聚酯復合材料及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種聚酯復合材料及其制備方法和應用。所述聚酯復合材料包括如下重量百分比計算的組分：聚酯12～49%；增韌劑1～8%；金屬粉50～80%；玻璃纖維0～10%；加工助劑0～3%；所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯，所述聚酯的特性粘度在25℃，濃硫酸條件下為0.3～0.5dl/g；所述金屬粉的表面經過偶聯劑處理。本發明通過對配方及各組分含量的合理篩選，得到一種具有較高的機械強度、較高韌性，以及具有很好的表面性能的聚酯復合材料；本發明所公開的配方在玻璃纖維添加量少的情況下，可以達到高的缺口沖擊強度。
【專利說明】聚酯復合材料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子領域，特別涉及一種聚酯復合材料及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]塑料相比于金屬具有成型性好、加工方便、價格低廉，因此塑膠替代金屬成為制造業發展的趨勢。雖然很多場合下塑料代替金屬的一個主要優勢在于其密度低，比重較同等體積金屬輕，然而也存在一些情況下以塑料代替金屬的同時希望塑料具有較高的密度，使之取代過程中給用戶直觀體驗不發生太大的變化。現有技術主要是通過添加高含量鎢粉、鑰粉等稀有金屬粉末來提高塑膠材料的密度。盡管添加高比重金屬粉能夠有效提高材料的密度，然而諸如鎢粉、鑰粉、銅粉等價格昂貴，僅限于軍事用途，同時金屬粉填充塑料的機械強度和韌性普遍偏低，并且金屬粉填充塑料的表面性能也受到影響，導致其應用受到限制。

【發明內容】

[0003]本發明的發明目的，是為了克服現有技術的聚酯復合物機械強度、韌性及表面性能方面的不足，提供一種聚酯復合材料。
[0004]本發明的另一目的在于提供所述聚酯復合材料的制備方法。
[0005]本發明的另一目的在于提供由所述聚酯復合材料的應用。
[0006]本發明上述目的通過如下技術方案予以實現:
[0007]—種聚酯復合材料，所述聚酯復合材料包括如下按重量百分比計算的組分:
[0008]`
聚酯12~49%;
增韌劑I~8%;
金屬粉50~80%;
玻璃纖維 0~10%;
加工助劑 0-3%;
[0009]其中，所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT ；
[0010]所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008標準測試為0.3~0.5dl/g ；
[0011 ] 所述金屬粉的表面經過偶聯劑處理。
[0012]一種聚酯復合材料，所述聚酯復合材料由如下重量百分比計算的組分組成:
聚酯12~49%;
[0013]增韌劑I~8%; 玻璃纖維 0~10%;
金屬粉50~80%;加工助劑 0~3%;
[0014]其中，所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT ；
[0015]所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008標準測試為0.3~0.5dl/g ；[0016]所述金屬粉的表面經過偶聯劑處理。
[0017]發明人通過反復實驗發現，在采用上述配方范圍后，所得聚酯復合材料才能同時具有較高的機械強度(拉伸強度及彎曲強度)和韌性，以及具有很好的表面光滑度。當選擇在該范圍以外的比例，則不能同時滿足上述機械性能、韌性、表面性能同時達到較佳值。
[0018]在上述配方范圍中，所述聚酯復合材料更優選包括如下重量百分比計算的組分:
[0019]
聚酯15~40%;
增韌劑I~8%;
金屬粉50~80%;
玻璃纖維 0~10%;
加工助劑 0~3%;
[0020]其中，所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT ；
[0021]所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008標準測試為0.3~0.5dl/g ；
[0022]所述金屬粉的表面經過偶聯劑處理。
[0023]在上述配方范圍中，所述聚酯復合材料更優選包括如下重量百分比計算的組分:
[0024]
`聚酯20~30%;
增韌劑1~7%;
金屬粉50~79%;
玻璃纖維 0~10%;
加工助劑 0~3%;
[0025]其中，所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT ；
[0026]所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008標準測試為0.3~0.5dl/g ；
[0027]所述金屬粉的表面經過偶聯劑處理。
[0028]在上述配方范圍中，所述聚酯復合材料優選包括如下重量百分比計算的組分:
[0029]
聚酯12~48%;
增韌劑I~8%;
金屬粉50~80%;
玻璃纖維 1~10%;
[0030]
加工助劑 0~3%;
[0031]其中，所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT ；
[0032]所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008標準測試為0.3~0.5dl/g ；
