一種低翹曲高剛性導(dǎo)電pbt復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料及其制備方法，包含按重量份計(jì)的以下組分：450～560份的PBT樹脂、150～250份的碳纖維、0～120份的玻璃纖維、100～120份的ABS類樹脂、30～50份的相容增韌劑、30～80份的無機(jī)填充劑；其中所述ABS類樹脂為ABS樹脂、AS樹脂、BS樹脂、ASA樹脂或AES樹脂中的一種或幾種混合；所述相容增韌劑為丙烯酸酯類化合物。本發(fā)明還提供了采用該P(yáng)BT組合物制備PBT復(fù)合材料的方法。本發(fā)明復(fù)合材料在保持較高剛性，優(yōu)異導(dǎo)電性的同時(shí)，翹曲得到理想的改善。
【專利說明】一種低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高分子復(fù)合工程材料，特別是涉及一種低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(簡(jiǎn)稱PBT)材料作為五大工程塑料之一，因其優(yōu)良的耐熱性、阻燃性、成型加工性可被應(yīng)用于打印機(jī)、印鈔機(jī)、開票機(jī)等需要送紙操作的領(lǐng)域，以取代金屬制造的零部件，在滿足功能性要求的同時(shí)，也達(dá)到了輕量化和降低成本的要求。由于這些替代部件多為關(guān)鍵功能鍵，因此除了要保證較高強(qiáng)度的同時(shí)，還必須要有很好的導(dǎo)電性，以便能及時(shí)消除紙張之間摩擦和紙張與零部件摩擦產(chǎn)生的電荷，同時(shí)要達(dá)到組裝和送紙平穩(wěn)，制品必須平整度高，沒有翹曲。
[0003]然而普通的增強(qiáng)PBT材料的翹曲變形大，導(dǎo)電性能一般，翹曲問題和導(dǎo)電問題一度使PBT的市場(chǎng)陷于窘境，目前各生產(chǎn)廠家非常重視對(duì)于低翹曲和高導(dǎo)電性的PBT材料的研究，目前廣泛使用的解決PBT翹曲和導(dǎo)電問題的方法是采用礦物填充、石墨纖維、金屬粉或玻纖復(fù)合填充來降低翹曲問題，提高導(dǎo)電性，在這方面已做過很多工作。
[0004]Kochanowski 等在美國(guó)專利 N0.4460731、Phipps 在美國(guó)專利 N0.4140669, Kokai在日本專利N0.60-124649和Kohyo在日本專利N0.1-502833中提到使用滑石粉和玻纖混合填充的方法，Goedde等在美國(guó)專利N0.4203887中提供了一種使用硅酸鈣和硅烷處理的陶土的方法，雖然這些方法可以使得PBT材料的翹曲得到一定改善，但材料的強(qiáng)度和韌性受到了損害，并且沒有提及對(duì)PBT材料導(dǎo)電性能的影響。
[0005]Hepp在美國(guó)專利N0.4393153中以及Ke印在美國(guó)專利N0.4874809中提出了添加云母和橡膠的方法，雖然PBT材料的翹 曲問題和韌性問題得到改善，但材料的強(qiáng)度和導(dǎo)電
性能一般。
[0006]翁永華等人在專利CN1563186A中通過添加鎂鹽晶須，使得PBT材料的翹曲得到較為理想的改善，同時(shí)對(duì)材料具有一定的增強(qiáng)效果，但他沒有提及這些添加物對(duì)PBT材料導(dǎo)電性能的影響。
[0007]Wilder等在美國(guó)專利N0.5075354中采用了一種經(jīng)過特殊處理的玻璃微珠和普通纖維混合以改善翹曲的方法，但他同樣沒有提及這些添加物對(duì)PBT材料其它的物理機(jī)械性能和導(dǎo)電性能的影響。
[0008]因此，如何獲得一種在PBT材料的翹曲性，材料的強(qiáng)度和韌性，以及導(dǎo)電性之間能到達(dá)平衡，同時(shí)成本又相對(duì)合理的方法，依然值得人們不斷努力探索。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種制備方法簡(jiǎn)單、成本低、低翹曲、高剛性且導(dǎo)電性能優(yōu)異的PBT復(fù)合材料及其制備方法。
[0010]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):[0011 ] 本發(fā)明的第一方面，是提供一種低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料，包含按重量份計(jì)的以下組分:
[0012]450~560份的PBT樹脂、150~250份的碳纖維、0~120份的玻璃纖維、100~120份的ABS類樹脂、30~50份的相容增韌劑、30~80份的無機(jī)填充劑；
[0013]其中所述ABS類樹脂為ABS樹脂、AS樹脂、BS樹脂、ASA樹脂或AES樹脂中的一種或幾種混合；所述相容增韌劑為丙烯酸酯類化合物。
