高性能TLCP纤维增强PBT复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料，其是由以下原料组成：PBT树脂、聚芳酯型TLCP纤维、抗氧剂、润滑剂、抗UV剂、抗水解剂。一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：1）将原料充分干燥；2）将除聚芳酯型TLCP纤维以外的原料混合并搅拌均匀；3）将步骤2）中混合均匀的原料通过主喂料口加入挤出机中，将聚芳酯型TLCP纤维通过侧喂料口喂入挤出中，进行熔融挤出、牵引、冷却、切粒即可。本发明PBT复合材料的机械性能优异，具有较高的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度、且外观较好，耐热氧降解优异，也具有较好的耐水解性。另外，本发明的制备工艺简单，成本较低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶速度很快的热塑性饱和聚酯工程塑料(主要 品种为PBT、PET和PTT)，其综合性能优良，易于实现高速成型，被广泛用于汽车、电子电 器制造行业中，用于制造机械强度较高的零件和耐热、耐摩擦、高绝缘的零件等，是五大通 用工程塑料之一。随着改性技术的发展，玻璃纤维增强和矿物填充有效的改善了PBT收缩率 大的缺点，极大地增加了其适用范围。然而传统强化改性PBT树脂还存在机械强度较差(相 对于其它结晶性工程塑料和高性能工程塑料)、对缺口敏感、比重大(1.30左右，在通用工程 塑料中仅次于POM位居第二)、大型制件外观不理想、耐水解性较差等缺点，需要进一步对 PBT材料进行改性，满足人们更为广泛的需求。

TLCP(Thermotropic Liquid Crystal Polymer)是热致性液晶高分子材料的缩写。热致性液 晶高分子材料具有通常液晶高分子的所有优异特性，同时，由于其熔融温度低于分解温度， 可以采用熔融纺丝的方法制备高性能纤维，与溶致性液晶和场致性液晶相比，种类多、合成 工艺成熟、加工性良好、成本低廉，是一种极具应用潜质的高新材料。聚芳酯型TLCP通过 熔融纺丝的方式可制备成一种具有高强高模、耐高温、自阻燃、耐化学试剂、耐辐射、尺寸 稳定性强等综合性能优异的高科技纤维，它的强度超过了18cN/dtex，达到了特种纤维标准， 综合力学性能比芳纶纤维略高，而且尺寸稳定性优良，基本不吸水，抗紫外和耐候性能好。 另外，与目前传统三大高性能纤维(芳纶、超高分子量聚乙烯、碳纤维)相比，是唯一一种 采用熔融纺丝方法制备的高性能纤维，成本较低、污染小、且该纤维无需后拉伸等工艺，只 需通过热处理来进一步提高其模量、强度和使用温度等。

然而，利用TLCP纤维对PBT进行增强全面改性，例如在提高其力学性能如弯曲强度、 弯曲模量、拉伸强度等的同时，又兼顾密度、耐热氧老化、外观、耐水解性等性能的优化， 则是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料，其是由以下质量百分比的原料组成：PBT树 脂64.4～79.8％、聚芳酯型TLCP纤维18～23％、抗氧剂0.5～3％、润滑剂0.5～4％、抗UV剂 0.4～1.6％、抗水解剂0.8～4％。

所述的聚芳酯型TLCP纤维的单丝直径20～50μm，短切长度0.4～4.0mm，比重 1.41～1.55g/cm³。

所述的抗氧剂包括受阻酚型抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。

所述的抗氧剂为抗氧剂1010、168、1076、1098、245、DHT246、复合B215、复合B225、 DLTP、DSTP、412S中的至少一种。

所述的润滑剂为油酰胺、硬脂酰胺、硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸钙、微晶石蜡、芥酸酰 胺、环氧大豆油、PETS、EBS、TAF、蒙旦蜡、硅酮中的至少一种。

所述的抗UV剂为UV-9、UV-234、UV-531、UV-327、UV-328、UV-329、UV-1130、UV-770 中的至少一种。

所述的抗水解剂为碳化二亚胺或聚碳化二亚胺类物质。

一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将PBT树脂和聚芳酯型TLCP纤维进行充分干燥，直至其含水量低于0.02％；

