CN102040811B - 一种pct工程塑料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于高分子材料技术领域，提供了一种PCT工程塑料及制备方法。该PCT工程塑料包括如下重量份数的组分：PCT树脂40-80；玄武岩纤维10-45；偶联剂0.2-0.5；成核剂0.2-1.0；增韧剂3-5；抗氧剂与润滑剂的混合物1-5。本发明PCT工程塑料，通过玄武岩纤维、成核剂的改性作用，使本发明实施例PCT工程塑料的力学性能和耐热性有较大幅度的提高，通过硅烷偶联剂改善玄武岩纤维与PCT树脂之间的界面作用力，提高玄武岩纤维与PCT树脂间的相容性，通过增韧剂的改性作用，大大提高了PCT工程塑料的冲击强度，降低了材料的缺口敏感性。本发明PCT工程塑料制备方法，操作简单、成本低廉，生产效率高，非常适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种PCT工程塑料及制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸1，4-环己烷二甲醇酯(PCT)是新型的工程树脂，其性质与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)相似，具有良好的韧性、热稳定性、易加工性、耐化学性和低吸湿性。相比PBT和PET，PCT具有较高的耐热性。但传统的PCT加纤增强材料对其强度或韧性的增强有限，这影响了PCT在耐高温材料领域的应用，对于军工、航海、航空等特殊的应用环境也无法完全满足使用要求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种PCT工程塑料，解决现有技术中PCT工程塑料的强度、韧性及耐温性能低的技术问题。
本发明实施例是这样实现的，
一种PCT工程塑料，包括如下重量份数的组分：
PCT树脂 40-80
玄武岩纤维 10-45
偶联剂 0.2-0.5
成核剂 0.2-1.0
增韧剂 3-5
抗氧剂与润滑剂混合物 1-3。
以及，
一种PCT工程塑料制备方法，包括如下步骤：
将重量份数为40-80的PCT树脂、重量份数为3-5的增韧剂、重量份数为0.2-1.0的成核剂及重量份数为0.2-0.5的偶联剂、重量份数为1-3的抗氧剂与润滑剂混合物搅拌、混合，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体于240-320℃条件下挤出造粒处理，得到PCT工程塑料，在该挤出造粒处理步骤中加入重量份数为10-45的玄武岩纤维。
本发明实施例PCT工程塑料，通过玄武岩纤维本身极高的机械性能、成核剂改善结晶性能的作用，使本发明实施例PCT工程塑料的力学性能和耐热性有较大幅度的提高，通过硅烷偶联剂改善玄武岩纤维与PCT树脂之间的界面作用力，提高玄武岩纤维与PCT树脂间的相容性，通过增韧剂的增韧改性作用，大大提高了PCT工程塑料的冲击强度，尤其是缺口冲击强度，降低了材料的缺口敏感性。本发明实施例PCT工程塑料制备方法，操作简单、成本低廉，生产效率高，非常适于工业化生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种PCT工程塑料，包括如下重量份数的组分：
PCT树脂 40-80
玄武岩纤维 10-45
偶联剂 0.2-0.5
成核剂 0.2-1.0
增韧剂 3-5
抗氧剂与润滑剂混合物 1-3。
本发明实施例PCT工程塑料，通过玄武岩纤维本身极高的机械性能及成核剂改善结晶性能的作用，使本发明实施例PCT工程塑料的力学性能和耐热性有较大幅度的提高，通过硅烷偶联剂改善玄武岩纤维与PCT树脂的界面作用力，提高玄武岩纤维与PCT间的相容性，通过增韧剂的增韧改性作用，大大提高了PCT工程塑料的冲击强度，尤其是缺口冲击强度，降低了材料的缺口敏感性。
本发明实施例PCT工程塑料中，重量份数以克、千克、吨等为单位。
具体地，该PCT树脂是指，聚对苯二甲酸1，4-环己烷二甲醇酯，该PCT树脂由1，4-环己烷二甲醇(简称CHDM)和对苯二甲酸二甲酯(简称DMT)聚合而成，其中CHDM异构体的反式结构摩尔含量大于90％。本发明实施例PCT树脂没有具体的限制，为通用的PCT树脂。
具体地，该玄武岩纤维是指玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后通过高速拉制而成纤维。该玄武岩纤维没有具体限制，可以为连续玄武岩纤维或玄武岩短切纤维(连续玄武岩纤维短切而成的产品)，该连续玄武岩纤维是指长段的玄武岩纤维，优选的，本发明实施例使用的玄武岩纤维为连续玄武岩纤维，其公制号数为300-1000tex，单丝直径为8-18微米。通过使用玄武岩纤维对PCT树脂进行改性，利用玄武岩纤维优异的机械性能(例如，高强度、高韧性等)、高耐化学性等性能，使PCT树脂的性能得到极大改善。
具体地，该成核剂为钠离子聚合物，例如，长链羧酸钠盐、苯甲酸钠、乙烯甲基丙烯酸钠盐等，该钠离子聚合物成核剂对PCT树脂的结晶速率具有显著改善作用，通过改善PCT树脂的结晶，使本发明实施例PCT工程塑料的机械性能、耐高温性能得到显著提升。
具体地，该偶联剂为硅烷偶联剂，例如，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(市售KH560)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(市售KH-550)、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷等(市售DL-602)等。该硅烷偶联剂带有氨基或者环氧基团，能够有效的改善玄武岩纤维和PCT树脂之间的界面作用力，提高玄武岩纤维和PCT树脂之间的相容性，使玄武岩纤维更均匀的分散在PCT树脂之间，有效的发挥了玄武岩纤维对PCT树脂的改性作用。