[0014]本發(fā)明通過將ABS類樹脂、碳纖維、玻璃纖維與PBT材料共混，充分利用了玻璃纖維增強(qiáng)PBT的結(jié)晶性和ABS類樹脂的非結(jié)晶性特征，以及碳纖維的增強(qiáng)作用，大幅度提高PBT的抗沖擊強(qiáng)度，同時(shí)使用丙烯酸酯類化合物作為PBT/ABS體系的相容增韌劑，使共混物的室溫沖擊強(qiáng)度提高了 100~200J/m。
[0015]由于作為增強(qiáng)材料的碳纖維本身具有良好的導(dǎo)電性，因此在復(fù)合材料內(nèi)部與碳纖維實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，賦予材料基體優(yōu)異的導(dǎo)電性能。
[0016]另外，通過向上述PBT復(fù)合材料中加入無機(jī)填充劑，使得該復(fù)合材料在保持較高剛性，優(yōu)異導(dǎo)電性的同時(shí)，翹曲得到理想的改善。
[0017]在本發(fā)明另一類優(yōu)選例中，所述PBT樹脂為相對(duì)密度1.38~1.55g/mm3，熔融溫度225 °C~235 °C，聚對(duì)苯二甲酸丁二酯。
[0018]在本發(fā)明另一類優(yōu)選例中，所述碳纖維為短切碳纖維、長(zhǎng)束碳纖維或碳纖維晶須中的一種，更優(yōu)選為短切碳纖維。
[0019]在本發(fā)明另一類優(yōu)選例中，所述玻璃纖維為短切玻璃纖維、長(zhǎng)束玻璃纖維或玻璃纖維晶須中的一種，更優(yōu)選為·短切玻璃纖維。
[0020]在本發(fā)明中，所述ABS類樹脂為ABS樹脂、AS樹脂、BS樹脂、ASA樹脂或AES樹脂中的一種或幾種混合，優(yōu)選為ABS樹脂、ASA樹脂或AS樹脂中的一種或幾種混合，其中所述ABS樹脂為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，AS樹脂為丙烯腈-苯乙烯共聚物，BS樹脂為丁二烯-苯乙烯共聚物，ASA樹脂為丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，AES樹脂為丙烯腈-EPDM橡膠-苯乙烯共聚物。
[0021]在本發(fā)明另一類優(yōu)選例中，所述丙烯酸酯類化合物為甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)或甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯共聚物(MBS)中的一種或幾種混合。
[0022]在本發(fā)明另一類優(yōu)選例中，所述無機(jī)填充劑為碳酸鈣、硅灰石、云母粉、滑石粉、硫酸鋇或二氧化硅中的一種或幾種混合，更優(yōu)選為硅灰石。
[0023]為了提高PBT復(fù)合材料的成型流動(dòng)性和熱穩(wěn)定性，防止其熱氧老化，本發(fā)明還包含3~5重量份的抗氧劑和5~10重量份的加工流動(dòng)性助劑。
[0024]在本發(fā)明另一類優(yōu)選例中，所述抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑1010、抗氧劑1098或抗氧劑1076中的一種或兩種，其中，所述抗氧劑168為三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯，抗氧劑1010為四[(6- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧劑1098為N，N’-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺，抗氧劑1076為P-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯。更優(yōu)選為抗氧劑1010、抗氧劑168中的一種或兩種。
[0025]在本發(fā)明另一類優(yōu)選例中，所述加工流動(dòng)性助劑為聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、季戊四醇硬脂酸酯或硬脂酸金屬鹽中的一種或幾種混合，其中硬脂酸金屬鹽為硬脂酸鈣或硬脂酸鋅。本發(fā)明更優(yōu)選聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟或季戊四醇硬脂酸酯中的一種或幾種混合。