[0033]所述金屬粉的表面經過偶聯劑處理。[0034]在上述配方范圍中，所述聚酯復合材料更優選包括如下重量百分比計算的組分:
[0035]
聚酯15~40%;
增韌劑I~8%;
金屬粉50~80%;
玻璃纖維 I~10%;
加工助劑 0~3%;
[0036]其中，所述聚酯為聚 對苯二甲酸乙二醇酯PET和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT ；
[0037]所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008標準測試為0.3~0.5dl/g ；
[0038]所述金屬粉的表面經過偶聯劑處理。
[0039]在上述配方范圍中，所述聚酯復合材料更優選包括如下重量百分比計算的組分:
[0040]
聚酯20~30%;
增韌劑I~7%;
金屬粉50~79%;
玻璃纖維卜10%;
加工助劑 0~3%;
[0041]其中，所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT ；
[0042]所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008標準測試為0.3~0.5dl/g ；
[0043]所述金屬粉的表面經過偶聯劑處理。
[0044]其中，所述聚酯復合材料中，玻璃纖維含量優選為3~10% ;此時可以適當減少金屬粉的比例，使其滿足重量百分比為100%。
[0045]其中，所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯；所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008標準測試為0.3~0.5dl/g。
[0046]其中，增韌劑是本領域常用的增韌劑，進一步地，所述增韌劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物EBA、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物EMA、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝的三元共聚物PTW中的一種或幾種的混合物。
[0047]其中，所述金屬粉的密度在6g/cm3以上；所述金屬粉為類圓形，其直徑小于等于5 u m0
[0048]其中，所述金屬粉可以為銅粉、鐵粉、鋅粉、磷鐵粉。
[0049]金屬粉的密度過低時，要得到高密度的聚酯復合物，勢必需要添加較大量的金屬粉末，過量的金屬粉末的加入，會對復合物的機械性能及表面性能有負面影響。
[0050]其中，偶聯劑可以改善金屬粉與聚酯的相容性，所述偶聯劑優選為Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560。
[0051]本發明通過選用金屬粉末，同時通過對金屬粉末進行表面處理及在填料體系中引入玻璃纖維，不僅改善了高密度塑膠材料的性能，同時使其具有優異的表面，具有廣闊的市場前景。
[0052]其中，所述玻璃纖維為直徑在11~14 ii m的短切纖維。
[0053]其中，所述加工助劑包括抗氧劑、潤滑劑和/或顏料。
[0054]所述抗氧劑可選自受阻酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑或二者的組合物，如受阻酹類抗氧劑Ingranoxl098,亞磷酸酯類抗氧劑P-EPQ。所述的抗氧劑也可以可選自N，N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧劑1098)、四[(6-(3, 5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)、三[2，4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯(抗氧劑168)、二縮三乙二醇雙[(6-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯](抗氧劑245)、1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰尿酸(抗氧劑3114)、
I,3，5-三甲基-2，4，6-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(抗氧劑1330)、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6- 二甲基芐基)-1, 3，5-三嗪-2，4，6- (1H，3H, 5H)-三酮(抗氧劑 1790)、1,3, 5-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰尿酸(抗氧劑3114)。
[0055]潤滑劑可選自氧化聚乙烯蠟、乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物、褐煤蠟、聚酯蠟、季戊四醇硬脂酸酯中的一種或多種的組合。
[0056]顏料可以是本領域常用的任選顏料。
[0057]所述聚酯復合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0058](I)將聚酯于120°C真空干燥4小時；
[0059](2)按比例稱取干燥好的聚酯、增韌劑、金屬粉、加工助劑，并放入到攪拌器中混合3 ~5min ；