具体地，该增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯单体的接枝共聚物，包括乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、聚乙烯辛烯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物等，该聚烯烃与丙烯酸酯单体的接枝共聚物增韧剂大大提高了PCT组合物的冲击强度，尤其是缺口冲击强度，降低了材料的缺口敏感性。
具体地，本发明实施例PCT工程塑料中包括重量份数为1-3的抗氧剂与润滑剂组成的混合物，该混合物中，抗氧剂、润滑剂的组成没有重量比例的限制。
本发明实施例PCT工程塑料通过玄武岩纤维、增韧剂、偶联剂及成核剂的改性作用，使PCT工程塑料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和热变形温度明显提高，扩大了PCT增强材料的应用范围。
本发明实施例采用带有氨基或环氧基团的硅烷偶联剂改善玄武岩纤维与基体树脂材料PCT之间的界面作用力，提高玄武岩纤维与PCT间的相容性，又利用连续玄武岩纤维本身极高的机械性能和成核剂改善结晶的作用，使玄武岩纤维增强PCT工程塑料的各项力学性能和耐热性；本发明实施例还采用聚烯烃与丙烯酸酯类单体的接枝共聚物对玄武岩纤维增强PCT材料进行增韧改性，大大提高了PCT组合物的冲击强度，尤其是缺口冲击强度，降低了材料的缺口敏感性。采用以上技术手段得到的玄武岩纤维增强PCT的PCT工程塑料，拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和热变形温度比普通的玻璃纤维增强PCT组合物有明显提高，扩大了PCT工程塑料的应用范围。
本发明实施例进一步提供一种PCT工程塑料制备方法，包括如下步骤：
S01，将重量份数为40-80的PCT树脂、重量份数为3-5的增韧剂、重量份数为0.2-1.0的成核剂及重量份数为0.2-0.5的偶联剂、重量份数为1-3的抗氧剂与润滑剂混合物搅拌、混合，得到PCT工程塑料前体；
S02，将该PCT工程塑料前体于240-320℃条件下挤出造粒处理，得到PCT工程塑料，在该挤出造粒处理步骤中加入重量份数为10-45的玄武岩纤维。
具体地，本发明实施例制备方法中，PCT树脂、增韧剂、成核剂、偶联剂及玄武岩纤维和前述相同，在此不重复阐述。
具体地，步骤S01中，将PCT树脂、增韧剂、成核剂及偶联剂混合的方法及设备没有限制，使PCT树脂、增韧剂、成核剂及偶联剂混合均匀即可，优选的，使用高混机搅拌优选3-5分钟进行混合，该高混机没有具体限制。
具体地，步骤S02中，所使用的挤出机没有限制，优选双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机没有其他限制；本步骤中挤出温度为260-300℃。在该挤出处理中，从双螺杆挤出机中段加入重量份数为10-45的玄武岩纤维，经过挤出处理，使PCT树脂、偶联剂、成核剂及玄武岩纤维处于熔融状态，挤出，实现PCT树脂的改性。本发明实施例PCT工程塑料制备方法，操作简单、成本低廉，生产效率高，非常适于工业化生产。
以下结合具体实施例上述制备方法进行详细阐述。
实施例一
将如下重量份数的组分放入高混机中混合3分钟，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体在260-300℃条件下进行用双螺杆挤出机进行挤出处理，挤出处理的同时在双螺杆挤出机中段加入重量份数为10份的玄武岩纤维，得到PCT工程塑料，
PCT树脂 80
乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物 5
成核剂 0.3
γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 0.5
抗氧剂与润滑剂混合物 2。
实施例二
将如下重量份数的组分放入高混机中混合4分钟，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体在260-300℃条件下进行用双螺杆挤出机进行挤出处理，挤出处理的同时在双螺杆挤出机中段加入重量份数为20份的玄武岩纤维，得到PCT工程塑料，
PCT树脂 70
乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物 4
成核剂 0.4
偶联剂 0.3
抗氧剂与润滑剂混合物 2。
实施例三
将如下重量份数的组分放入高混机中混合5分钟，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体在260-300℃条件下进行用双螺杆挤出机进行挤出处理，挤出处理的同时在双螺杆挤出机中段加入重量份数为30份的玄武岩纤维，得到PCT工程塑料，
PCT树脂 60
乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物 3
成核剂 0.3
偶联剂 0.3
抗氧剂与润滑剂混合物 2。
实施例四
将如下重量份数的组分放入高混机中混合4分钟，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体在260-300℃条件下进行用双螺杆挤出机进行挤出处理，挤出处理的同时在双螺杆挤出机中段加入重量份数为45份的玄武岩纤维，得到PCT工程塑料，
PCT树脂 50
乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物 3
成核剂 0.3
偶联剂 0.3
抗氧剂与润滑剂混合物 2。
实施例五