[0026]本發(fā)明的第二方面是提供一種低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:首先將PBT樹脂、ABS類樹脂、相容增韌劑、無機(jī)填充劑在室溫狀態(tài)下在高速混合器中干混，將干混后的混合物置于單螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，再將擠出物置于雙螺桿擠出機(jī)組中，和碳纖維、玻璃纖維摻混造粒制成復(fù)合材料。采用這種工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料，工藝穩(wěn)定，可以達(dá)到要求的性能。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]I)本發(fā)明通過將ABS類樹脂、碳纖維、玻璃纖維與PBT材料共混，大幅度提高PBT的抗沖擊強(qiáng)度，是該共混物具有良好的拉伸性能和熱性能，使材料具有優(yōu)良的成型性，尺寸穩(wěn)定性。
[0029]2)本發(fā)明添加碳纖維同時(shí)，既增強(qiáng)了材料基體的強(qiáng)度又賦予材料基體優(yōu)異的導(dǎo)電性能。
[0030]3)本發(fā)明將無機(jī)填充劑加入復(fù)合材料中，使得該復(fù)合材料在保持較高剛性，優(yōu)異導(dǎo)電性的同時(shí)，翹曲得到理想的改善。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例中，PBT復(fù)合材料由下述成分制備:
[0032] 以下組分均可從市場(chǎng)購(gòu)得。
[0033]PBT樹脂:選用市場(chǎng)上通用級(jí)材料，如型號(hào)301，相對(duì)密度1.45~1.55g/mm3，熔融溫度225~235 °C的聚對(duì)苯二甲酸丁二酯；型號(hào)SD200，相對(duì)密度1.32g/mm3，熔融溫度225~235 °C的聚對(duì)苯二甲酸丁二酯等。
[0034]碳纖維和玻璃纖維:短切玻璃纖維選用市場(chǎng)上通用等級(jí)如巨石560，泰山T436JH類；長(zhǎng)束玻璃纖維選用市場(chǎng)上通用等級(jí)如巨石988A類，短切碳纖維選用Zoltek TYPE-65類。
[0035]ABS樹脂選用市場(chǎng)上通用等級(jí)如奇美757，INOES 640，錦湖750類；
[0036]ASA樹脂選用市場(chǎng)上通用等級(jí)奇美PW978B類；
[0037]AS樹脂選用市場(chǎng)上通用等級(jí)型號(hào)奇美117C、127。
[0038]相容增韌劑GMA為澳柯瑪8900類；MBS型號(hào)為為L(zhǎng)G EM500，鐘淵M521 ；MMA為羅門哈斯EXL2691類。
[0039]無機(jī)填充劑硅灰石、云母粉、滑石粉、碳酸鈣等均選用市場(chǎng)上通用等級(jí)如精華礦業(yè)、常州碳酸鈣等國(guó)內(nèi)公司。
[0040]加工流動(dòng)助劑氧化聚乙烯蠟、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蠟均購(gòu)置上海滕世達(dá)公司。
[0041]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0042]實(shí)施例1[0043]將以重量份計(jì)的以下組份(1份=I OOg ):560份PBT、30份GMAUlO份ASA、30份硅灰石、6份氧化聚乙烯蠟、2份抗氧劑168、2份抗氧劑1010在高速混合器中在室溫狀態(tài)下干混，并置于單螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出后再進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)組，與180份短切碳纖維、80份短切玻璃纖維摻混，螺桿轉(zhuǎn)速為100Hz，經(jīng)225~235°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料，其中單螺桿各加溫區(qū)分別為:一區(qū)225~230°C，二區(qū)230~235°C，三區(qū)230~235°C，四區(qū)230~235°C;雙螺桿各加溫區(qū)分別為:一區(qū)200~210°C，二區(qū)210~235°C，三區(qū)210~235°C，四區(qū)215~230°C，五區(qū)210~235°C，六區(qū)210~235°C，七區(qū)215~230°C，八區(qū)210~225°C，機(jī)頭 20(T230°C。
[0044]實(shí)施例2
