一种应用于玻纤增强热塑性聚酯材料的组合物及制备方法

摘要

本发明公开了一种应用于玻纤增强热塑性聚酯材料的组合物，包括以下重量份数的组分：环氧类化合物60-90，矿物粉10-40，助剂0.5-5。将该组合物加入玻纤增强热塑性聚酯材料中，能够全面而明显的改善玻璃纤维增强聚酯材料的力学性能，即在提高玻璃纤维增强热塑性聚酯材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量的同时能够进一步提高材料的冲击强度，并且在很少的添加比例下就可以达到很好的效果，扩大了玻纤增强热塑性聚酯材料的使用范围。

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合物，尤其涉及一种应用于玻纤增强热塑性聚酯材料的组合物及其制备方法。

背景技术

热塑性聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）具有优异的力学性能、耐热性和耐化学性；流动性好，加工性能优异；广泛用于电子、电气、家电和汽车领域。但未进行改性的热塑性聚酯材料在强度和耐热性方面仍然不能满足一些特殊应用领域的要求，因此需要进一步提高其相应性能。对热塑性聚酯进行改性的方法很多，采用玻璃纤维复合增强聚酯就是其中的一种方法，经玻璃纤维增强改性的热塑性聚酯与未进行改性的热塑性聚酯相比，力学性能如拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量等得到较大程度的提高，同时热变形温度也大幅度提高。

市场上对玻璃纤维增强热塑性聚酯材料的需求一直很大，从而使这类材料的开发一直成为一个热点，很多企业和科研单位在提高这类材料综合性能方面做了很多深入研究，希望通过这方面的研究来不断扩大其应用范围。目前进一步提高玻璃纤维增强热塑性聚酯材料力学性能的方法主要有：1、通过研究玻纤浸润剂改善玻纤与聚酯的相容性；2、选择合适类型的玻璃玻纤，一般用无碱玻纤效果好于有碱玻纤；3、应用合适的加工工艺，如使用合适的双螺杆挤出机和螺杆组合。

但玻纤增强聚酯存在一个最主要的问题，即聚酯材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量得到提高的同时材料的冲击强度会降低很多，这就极大的限制了玻纤增强聚酯材料的应用领域和范围。

发明内容

本发明就是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种应用于玻纤增强热塑性聚酯材料的组合物及其制备方法，该组合物能够全面改善玻璃纤维增强热塑性聚酯材料的力学性能。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种应用于玻纤增强热塑性聚酯材料的组合物，包括以下重量份数的组分：

环氧类化合物    60-90，

矿物粉          10-40，

助剂            0.5-5。

所述环氧类化合物为固体形式，分子量在200-400之间，含有2个以上环氧基团。

所述矿物粉为碳酸钙、滑石粉、蒙脱土、二氧化硅、氧化锑和硫酸钡中的一种或几种，粒径在5000-10000目之间。

所述助剂为抗氧剂、分散剂中的一种或几种。

所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯即抗氧剂1010、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯即抗氧剂1076、2.6-二叔丁基对甲酚即抗氧剂BHT、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯即抗氧剂168、硫代二丙酸双十八烷酯即抗氧剂DSTDP中的一种或几种。

所述分散剂选自N.N’-乙撑双硬脂酰胺EBS、硬脂酸钙、季戊四醇四硬脂酸酯PETS和褐煤蜡中的一种或几种。

一种应用于玻纤增强热塑性聚酯材料的组合物的制备方法，包括以下步骤：

将各组分按重量配比称量后，先在高速混合机中进行预混合，然后通过开炼机在80-180℃的温度下混炼2-8分钟，取出后粉碎成粒径大小为30-200目的粉状颗粒。

该组合物加入玻纤增强热塑性聚酯材料的比例在0.5-10 wt%之间，优先考虑添加比例为2-5 wt%。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种应用于玻纤增强热塑性聚酯材料的组合物，将该组合物加入玻纤增强热塑性聚酯材料中，能够全面而明显的改善玻璃纤维增强聚酯材料的力学性能，即在提高玻璃纤维增强热塑性聚酯材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量的同时能够进一步提高材料的冲击强度，并且在很少的添加比例下就可以达到很好的效果，扩大了玻纤增强热塑性聚酯材料的使用范围。

