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一种低翘曲玻纤增强PBT材料及其制备方法

文献发布时间：2023-06-19 10:27:30

技术领域

本申请涉及高分子复合材料领域，特别涉及到一种低翘曲玻纤增强PBT材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的结构如下所示，从其分子式可以看出，PBT主链是由饱和线性分子组成的，其重复单元由刚性苯环与柔性脂肪醇组成

由于分子链中含有苯环和酯基，PBT刚性比较大，柔顺性较好，这样的结构特点使其具有较低吸水率和耐酸碱的性质。同时，由于其规整的结构特点，PBT在低温下能够快速结晶，成型加工性能优良，这使PBT具有良好的耐蚀性和耐候性，在潮湿等严酷环境下仍能保持优良的电绝缘性和力学性能。另外，PBT材料的分子中没有侧链，且结构对称，因此分子能够紧密堆砌，从而使PBT具有较高的结晶度以及高熔点。因此，PBT具有优良的综合性能。

但是，虽然PBT具有优良的综合性能，其制品存在易翘曲和缺口敏感性两大缺点，从而使PBT的应用受到一定影响。具体地，PBT是结晶性工程塑料，其成型收缩率比较大，尺寸稳定性较差，在注塑成型过程中易导致制品翘曲度过大，尤其是玻纤增强PBT材料，从而限制了PBT制品的应用范围。因此，合理的注塑成型工艺，改善PBT的收缩均匀性，改善PBT塑料制品的性能和尺寸稳定性成为了亟需解决的难题。

发明内容

本申请的目的是提供一种低翘曲玻纤增强PBT材料，解决现有技术中玻纤增强PBT材料收缩率差别大、产品翘曲变形严重等问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种低翘曲玻纤增强PBT材料，以质量百分比计，包括以下组分：聚对苯二甲酸丁二醇酯40～85％；热塑性聚酯弹性体5～30％；玻璃纤维5～30％；复合抗氧剂0.3～0.8％；润滑剂0.3～0.8％；其中，热塑性聚酯弹性体的硬度为40-72D。

在上述技术方案中，本申请实施例通过在玻纤增强PBT材料中添加硬度为40-72D的热塑性聚酯弹性体材料(TPEE)，使得材料具备优异的韧性，并在一定程度上改善材料翘曲程度。通过调整TPEE的添加量，可以改善材料的收缩均匀性等问题。

进一步地，根据本申请实施例，其中，玻璃纤维为E-玻璃纤维。

进一步地，根据本申请实施例，其中，复合抗氧剂为选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、抗氧剂S9228、β-(3,5-二叔丁基-4- 羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的任意两种。

进一步地，根据本申请实施例，其中，复合抗氧剂中的两种抗氧剂的质量之比为1:1。

进一步地，根据本申请实施例，其中，润滑剂为选自硬脂酸、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酯和季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。

此外，为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种如上所述的低翘曲玻纤增强PBT 材料的制备方法，包括以下步骤：

取料，按照组分及其比例取原料；

混料，将原料混合均匀，得到混合物；

加料，将混合后的混合物经挤出机主喂料口加入到挤出机中；

熔融共混挤出，挤出机挤出料条，经水冷，吹干，切粒得到产品。

进一步地，根据本申请实施例，其中，在混料步骤中，先将复合抗氧剂和润滑剂混合制备预混物，然后将预混物与聚对苯二甲酸丁二醇酯、热塑性聚酯弹性体置于高混机中混合均匀。

进一步地，根据本申请实施例，其中，在熔融共混挤出步骤中，挤出机的挤出机螺杆长径比为1:30～1:50。

进一步地，根据本申请实施例，其中，在熔融共混挤出步骤中，挤出温度为230-280℃。

进一步地，根据本申请实施例，其中，在熔融共混挤出步骤中，挤出机的螺杆转速为在 300～450r/min。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：本申请通过在玻纤增强PBT材料中添加硬度为40-72D的热塑性聚酯弹性体材料(TPEE)，使得材料具备优异的韧性，并在一定程度上改善材料翘曲程度。通过调整TPEE的添加量，可以改善材料的收缩均匀性等问题。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。

本申请公开了一种低翘曲玻纤增强PBT材料，通过降低玻纤增强PBT材料的收缩率差别来改善其翘曲程度。基于此，所述的低翘曲玻纤增强PBT材料包括以下组分：40-85wt％的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、5-30wt％的热塑性聚酯弹性体(TPEE)、5-30wt％的玻璃纤维(GF)、0.3-0.8wt％复合抗氧剂以及0.3-0.8wt％的润滑剂。其中，TPEE的硬度为40-72D。

在上述技术方案中，通过在玻纤增强PBT材料中添加硬度为40-72D的TPEE，能够使材料具备优异的韧性，并在一定程度上改善材料翘曲程度。

具体地，上述的PBT为复合材料的基体，其在复合材料中作为连续相的材料，在复合材料中占最大比重，起到粘结作用，用以均衡载荷、分散载荷，并保护TPEE和GF。

TPEE材料具有增韧作用，并能够改善材料收缩均一性问题。TPEE材料的硬度和添加量对复合材料的收缩均匀性都有影响，以5-30wt％的添加量、40-72D的硬度为最佳。

GF材料具体采用E-玻璃纤维，增加复合材料的强度，起到骨架作用，用以支持复合材料基体的结构，作为整个复合材料的支架。

复合抗氧剂用于延缓或抑制聚酯树脂的氧化过程，进而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。进一步地，复合抗氧剂可以选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(抗氧剂168)、抗氧剂S9228、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)中的任意两种，两种抗氧剂的质量之比为1:1。

润滑剂用于降低物料之间以及物料与加工设备表面之间的摩擦力，从而减小溶体的流动阻力，降低溶体的粘度，提高溶体的流动性，避免溶体与加工设备的粘附，提高制品表面的光洁度。具体地，润滑剂可以选自硬脂酸、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酯(EBS)和季戊四醇硬脂酸酯(PETS)中的至少一种。

此外，本申请还公开了一种低翘曲玻纤增强PBT材料的制备方法，包括以下步骤：

取料，按照组分及其比例取原料。

混料，先将复合抗氧剂和润滑剂混合制备预混物，然后将预混物与聚对苯二甲酸丁二醇酯、热塑性聚酯弹性体置于高混机中混合均匀。

加料，将混合后的混合物经挤出机主喂料口加入到挤出机中。

熔融共混挤出，挤出机挤出料条，经水冷，吹干，切粒得到产品。其中，挤出机的挤出机螺杆长径比为1:30-1:50，挤出温度为230-280℃，挤出机的螺杆转速为在300-450r/min

下面通过实施例1-13对本申请的技术方案进一步说明，但本申请并不限于这些实施例。

下述实施例中的原料来源如表1所示。

表1

【实施例1】

取料，按照组分及其比例取原料，具体为PBT 69％、TPEE 72D 15％、GF 15％、复合抗氧剂0.5％、润滑剂0.5％。其中，复合抗氧剂为质量比1:1的1010和168的混合物，润滑剂为PETS。

混料，先将复合抗氧剂和润滑剂混合制备预混物，然后将预混物与PBT、TPEE置于高混机中混合均匀。