[0045]將以重量份計(jì)的以下組份(1份=100g):460份PBT、20份GMA、20份MMA、120份ABS、50份滑石粉、6份季戊四醇硬脂酸酯、2份抗氧劑168、2份抗氧劑1010在高速混合器中在室溫狀態(tài)下干混，并置于單螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出后再進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)組，與150份短切碳纖維、120份短切玻璃纖維摻混，螺桿轉(zhuǎn)速為100Hz，經(jīng)225~235°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料，其中單螺桿各加溫區(qū)分別為:一區(qū)225~230°C，二區(qū)230~235°C，三區(qū)230~235°C，四區(qū)230~235°C;雙螺桿各加溫區(qū)分別為:一區(qū)200~210°C，二區(qū)210~235°C，三區(qū)210~235°C，四區(qū)215~230°C，五區(qū)210~235°C，六區(qū)210~235°C，七區(qū)215~230°C，八區(qū) 210 ~225°C，機(jī)頭 200^2300C o
[0046]實(shí)施例3
[0047]將以重量份計(jì)的以下組份(1份=100g):506份PBT、50份MBS、50份AS、50份ASA、80份碳酸鈣、5份氧化聚乙烯蠟、5份季戊四醇硬脂酸酯、2份抗氧劑168、2份抗氧劑1010在高速混合器中在室溫狀態(tài)下干混，并置于單螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出后再進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)組，與250份短切碳纖維摻混，螺桿轉(zhuǎn)速為100Hz，經(jīng)225~235°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料，其中單螺桿各加溫區(qū)分別為:一區(qū)225~230°C，二區(qū)230~235°C，三區(qū)230~235°C，四區(qū)230~235°C;雙螺桿 各加溫區(qū)分別為:一區(qū)200~210°C，二區(qū)210~235°C，三區(qū)210~235°C，四區(qū)215~230°C，五區(qū)210~235°C，六區(qū)210~235°C，七區(qū)215~230°C，八區(qū) 210 ~2250C，機(jī)頭 200^2300C。
[0048]實(shí)施例4
[0049]將以重量份計(jì)的以下組份(1份=100g):506份PBT、50份AS、50份ABS、30份GMA、20份MBS、40份硅灰石、40份滑石粉、10份聚乙烯蠟、2份抗氧劑168、2份抗氧劑1010在高速混合器中在室溫狀態(tài)下干混，并置于單螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出后再進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)組，與200份短切碳纖維和50份短切玻璃纖維摻混，螺桿轉(zhuǎn)速為100Hz，經(jīng)225~235°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料，其中單螺桿各加溫區(qū)分別為:一區(qū)225~230°C，二區(qū)230~235°C，三區(qū)230~235°C，四區(qū)230~235°C ;雙螺桿各加溫區(qū)分別為:一區(qū)200~210°C，二區(qū)210~235°C，三區(qū)210~235°C，四區(qū)215~230°C，五區(qū)210~235°C，六區(qū)210~235°C，七區(qū)215 ~23(TC，八區(qū) 210 ~225°C，機(jī)頭 200~230。〇。
[0050]實(shí)施例5
[0051]將以重量份計(jì)的以下組份(1份=100g):460份PBT、60份AS、60份ASA、20份GMA、20份MBS、20份滑石粉、30份云母粉、10份氧化聚乙烯蠟、2份抗氧劑168、2份抗氧劑1010
在高速混合器中在室溫狀態(tài)下干混，并置于單螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出后再進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)組，與150份短切碳纖維、120份長(zhǎng)束玻璃纖維摻混，螺桿轉(zhuǎn)速為100Hz，經(jīng)225~235°C熔融擠出，造粒制成復(fù)合材料，其中單螺桿各加溫區(qū)分別為:一區(qū)225~230°C，二區(qū)230~235°C，三區(qū)230~235°C，四區(qū)230~235°C ;雙螺桿各加溫區(qū)分別為:一區(qū)200~210°C，二區(qū) 210 ~235°C，三區(qū) 210~235°C，四區(qū) 215 ~230°C，五區(qū) 210 ~235°C，六區(qū) 210~235°C，七區(qū) 215 ~230°C，八區(qū) 210 ~225°C，機(jī)頭 20(T230°C。
