出機(jī)喂料口至擠出模頭的溫度為200-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400-800rpm。
全文摘要
本發(fā)明涉及高分子材料改性領(lǐng)域，具體涉及一種聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料及其制備方法。為了解決現(xiàn)有聚乙烯、聚酯或其復(fù)合材料綜合性能較差的缺陷，本發(fā)明提供一種聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)合材料包括5-60%的熱塑性聚酯樹(shù)脂，5-60%的玻璃纖維，5-60%的聚乙烯樹(shù)脂和2-10%的助劑，所述百分比為重量百分比。本發(fā)明提供的聚乙烯增韌熱塑性聚酯復(fù)合材料成本較低，通過(guò)玻璃纖維增強(qiáng)增韌，并且優(yōu)選各組分材料及其配比，使得復(fù)合材料的物理性能優(yōu)異，能夠克服熱塑性聚酯成型加工困難，材料韌性不足等缺陷，有效地改善了力學(xué)性能和熱學(xué)性能，其制備方法工藝簡(jiǎn)單，易于操作。
文檔編號(hào)C08L51/06GK103013060SQ20121050417
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
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