[0060](3)將步驟(2)中混合好的原料加入到雙螺桿擠出機，進行加工，在雙螺桿擠出機的第三區加入玻璃纖維，加工工藝如下:雙螺桿擠出機一區溫度120~210°C，二區溫度240~280°C，三區溫度240~280°C，四區溫度220~280°C，五區溫度240~280°C，六區溫度240~280°C，機頭溫度240~280°C，壓力為12~18Mpa。
[0061]所述聚酯復合材料在制備成形品中的應用。這里所說的成形品，可以是模制件。
[0062]一種由所述聚酯復合材料制備得到的模制件。
[0063]根據不同的需要，該模制件可以制作為玩具部件、管件、支撐架等以塑代金屬產品。
[0064]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0065]本發明通過對配方及各組分含量的合理篩選，得到一種具有較高的機械強度(拉伸強度及彎曲強度)和韌性，以及具有很好的表面性能的聚酯復合材料；所述聚酯復合材料的拉伸強度可以在40MPa以上，彎曲強度在60MPa以上，缺口沖擊強度在4kJ/m2以上，密度在2.2g/cm3以上，表面光滑度至少能達到3級，普遍在I或2級；并且本發明所公開的配方在玻璃纖維添加量少的情況下，可以達到高的缺口沖擊強度。
【具體實施方式】
[0066]下面結合一些【具體實施方式】對本發明聚酯復合材料及其制備方法做進一步描述。具體實施例為進一步詳細說明本發明，非限定本發明的保護范圍。
[0067]本發明的實施例采用以下原料:
[0068]聚對苯二甲酸乙二醇酯-1 (PET-1)，按GB/T14190-2008標準測試下特性粘度為0.3dl/g ；
[0069]聚對苯二甲酸乙二醇酯-2 (PET-2)，按GB/T14190-2008標準測試下特性粘度為0.4dl/g ；
[0070] 聚對苯二甲酸乙二醇酯-3 (PET-3)，按GB/T14190-2008標準測試下特性粘度為0.5dl/g ；
[0071]聚對苯二甲酸乙二醇酯-4 (PET-4)，按GB/T14190-2008標準測試下特性粘度為0.2dl/g ；
[0072]聚對苯二甲酸乙二醇酯-5 (PET-5)，按GB/T14190-2008標準測試下特性粘度為0.6dl/g ；
[0073]聚對苯二甲酸丁二醇酯-1 (PBT-1)，按GB/T14190-2008標準測試下特性粘度為0.3dl/g ；
[0074]聚對苯二甲酸丁二醇酯-2 (PBT-2),按GB/T14190-2008標準測試下特性粘度為
0.4dl/g ；
[0075]聚對苯二甲酸丁二醇酯-3 (PBT-3),按GB/T14190-2008標準測試下特性粘度為
0.5dl/g ；
[0076]聚對苯二甲酸丁二醇酯-4 (PBT-4),按GB/T14190-2008標準測試下特性粘度為
0.2dl/g ；
[0077]聚對苯二甲酸丁二醇酯-5 (PBT-5),按GB/T14190-2008標準測試下特性粘度為
0.6dl/g ；
[0078]EVA,乙烯-醋酸乙烯共聚物，杜邦公司；
[0079]EBA,乙烯-丙烯酸丁酯共聚物，杜邦公司；
[0080]EMA,乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，杜邦公司；
[0081]PTff,乙烯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物，杜邦公司；
[0082]鐵粉，類圓形，直徑3 ii m ;密度7.lg/cm3 ；
[0083]超細鋅粉，類圓形，直徑200nm ;密度7.2g/cm3 ；
[0084]超細磷鐵粉，類圓形，直徑200nm ;密度6.8g/cm3 ；
[0085]銅粉，類圓形，直徑2 ii m ;密度9.7g/cm3 ；
[0086]玻璃纖維-1，直徑為11 U m的短切玻璃纖維；
[0087]玻璃纖維-2，直徑為14 ii m的短切玻璃纖維；
[0088]抗氧劑:IngranoxlO98；
[0089]潤滑劑:季戊四醇硬脂酸酯；
[0090]黑色顏料:UN2014；
[0091]實施例中，所用金屬粉為上述金屬粉經過硅烷偶聯劑KH560進行表面處理的金屬粉。
[0092]材料性能測試方法:
[0093](I)拉伸強度:GB/T1040標準進行檢驗。拉伸速度為10mm/min ；
[0094](2)彎曲強度、彎曲模量及撓度按GB/T9341標準進行檢驗，彎曲速度為2mm/min ；
[0095](3)缺口沖擊強度按GB/T2571標準進行檢驗。缺口類型為A類，小試樣；
[0096](4)無缺口沖擊強度按GB/T2571標準進行檢驗。樣條為小試樣；[0097](5)密度測試按GB/T1033進行檢驗。
[0098](6)表面光滑度測試如下:分別注塑三塊IOOmmX IOOmmX 3mm的方板，肉眼觀測可見的凹凸點，并記錄其個數，按三塊方板凹凸點之和多少對材料的表面光滑度進行評級，評級如下:
[0099]I級-表面光滑如鏡面、凹凸點小于5個；
[0100]2級-表面光滑如鏡面、凹凸點為6~10個；
[0101]3級-表面光滑、凹凸點為11~20個；
[0102]4級-表面光滑、凹凸點為21~30個；
[0103]5級-表面一般、凹凸點為31~40個；
[0104]6級-表面一般、凹凸點為41~50個；
[0105]7級-表面粗糙、凹凸點為60~80個；
[0106]8級-表面極其粗糙、凹凸點大于80個；
[0107]實施例中，所用的聚酯均經過在120°C下進行真空干燥4小時的處理。
[0108]以下以具體實施例的方式加以說明，所述原料除非特別說明，均為重量份。
[0109]在本發明中助劑對產品的性能影響不大，對于其它常見的助劑不一一舉例。
