具有高结晶温度的PBT/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种具有高结晶温度的PBT/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法。利用了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的低分子量环状齐聚物CBT与蒙脱土进行原位聚合的方法，制备了PBT/MMT纳米复合材料。蒙脱土的加入明显提高了聚对苯二甲酸丁二醇酯的结晶温度，并且随着蒙脱土含量的提高，聚对苯二甲酸丁二醇酯的结晶温度也逐渐提高。

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料，尤其涉及一种具有高结晶温度的PBT/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

酯类聚合物如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，现在正逐日增多地应用于包装、汽车零部件等，其每年的体积用量已基本占去整个工程塑料的11％左右。尤其是PBT，由于其具有较高的韧性，强度，尺寸稳定性好，耐水，耐化学腐蚀以及不导电等优异性能，在工程方面具有广泛的用途，尤其是在汽车、建筑和结构材料等方面。

对苯二甲酸环丁二醇酯(CBT)是以对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为原料，用催化剂在溶液中将PBT裂解为短链的齐聚物，并闭合成环状。CBT是不同低分子量环状齐聚物的混合物。它的特点就是在加热的情况下，会变的像水一样，粘度很低。若加入催化剂并在适当的温度下，CBT会聚合成高分子量的PBT树脂。

但是PBT的缺点就是其结晶温度不够高，这一点也限制了它的一些应用范围，因此，提高PBT的结晶温度将有着很重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足而提供一种具有高结晶温度的PBT/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有高结晶温度的PBT/蒙脱土纳米复合材料，其特征在于，该复合材料采用以下配方为原料制备：

对苯二甲酸环丁二醇酯(CBT)    50-99.99重量份，

纳米蒙脱土                   0.01-50重量份。

一种具有高结晶温度的PBT/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其特征在于，它是由一种新型材料PBT的低分子量环状齐聚物——对苯二甲酸环丁二醇酯(CBT)与纳米蒙脱土进行原位聚合而制备得到。

该方法包括以下工艺：

a.将CBT在70-180℃范围内加热熔融，其粘度值为10～50MPa.s时，将蒙脱土加入，进行恒温超声分散或持续搅拌1-50小时；

b.将分散好的CBT/纳米蒙脱土混合物进行升温至180-250℃进行原位聚合。

该方法还可以包括以下工艺：

a.将纳米蒙脱土溶于溶剂中进行超声分散或持续搅拌1-30小时；

b.将CBT溶于同种溶剂中；

c.将CBT溶液倒入步骤a所述的分散均匀的蒙脱土溶液中，继续超声分散或持续搅拌1-30小时；

d.将溶剂挥发掉；

e.升温至180-250℃范围，使分散好的CBT、纳米蒙脱土混合物进行原位聚合。

所采用的CBT为CBT100或CBT160等各种型号的CBT。

所用的CBT结构式为：

其中n＝2-10。

所用的纳米蒙脱土是指未经改性的原土。

所用的溶剂为丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、三氟乙酸中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明采用CBT与纳米蒙脱土进行原位聚合的方式制备了PBT/MMT纳米复合材料，明显的提高了PBT的结晶温度。另外，由于蒙脱土片层在聚合物中可以形成纳米级分散，所以蒙脱土的加入使复合材料的强度、模量、阻隔性能和耐热性等也都得到明显的改善。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1

将CBT98份加热至150℃熔融，当CBT熔体粘度值为10MPa.s时，加入2份纳米蒙脱土，充分搅拌20h，通N₂，使纳米蒙脱土在CBT熔体中分散均匀。然后升温至190℃，使CBT进行原位聚合，制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。所得样品结晶温度如表1所示。

实施例2

将CBT98份加热至150℃熔融，当CBT熔体粘度值为20MPa.s时，加入2份纳米蒙脱土，超声分散20h，N₂保护，使纳米蒙脱土在CBT熔体中分散均匀。然后升温至190℃，使CBT进行原位聚合，制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。所得样品结晶温度如表1所示。

实施例3

将CBT90份加热至150℃熔融，当CBT熔体粘度值为30MPa.s时，加入10份纳米蒙脱土，充分搅拌20h，通N₂，使纳米蒙脱土在CBT熔体中分散均匀。然后升温至190℃，使CBT进行原位聚合，制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。所得样品结晶温度如表1所示。

