一种高熔接痕强度增强聚对苯二甲酸丁二醇酯材料及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种高熔接痕强度增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料，属于高分子材料成型加工领域。
技术背景
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料作为五大工程塑料用量第二的材料，由于其高强度、高耐热性、高电气性能等特性广泛应用于汽车、IT、家电、照明等行业。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂经增强后，能显著提高强度。PBT+30％玻璃纤维共混改性后其拉伸强度可达140MPa左右，但其熔接痕强度一般都低于40MPa，下降了50％以上。这就使得某些无法避免的熔接痕成为制件的缺陷，在外力大大低于材料名义强度下的情况下，制件发生了破坏。所以为了进一步扩展增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的应用，迫切需要解决增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料的低熔接痕强度的问题。
采用常规的注塑方法成型制品，不可避免地会在制品上留下熔接痕。虽然有些熔接痕是肉眼难以看到的，但仍然是制品上最薄弱的环节。为了避免熔接痕对制品的使用带来损害，通常的做法是改进制品或者改进模具的结构设计将熔接痕留在非受力、非关键部位，或者两种方法兼而有之。这样，对制品和模具的结构设计就提出了很高的要求。近年来，也出现了从注塑工艺及设备方面避免在制品上出现熔接痕，如专利申请号200720121116.6(一种可消除熔接痕的注塑模具)和200710037661.1(改进的注塑方法、装置及包含该装置的注塑系统)。但这种从注塑设备的角度消除熔接痕无疑会增加设备投资，从而提高产品的成本。本专利就是在不增加材料成本和不牺牲物理机械性能的前提下，从配方的角度来提高增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的熔接痕强度。
【发明内容】
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种高熔接痕强度增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料。
本发明的另一个目的是提供上述材料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高熔接痕强度增强聚对苯二甲酸丁二醇酯，由如下重量百分数的组分组成：
(1)30～90％聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂；
(2)5～50％经表面处理剂处理的玻璃纤维；
(3)0.5～5％经表面处理剂处理的矿物填料；
(4)0.5～25％其它添加剂。
上述聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂优选粘度在0.7～1.2之间的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂。如果粘度太高，流动性差，不利于熔接痕处分子链之间的缠结，熔接痕强度较低；如果粘度太低，分子量就太低，力学性能较差，而且熔接痕强度也不能得到进一步提高。
本发明用于处理玻璃纤维和矿物填料的表面处理剂包括硅烷系偶联剂、钛酸酯系偶联剂和铝酸酯系偶联剂中的一种或多种，但不仅限于这些偶联剂。其中，优选硅烷系偶联剂，包括氨基硅烷、环氧基硅烷、叠氮基硅烷中的一种或多种；在这些偶联剂中，又优选氨基硅烷和环氧硅烷偶联剂，特别优选氨基硅烷偶联剂。
本发明所述的矿物填料包括碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡、云母、高岭土、玻璃珠以及硫酸钙等金属盐类晶须等中的一种或多种。
上述矿物填料经硅烷偶联剂在120℃的高混机中进行表面活化处理后，能实现良好的分散；同时，树脂、经活化处理的矿物填料、和玻璃纤维三者之间在界面上形成Si-O-Si化学键，获得很强的界面结合力，这样就大大地提高了分散相的粘度。正是因为分散相粘度的提高，有效地阻碍了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)分子链和玻璃纤维在垂直流动方向上的取向，提高了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)分子链在熔接痕界面处的相互缠结以及玻璃纤维在熔接痕界面处有效互穿，从而提高了熔接痕强度。对不含阻燃剂的玻纤增强PBT，熔接痕强度可从50MPa以下提高到60MPa左右；对阻燃玻纤增强PBT，熔接痕强度可从45MPa提高到55MPa左右。尽管只提高了20％左右，但对于实际应用来说已是很大的提升幅度了。
本发明所述的其它添加剂是指阻燃剂、抗氧剂、润滑剂、抗铜害剂、抗霉菌剂、耐候剂或成核剂等聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料常用添加剂中的一种或多种，视具体要求而定，不作特别限定。
本发明的高熔接痕强度增强聚对苯二甲酸丁二醇酯的制备方法，是采用熔融共混挤出工艺制备。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂为基体，通过矿物填料、表面改性剂和玻璃纤维三者之间的巧妙组合，提高了分散相粘度，阻碍了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)分子链和玻璃纤维沿垂直流动方向的取向，从而获得高熔接痕强度增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料。
【具体实施方式】
制备方法：采用熔融共混挤出工艺制备，双螺杆挤出机的长径比为36；有四套带有精密计量仪器的加料装置；带有精确的温度控制和真空排气设备。各段螺杆温度应控制在200-270℃之间。
高熔接痕强度增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料的实施例1、实施例2、实施例3分别见表1、表2、表3。
实施例1、实施例2、实施例3的性能检测结果分别见见表4、表5、表6。
表1、实施例1的配方
名 称 聚对苯二甲酸丁二 醇酯树脂 经硅烷偶联剂 (KH550+KH560) 表面处理的玻璃 纤维 经硅烷偶联剂 (KH550+KH560) 表面处理的硫酸 钙 增韧剂 重 量 份 数 64 30 4 2
表2、实施例2地配方
名称 聚对苯二甲酸丁二醇 酯树脂 经硅烷偶联 剂(KH550) 表面处理的 玻璃纤维 经硅烷偶联 剂(KH550) 表面处理的 滑石粉 润滑剂 阻燃剂 重量 份数 49 30 4 2 15
表3、实施例3的配方
名称 聚对苯二甲酸丁二醇 酯树脂 经硅烷偶联 剂(KH560) 表面处理的 玻璃纤维 经硅烷偶联 剂(KH560) 表面处理的 高岭土 抗氧剂 耐候剂 重量 份数 80 5 5 2 8
表4、实施例1的性能检测结果
测试方法 单位 实施例1 拉伸强度 ISO 527 MPa 135 缺口冲击强度 ISO 180 KJ/m2 11 弯曲强度 ISO 178 MPa 205 弯曲模量 ISO 178 MPa 8500
测试方法 单位 实施例1 熔接痕强度 参考ISO 527 MPa 61 阻燃性能 UL 94 / HB
表5、实施例2的性能检测结果
测试方法 单位 实施例2 拉伸强度 ISO 527 MPa 130 缺口冲击强度 ISO 180 KJ/m2 9.5 弯曲强度 ISO 178 MPa 195 弯曲模量 ISO 178 MPa 9000 熔接痕强度 参考ISO 527 MPa 55 阻燃性能 UL 94 / V-0
表6、实施例3的性能检测结果
测试方法 单位 实施例3 拉伸强度 ISO 527 MPa 130 缺口冲击强度 ISO 180 KJ/m2 9.5 弯曲强度 ISO 178 MPa 195 弯曲模量 ISO 178 MPa 9000 熔接痕强度 参考ISO 527 MPa 55 阻燃性能 UL 94 / V-0