`[0110]實施例1~6
[0111]通過如下制備方法，制備實施例1的聚酯復合材料:
[0112]稱取干燥好的PET-112份、增韌劑EVA8份、超細鋅粉80份、玻璃纖維0份，并放入到攪拌器中混合3min ;將步驟混合好的原料加入到雙螺桿擠出機，進行加工，加工工藝如下:雙螺桿擠出機一區溫度120~210°C，二區溫度240~280°C，三區溫度240~280°C，四區溫度220~280°C，五區溫度240~280°C，六區溫度240~280°C，機頭溫度240~280°C，壓力為 12 ~18Mpa。
[0113]參照表1記載的份量，按照實施例1的制備方法，制備實施例2~6的聚酯復合材料。
[0114]表1

實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6
~PET-1124915
jsM 曰PET-28
PET-330725
EVA8---4-
增軔劑 EMA-31---
[0115]PTW---1-2
超細鋅粉 80-69---
超細磷鐵粉67----
金屬粉_______
銅粉----8057
---50--
玻璃纖維玻璃纖維-1II[0116]對比例I~6
[0117]參照表2記載的份量，及實施例1的制備方法，制備得到對比例I~6的聚酯復合材料。
[0118]表2
【權利要求】
1.一種聚酯復合材料，其特征在于，所述聚酯復合材料包括如下重量百分比計算的組分:聚酯12~49%;增韌劑1~8%;金屬粉50~80%;玻璃纖維0~10%;加工助劑0~3%; 其中，所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT ； 所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008標準測試為0.3~0.5dl/g ； 所述金屬粉的表面經過偶聯劑處理。
2.一種聚酯復合材料，其特征在于，所述聚酯復合材料由如下重量百分比計算的組分組成:聚酯12~49%;增韌劑I~8%;金屬粉50~80%;玻璃纖維 0~10%;加工助劑 0~3%; 其中，所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT ； 所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008標準測試為0.3~0.5dl/g ； 所述金屬粉的表面經過偶聯劑處理。
3.一種聚酯復合材料，其特征在于，所述聚酯復合材料由如下重量百分比計算的組分組成:聚酯12~48%;增韌劑I~8%;金屬粉50~80%;玻璃纖維 1~10%;加工助劑 0~3%; 其中，所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT ； 所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008標準測試為0.3~0.5dl/g ； 所述金屬粉的表面經過偶聯劑處理。
4.如權利要求1、2或3中任意一項權利要求所述聚酯復合材料，其特征在于，所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯；所述聚酯的特性粘度按GB/T14190-2008 標準測試為 0.3 ~0.5dl/g。
5.如權利要求1、2或3中任意一項權利要求所述聚酯復合材料，其特征在于，所述增韌劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物EBA、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物EMA、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝的三元共聚物PTW中的一種或幾種的混合物。
6.如權利要求1、2或3中任意一項權利要求所述聚酯復合材料，其特征在于，所述金屬粉的密度在6g/cm3以上；所述金屬粉為類圓形，其直徑小于等于5 ym。
7.如權利要求1、2或3中任意一項權利要求所述聚酯復合材料，其特征在于，所述偶聯劑為Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH560。
8.如權利要求1、2或3中任意一項權利要求所述聚酯復合材料，其特征在于，所述玻璃纖維為直徑在11~14μ m的短切纖維。
9.權利要求1~8中任意一項權利要求所述聚酯復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將聚酯于120°C真空干燥4小時； (2)按比例稱取干燥好的聚酯、增韌劑、金屬粉，并放入到攪拌器中混合3~5min； (3)將步驟(2)中混合好的原料加入到雙螺桿擠出機，進行加工，在雙螺桿擠出機的第三區加入玻璃纖維，加工工藝如下:雙螺桿擠出機一區溫度120~210°C，二區溫度240~280°C，三區溫度240~280°C，四區溫度220~280°C，五區溫度240~280°C，六區溫度240~280°C，機頭溫度240~280°C，壓力為12~18Mpa。
10.權利要求1~8中任意一項權利要求所述聚酯復合材料在制備成形品中的應用。
【文檔編號】C08K13/06GK103483780SQ201310365855
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】譚麟, 梁惠強, 金雪峰, 孫東海, 孫雅杰, 吉繼亮, 殷年偉 申請人:金發科技股份有限公司