将如下重量份数的组分放入高混机中混合4分钟，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体在260-300℃条件下进行用双螺杆挤出机进行挤出处理，挤出处理的同时在双螺杆挤出机中段加入重量份数为40份的玄武岩纤维，得到PCT工程塑料，
PCT树脂 45
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物 3
成核剂 1
偶联剂 0.2
抗氧剂与润滑剂混合物 1。
实施例六
将如下重量份数的组分放入高混机中混合5分钟，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体在260-300℃条件下进行用双螺杆挤出机进行挤出处理，挤出处理的同时在双螺杆挤出机中段加入重量份数为40份的玄武岩纤维，得到PCT工程塑料，
PCT树脂 40
聚乙烯辛烯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物 3.5
成核剂 0.5
偶联剂 0.25
抗氧剂与润滑剂混合物 3。
对比例一
将如下重量份数的组分放入高混机中混合3分钟，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体在260-300℃条件下进行用双螺杆挤出机进行挤出处理，挤出处理的同时在双螺杆挤出机中段加入重量份数为10份的玻璃纤维，得到PCT工程塑料，
PCT树脂 80
乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物 5
成核剂 0.3
γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 0.5
抗氧剂、润滑剂及色粉混合物 2。
对比例二
将如下重量份数的组分放入高混机中混合4分钟，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体在260-300℃条件下进行用双螺杆挤出机进行挤出处理，挤出处理的同时在双螺杆挤出机中段加入重量份数为20份的玻璃纤维，得到PCT工程塑料，
PCT树脂 70
乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物 4
成核剂 0.3
甲基三乙氧基硅烷 0.4
抗氧剂、润滑剂及色粉混合物 2。
对比例三
将如下重量份数的组分放入高混机中混合5分钟，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体在260-300℃条件下进行用双螺杆挤出机进行挤出处理，挤出处理的同时在双螺杆挤出机中段加入重量份数为30份的玻璃纤维，得到PCT工程塑料，
PCT树脂 60
乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物 3
成核剂 0.3
γ-氨丙基三乙氧基硅烷 0.5
抗氧剂、润滑剂及色粉混合物 2。
对比例四
将如下重量份数的组分放入高混机中混合4分钟，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体在260-300℃条件下进行用双螺杆挤出机进行挤出处理，挤出处理的同时在双螺杆挤出机中段加入重量份数为45份的玻璃纤维，得到PCT工程塑料，
PCT树脂 50
乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物 3
成核剂 0.3
正丙基三甲氧基硅烷 0.5
抗氧剂、润滑剂及色粉混合物 2。
请参阅表1，表1为实施例一至四的PCT工程塑料性能测试结果：
请参阅表2，表2显示对比例一至四的PCT工程塑料性能测试结果：
从表1和表2的对比可知，玄武岩纤维对PCT树脂的改性作用明显，使本发明实施例PCT工程塑料具有高强度、高耐热性及良好的韧性。
本发明实施例五、六的PCT工程塑料和实施例一至四PCT工程塑料性能相似，在此不重复阐述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种PCT工程塑料，包括如下重量份数的组分：
所述成核剂为钠离子聚合物。
2.如权利要求1所述的PCT工程塑料，其特征在于：所述玄武岩纤维为连续玄武岩纤维。
3.如权利要求1所述的PCT工程塑料，其特征在于：所述玄武岩纤维直径为8-18微米。
4.如权利要求1所述的PCT工程塑料，其特征在于：所述玄武岩纤维的重量份数为25-35。
5.如权利要求1所述的PCT工程塑料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
6.如权利要求1所述的PCT工程塑料，其特征在于：所述硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
7.如权利要求1所述的PCT工程塑料，其特征在于：所述增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯单体的接枝共聚物。
8.一种PCT工程塑料制备方法，包括如下步骤：
将重量份数为40-80的PCT树脂、重量份数为3-5的增韧剂、重量份数为0.3-1.0的成核剂及重量份数为0.2-0.5的偶联剂、重量份数为1-5的抗氧剂与润滑剂混合物搅拌、混合，得到PCT工程塑料前体；
将该PCT工程塑料前体于260-300℃条件下挤出造粒处理，得到PCT工程塑料，在该挤出造粒处理步骤中加入重量份数为10-45的玄武岩纤维，所述成核剂为钠离子聚合物。
9.如权利要求8所述的PCT工程塑料制备方法，其特征在于，所述搅拌、混合步骤中时间为3-5分钟。
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