具体实施方式

下面结合各实施例详细描述本发明。

首先制备该组合物：

分子量为300的环氧化合物80重量份，滑石粉(粒径为5000目) 20重量份，抗氧剂1010 0.2重量份，抗氧剂168 0.2重量份，分散剂EBS 0.5重量份；

将各组分在计量称上称量后，加入高速混合机中预混合，混合时间60秒，混合后再通过开炼机熔融混炼，混炼温度为110-120℃之间，混炼2min后从开炼机上取出冷却，在粉碎机上进行粉碎，然后过50目筛后即得到该组合物。

以玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）为例，通过以下实施方式来验证该组合物对聚酯材料力学性能的改善效果。

将上述自制组合物、连续无碱玻璃纤维（ER13-2000-988A，巨石集团）、PBT（特性粘度为1.0dl/g）和其他常用助剂（抗氧剂1010、抗氧剂168和润滑剂）按以下重量百分比（见表1）在计量称上称量后，分别通过双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为35)在220-245℃下混合，以线料形式挤出后通过造粒机造粒。将造好的粒料在110℃烘箱中干燥6小时后，分别通过注塑机制成ASTM D 638、ASTM D 790和ASTM D 6110规定的标准样条。

各实施例及对比例中组分及配比（重量百分比 wt%）如表1所示。

表1

组  分对比例实施例1实施例2PBT69%68%67%无碱玻璃纤维30%30%30%自制组合物—1%2%其他常用助剂1%1%1%

对实施例1、实施例2、对比例进行性能测试，结果如表2所示。

表2

性能指标测试标准对比例实施例1实施例2弯曲强度/ MPaASTM D 790189196203弯曲模量/ MPaASTM D 790695077207890拉伸强度/ MPaASTM D 638115124126简支梁无缺口冲击强度/ KJ/m²ASTM D 611010.51213简支梁缺口冲击强度/ KJ/m²ASTM D 6110586974灰分/%ASTM D 258430.230.529.8

通过表2的数据对比可得知，本发明制备的组合物大大提高了玻璃纤维增强聚酯材料的力学性能，在对材料增强的同时提高了材料的韧性，且添加很小的比例就可以得到很好的效果，因而具有较好的应用前景。

实施例3

一种应用于玻纤增强热塑性聚酯材料的组合物的制备方法如下：

分子量为200、含有2个环氧基团的环氧类化合物60重量份，碳酸钙40重量份（粒径为5000目），硬脂酸钙5重量份；

将各组分称量后，先在高速混合机中进行预混合，然后通过开炼机在80℃的温度下混炼8分钟，取出后粉碎成粒径大小为30目的粉状颗粒，即得到该组合物。

实施例4

一种应用于玻纤增强热塑性聚酯材料的组合物的制备方法如下：

分子量为400、含有4个环氧基团的环氧类化合物90重量份，蒙脱土5重量份（粒径为10000目）、二氧化硅5重量份（粒径为10000目），分散剂PETS 0.3重量份、抗氧剂DSTDP 0.2重量份；

将各组分称量后，先在高速混合机中进行预混合，然后通过开炼机在180℃的温度下混炼2分钟，取出后粉碎成粒径大小为200目的粉状颗粒，即得到该组合物。

实施例5

一种应用于玻纤增强热塑性聚酯材料的组合物的制备方法如下：

分子量为280、含有3个环氧基团的环氧类化合物75重量份，氧化锑15重量份（粒径为8000目）、硫酸钡10重量份（粒径为6500目），抗氧剂1076 1重量份、抗氧剂BHT 1重量份、分散剂褐煤蜡 1.5重量份；

将各组分称量后，先在高速混合机中进行预混合，然后通过开炼机在135℃的温度下混炼5分钟，取出后粉碎成粒径大小为80-120目的粉状颗粒，即得到该组合物。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。