[0052]性能評(píng)價(jià)方式及實(shí)行標(biāo)準(zhǔn):
[0053]按照上述方法完成造粒的粒子材料事先在120~140°C的鼓風(fēng)烘箱中干燥4~8小時(shí)，然后將干燥好的粒子材料在注射成型機(jī)上進(jìn)行注射成型制樣，注射成型模溫控制在100 °c左右。
[0054]所得材料的測(cè)試方法及測(cè)試結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)均按照美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)制定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行。
[0055]實(shí)施例1-5的配方及各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果見表1-2:
[0056]表1實(shí)施例的組分和配比
【權(quán)利要求】
1.一種低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料，其特征在于，包含按重量份計(jì)的以下組分: 450~560份的PBT樹脂、150~250份的碳纖維、O~120份的玻璃纖維、100~120份的ABS類樹脂、30~50份的相容增韌劑、30~80份的無機(jī)填充劑； 其中所述ABS類樹脂為ABS樹脂、AS樹脂、BS樹脂、ASA樹脂或AES樹脂中的一種或幾種混合；所述相容增韌劑為丙烯酸酯類化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述PBT樹脂為相對(duì)密度1.38~1.55g/mm3，熔融溫度225°C~235°C，聚對(duì)苯二甲酸丁二酯。
3.如權(quán)利要求1所述的低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述碳纖維為短切碳纖維、長(zhǎng)束碳纖維或碳纖維晶須中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述玻璃纖維為短切玻璃纖維、長(zhǎng)束玻璃纖維或玻璃纖維晶須中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述丙烯酸酯類化合物為甲基丙烯 酸甲酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯共聚物中的一種或幾種混合。
6.如權(quán)利要求1所述的低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述無機(jī)填充劑為碳酸鈣、硅灰石、云母粉、滑石粉、硫酸鋇或二氧化硅中的一種或幾種混合。
7.如權(quán)利要求1所述的低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述PBT復(fù)合材料還包含3~5重量份的抗氧劑和5~10重量份的加工流動(dòng)性助劑。
8.如權(quán)利要求7所述的低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑1010、抗氧劑1098或抗氧劑1076中的一種或兩種。
9.如權(quán)利要求7所述的低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述加工流動(dòng)性助劑為聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、季戊四醇硬脂酸酯或硬脂酸金屬鹽中的一種或幾種混合。
10.一種權(quán)利要求1所述的低翹曲高剛性導(dǎo)電PBT復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:首先將PBT樹脂、ABS類樹脂、相容增韌劑、無機(jī)填充劑在室溫狀態(tài)下在高速混合器中干混，將干混后的混合物置于單螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，再將擠出物置于雙螺桿擠出機(jī)組中，和碳纖維、玻璃纖維摻混造粒制成復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】C08K7/06GK103788588SQ201210425019
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】朱愛華, 張劍, 程方清, 趙志剛, 岳同健 申請(qǐng)人:上海長(zhǎng)偉錦磁工程塑料有限公司