实施例4

将CBT90份加热至150℃熔融，当CBT熔体粘度值为50MPa.s时，加入10份纳米蒙脱土，超声分散20h，N₂保护，使纳米蒙脱土在CBT熔体中分散均匀。然后升温至190℃，使CBT进行原位聚合，制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。所得样品结晶温度如表1所示。

实施例5

将2份纳米蒙脱土溶入丙酮中，80℃左右持续搅拌20h，使其慢慢溶解。然后将98份CBT溶于丙酮中，80℃左右持续搅拌，使其溶解。将该CBT溶液倒入分散好的蒙脱土溶液中，继续持续搅拌20h。挥发掉溶剂，80℃真空干燥。最后将经干燥过的CBT、纳米蒙脱土混合物升温至190℃，使CBT进行原位聚合制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。所得样品结晶温度如表1所示。

实施例6

将2份纳米蒙脱土溶入丙酮中，80℃左右超声分散20h，使其慢慢溶解。然后将98份CBT溶于丙酮中，80℃左右超声分散，使其溶解。将该CBT溶液倒入分散好的蒙脱土溶液中，继续超声分散20h。挥发掉溶剂，80℃真空干燥。最后将经干燥过的CBT、纳米蒙脱土混合物升温至190℃，使CBT进行原位聚合制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。所得样品结晶温度如表1所示。

实施例7

将10份纳米蒙脱土溶入丙酮中，80℃左右持续搅拌20h，使其慢慢溶解。然后将90份CBT溶于丙酮中，80℃左右持续搅拌，使其溶解。将该CBT溶液倒入分散好的蒙脱土溶液中，继续持续搅拌20h。挥发掉溶剂，80℃真空干燥。最后将经干燥过的CBT、纳米蒙脱土混合物升温至190℃，使CBT进行原位聚合制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。所得样品结晶温度如表1所示。

实施例8

将10份纳米蒙脱土溶入丙酮中，80℃左右超声分散20h，使其慢慢溶解。然后将90份CBT溶于丙酮中，80℃左右超声分散，使其溶解。将该CBT溶液倒入分散好的蒙脱土溶液中，继续超声分散20h。挥发掉溶剂，80℃真空干燥。最后将经干燥过的CBT、纳米蒙脱土混合物升温至190℃，使CBT进行原位聚合制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。所得样品结晶温度如表1所示。

表1.各实施例样品结晶温度

  实施例  结晶温度(℃)  1  198  2  198  3  206  4  206  5  198  6  198  7  206  8  206

  实施例  结晶温度(℃)  纯PBT  190

实施例9

将CBT65份加热至100℃熔融，当CBT熔体粘度值为15MPa.s时，加入35份纳米蒙脱土，充分搅拌35h，通N₂，使纳米蒙脱土在CBT熔体中分散均匀。然后升温至210℃，使CBT进行原位聚合，制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。

实施例10

将CBT85份加热至165℃熔融，当CBT熔体粘度值为42MPa.s时，加入15份纳米蒙脱土，超声分散45h，N₂保护，使纳米蒙脱土在CBT熔体中分散均匀。然后升温至235℃，使CBT进行原位聚合，制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。

实施例11

将50份纳米蒙脱土溶入二氯甲烷中，80℃左右持续搅拌30h，使其慢慢溶解。然后将50份CBT溶于二氯甲烷中，80℃左右持续搅拌，使其溶解。将该CBT溶液倒入分散好的蒙脱土溶液中，继续持续搅拌30h。挥发掉溶剂，80℃真空干燥。最后将经干燥过的CBT、纳米蒙脱土混合物升温至250℃，使CBT进行原位聚合制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。

实施例12

将0.01份纳米蒙脱土溶入三氟乙酸中，80℃左右超声分散1h，使其慢慢溶解。然后将99.99份CBT溶于三氟乙酸中，80℃左右超声分散，使其溶解。将该CBT溶液倒入分散好的蒙脱土溶液中，继续超声分散1h。挥发掉溶剂，80℃真空干燥。最后将经干燥过的CBT、纳米蒙脱土混合物升温至180℃，使CBT进行原位聚合制备PBT/蒙脱土纳米复合材料。