2)将除聚芳酯型TLCP纤维以外的原料混合并搅拌均匀；

3)将步骤2)中混合均匀的原料通过主喂料口加入挤出机中，将聚芳酯型TLCP纤维通

过侧喂料口喂入挤出中，进行熔融挤出、牵引、冷却、切粒即可。

熔融挤出的温度为220～260℃。

本发明的有益效果是：本发明PBT复合材料的机械性能优异，具有较高的拉伸强度、弯 曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度、且外观较好，耐热氧降解优异，也具有较好的耐水解性。 另外，本发明的制备工艺简单，成本较低。

具体实施方式

一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料，其是由以下质量百分比的原料组成：PBT树 脂64.4～79.8％、聚芳酯型TLCP纤维18～23％、抗氧剂0.5～3％、润滑剂0.5～4％、抗UV剂 0.4～1.6％、抗水解剂0.8～4％。

优选的，一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料，其是由以下质量百分比的原料组成： PBT树脂72.7～77.7％、聚芳酯型TLCP纤维18～23％、抗氧剂0.8～1％、润滑剂0.6～1％、抗 UV剂0.4～0.8％、抗水解剂1.5～2.5％。

所述的聚芳酯型TLCP纤维的单丝直径20～50μm，短切长度0.4～4.0mm，比重 1.41～1.55g/cm³。其源自日本住友(Sumitomo)的Ekonol系列、日本尤尼吉可(Unitika)的 Rodrun-LC系列、日本宝理(Polyplastics)的Vectran系列、美国塞拉尼斯(Hoeshst Celanese) 的Vectra系列、美国杜邦(DuPont)的Zenite系列、美国阿莫科(Amoco)的Xydar系列或 德国巴斯夫(BASF)的Ultrax系列。

所述的抗氧剂包括受阻酚型抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。优选的，所述的抗氧剂为抗氧 剂1010、168、1076、1098、245、DHT246、复合B215、复合B225、DLTP、DSTP、412S 中的至少一种。

所述的润滑剂为油酰胺、硬脂酰胺、硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸钙、微晶石蜡、芥酸酰 胺、环氧大豆油、PETS、EBS、TAF、蒙旦蜡、硅酮中的至少一种。

所述的抗UV剂为UV-9、UV-234、UV-531、UV-327、UV-328、UV-329、UV-1130、UV-770 中的至少一种。

所述的抗水解剂为碳化二亚胺或聚碳化二亚胺类物质。

一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将PBT树脂和聚芳酯型TLCP纤维进行充分干燥，直至其含水量低于0.02％；

2)将除聚芳酯型TLCP纤维以外的原料混合并搅拌均匀；

3)将步骤2)中混合均匀的原料通过主喂料口加入挤出机中，将聚芳酯型TLCP纤维通

过侧喂料口喂入挤出中，进行熔融挤出、牵引、冷却、切粒即可。

熔融挤出的温度为220～260℃。

下面结合具体实施例对本发明的配方做进一步的说明：

实施例1：

一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料，其配方组成如下表：

表1

实施例2：

一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料，其配方组成如下表：

表2

实施例3：

一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料，其配方组成如下表：

表3

实施例4：

一种高性能TLCP纤维增强PBT复合材料，其配方组成如下表：

表4

将实施例1-4的配方体系制成相应的测试件，进行测试，其结果如下表：

表5

本发明的PBT材料与其他的材料进行对比，结果如下：

表6

耐水解测试是这样进行的：测试件放入装有水和乙二醇混合溶剂(水和乙二醇的体积比 为1∶1)中，升温至125℃下水解15天，测试水解后的试样相对于水解前拉伸强度的保持率， 50％以上评定为好，30％以下评定为差。

本发明中所用的聚芳酯型TLCP的T_g＜220℃，T_m＞260℃，换句话说：在熔融复合加工 时(加工温度为220～260℃)，本发明中所用的聚芳酯型TLCP纤维处于其T_g与T_m温度之间 的状态；

且其具有和热塑性饱和线形聚酯材料类似的结构，因此与PBT基体的相容性好；

该聚芳酯型TLCP纤维的单丝直径20～50μm，短切长度0.4～4.0mm，比重1.41～1.55g/cm³， 长径比较高。

本发明制备的复合材料，具有如下的特点：低比重、超高强度、易着色、易成型、外观 优异。