[发明专利]一种热塑性聚酯合金纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚酯合金材料及其制备方法，具体地，是先对纳米无机材料 进行有机化处理，然后与热塑性聚酯等复合从而得到高性能耐热高分子材料。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚 酯。具有较高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、低吸水 率(仅为0.1％)等特性，并且在潮湿环境中仍保持各种物性(包括电性能)，电 绝缘性好，但体积电阻、介电损耗大。耐热水、碱类、酸类、油类、但易受卤化 烃侵蚀，耐水解性差，低温下可迅速结晶，成型性良好；相比其他工程塑料具有 合成技术难度较低等优异综合性能而引人注目，是制造电子/电气零件和汽车零 部件的很好的材料；分子链的刚性和高的结晶性都导致了PBT结晶收缩率大，尺 寸稳定性差，热变形温度低，这两个突出缺点成为PBT推广应用的障碍。一般通 过共混改性的方法来改善其性能，主要有玻璃纤维填充改性或与其他聚合物共混 改性，能够得到较好的耐热性和高的强度。但单纯用玻纤改性所需含量大(30％wt 左右)，表面光洁度差，影响了制品的美观和轻量化。戚嵘嵘等研制的增韧增强 聚对苯二甲酸丁二醇酯(CN1537891)加入了纳米材料来提升其性能，但其玻纤 加入量最高达60份，可能对制品表面不利，在一些场合下不能够达到免底漆喷 涂的效果，增大了处理工序，成本增加；渡边满(CN1519591)采用了聚对苯二甲 酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并加入了一些非纤填料，结果获得 了高光泽度、高光滑度并免底漆喷涂的光发射器材料，但由于聚酯合金之间的酯 交换反应存在，可能劣化了其综合性能。

本发明利用PET比PBT具有更高的热稳定性、更好的流动性和更低的收缩率， 及纳米颗粒特异的表面效应和小尺寸效应，将纳米颗粒的成核效应及PBT/PET基 体结构控制有效地结合起来，通过纳米颗粒在PBT/PET基体中的有效分散及界面 结构控制，纳米粒子得到了高度的分散，有效的抑制了聚酯合金间的酯交换反应， 制备了三元纳米复合材料，大大提高了其耐热性和制品的表面光洁度，同时也提 高了材料的强度和模量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热塑性聚酯合金纳米复合材料，按质量百分数 计，由50～98％的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、0～40％的聚对苯二甲酸乙二 醇酯(PET)、0.1～5％的经偶联剂进行表面处理过的无机纳米材料、0～5％的抗 氧剂和/或润滑剂等助剂组成。

本发明的又一目的在于提供上述一种热塑性聚酯合金纳米复合材料的制备 方法，首先，将上述各组分共同加入高速搅拌机混合均匀，转速为500～7500转 /分，混合时间5～10分钟；然后在双螺杆挤出机中进行挤出，温度范围为210～ 265℃，熔融共混造粒制得。

其中，PBT推荐使用其均聚物，特性粘数[η]为0.8～1.0(乌氏粘度法)，密 度为1.20～1.34g/cm3；PET的加入是提高制品的表面光滑度和光洁度的基本成 分，它具有比PBT更高的熔融温度，加入量太少不能获得高光泽度和优异的表面 光滑性的制品，加入量太大则不仅致使酯交换反应程度增大，还劣化了制品的性 能，外观光泽度降低，因此优选的质量百分比为10～30％；推荐使用的抗氧剂为 四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010，汽巴精化 (Ciba)公司出品)、N，N-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼(抗氧剂 1098，汽巴精化(Ciba)公司出品)和/或三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧 剂168，汽巴精化(Ciba)公司出品)；本发明所述的润滑剂是硅酮、硅油、白蜡油、 液体石蜡、硬脂酸锌或硬脂酸钙，或由它们组成的混合物。优选为硅酮或硬脂酸 钙，加入质量百分含量为0.1～2％。

本发明所述的无机纳米材料至少在一维方向上的尺度为纳米级，分散相尺度 为10～100nm，可以是纳米粘土、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、 纳米氧化锌或纳米三氧化二铝中一种或二种的复配物。优选为纳米二氧化硅、纳 米碳酸钙和纳米粘土。偶联剂为硅烷偶联剂(KH550、KH560、KH570)、钛酸酯偶 联剂(JN114、JN198)、铝酸酯偶联剂(SG-Al 821)中一种，用量为无机纳米材 料质量的1～12％。优选的偶联剂为KH550、JN114，推荐使用量为纳米无机材料 的3～8％。