CN102337011A

CN102337011A - 高强度玄武岩增强pbn复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102337011A
Application number: CN2011102978547A
Authority: CN
Inventors: 徐东; 徐永; 李超
Original assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Current assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明公开了一种高强度玄武岩增强PBN复合材料及其制备方法，该复合材料其组成按重量配比为：PBN树脂50-85％；玄武岩纤维10-45％；增韧剂3-5％；成核剂0.3-0.4％；偶联剂0.2-0.5％；其它助剂2-5％；上述各组分满足重量配比之和为100％。采用以上技术手段得到的玄武岩纤维增强PBN组合物，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PBN组合物有明显提高，扩大了PBN增强材料的应用范围。

Description

高强度玄武岩增强PBN复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高强度玄武岩增强PBN复合材料及其制备方法。

背景技术

聚奈二甲酸丁二酯(PBN)作为工程塑料目前主要应用于需要高温处理(如高温软焊接)的电子电器元件，如需要进行表面贴装技术处理的移动电话和小型个人电子计算机电子部件等领域，可部分替代价格昂贵的PPS、PA46和LCP。而PBN的耐水解性，对气体和有机溶剂(包括汽油)的阻隔性非常好，在耐磨耗方面比POM还要优秀，只比PETE稍差。所以，只要提升PBN的其他性能，完全可以实现PBN在汽车和机械工业的广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高强度玄武岩增强PBN复合材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种高强度玄武岩增强PBN复合材料，其组成按重量配比为：

PBN树脂 50-85％；

玄武岩纤维 10-45％；

增韧剂 3-5％；

成核剂 0.3-0.4％；

偶联剂 0.2-0.5％；

其它助剂 2-5％；

上述各组分满足重量配比之和为100％。

优选的，所述的PBN树脂为聚奈二甲酸丁二酯，由2，6-环奈二甲酸和1，4-丁二醇缩聚而成。

优选的，所述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。

优选的，所述的增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯类单体的接枝共聚物，包括乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或聚乙烯辛烯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物。

优选的，所述的偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

优选的，所述的成核剂为钠离子聚合物。

优选的，所述的其它助剂包括抗氧剂和润滑剂。

一种如上所述的高强度玄武岩增强PBN复合材料制备方法，包括步骤：

a：按重量配比称取PBN树脂，增韧剂，偶联剂，成核剂，其它助剂，并在高速混合机中搅拌混合均匀；

b：将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒；在挤出过程中加入上述重量配比的玄武岩纤维，干燥后注塑成标准样条。

优选的，步骤b中的工艺条件为：双螺杆挤出机一区180-220℃、二区220-240℃、三区230-240℃、四区200-220℃、五区200-220℃、六区200-220℃、七区230-240℃、八区240-260℃，螺杆转数控制在350-450转/分钟。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为偶联剂改善玄武岩纤维与基体树脂材料PBN之间的界面作用力，提高玄武岩纤维与PBN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PBN材料的各项力学性能和耐热性均有较大幅度的提高。本发明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PBN材料进行增韧改性，大大提高了PBN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PBN组合物，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PBN组合物有明显提高，扩大了PBN增强材料的应用范围。

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，以下结合具体实施例，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。

在下述实施例1-4中，分别以PBN为基础材料(市售，日本帝人化成)，具体为聚奈二甲酸丁二酯，由2，6-环奈二甲酸和1，4-丁二醇缩聚而成；增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯类单体的接枝共聚物，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(市售，E516)，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为偶联剂(市售，KH-560)，钠离子聚合物为成核剂(市售，Aclyn 285)，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，作为增强材料(市售)，其它助剂包括抗氧剂、润滑剂。

实施例1：

按重量百分比称取PBN树脂82.2％，增韧剂5％，偶联剂0.5％，成核剂0.3％，其它助剂2％，一起加入高速配料搅拌机中搅拌3-5分钟。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒，在挤出过程中加入玄武岩纤维10％，干燥后注塑成标准样条，其工艺条件为：双螺杆挤出机一区180-220℃、二区220-240℃、三区230-240℃、四区200-220℃、五区200-220℃、六区200-220℃、七区230-240℃、八区240-260℃，螺杆转数控制在350-450转/分钟。

实施例2：

按重量百分比称取PBN树脂72.3％，增韧剂4％，偶联剂0.4％，成核剂0.3％，其它助剂3％，一起加入高速配料搅拌机中搅拌3-5分钟。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒，在挤出过程中加入玄武岩纤维20％，干燥后注塑成标准样条，其工艺条件为：双螺杆挤出机一区180-220℃、二区220-240℃、三区230-240℃、四区200-220℃、五区200-220℃、六区200-220℃、七区230-240℃、八区240-260℃，螺杆转数控制在350-450转/分钟。

实施例3：

按重量百分比称取PBN树脂62.4％，增韧剂3％，偶联剂0.3％，成核剂0.3％，其它助剂4％，一起加入高速配料搅拌机中搅拌3-5分钟。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒，在挤出过程中加入玄武岩纤维30％，干燥后注塑成标准样条，其工艺条件为：双螺杆挤出机一区180-220℃、二区220-240℃、三区230-240℃、四区200-220℃、五区200-220℃、六区200-220℃、七区230-240℃、八区240-260℃，螺杆转数控制在350-450转/分钟。

实施例4：

按重量百分比称取PBN树脂51.4％，增韧剂3％，偶联剂0.2％，成核剂0.4％，其它助剂5％，一起加入高速配料搅拌机中搅拌3-5分钟。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒，在挤出过程中加入玄武岩纤维40％，干燥后注塑成标准样条，其工艺条件为：双螺杆挤出机一区180-220℃、二区220-240℃、三区230-240℃、四区200-220℃、五区200-220℃、六区200-220℃、七区230-240℃、八区240-260℃，螺杆转数控制在350-450转/分钟。

性能测试：

拉伸强度按ASTM D638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：170(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；

弯曲强度和弯曲模量按ASTM D790标准进行检验。试样类型为试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)，弯曲速度为20mm/min；

V扣冲击强度按ASTM D256标准检测，样条尺寸为63.5mm*12.7mm*3.2mm，缺口剩余宽度为10.71mm；

热变形温度标准：ASTM D648/载荷1.82MPa，样条尺寸为128mm*13mm*6.4mm；

实施例1～4配方及材料性能见表3：

表3

组成	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					PBN	82.2	72.3	62.4	51.4
POE-g-GMA	5	4	3	3
					玄武岩纤维	10	20	30	40
偶联剂	0.5	0.4	0.3	0.2
					钠离子聚合物	0.3	0.3	0.3	0.4
其它助剂	2	3	4	5
					拉伸强度	100	125	155	170
弯曲强度	150	175	220	245
					弯曲模量	4600	6800	9500	11300
V口冲击强度	80	125	160	180
					热变形温度(1.82MPa)	200	215	230	235

从实施例1～4可以看出，本发明采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为偶联剂，改善玄武岩纤维与基体树脂材料PBN之间的界面作用力，提高玄武岩纤维与PBN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PBN材料的各项力学性能和耐热性均有较大幅度的提高。本发明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PBN材料进行增韧改性，大大提高了PBN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PBN组合物，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PBN组合物有明显提高，扩大了PBN增强材料的应用范围。

以上对本发明所提供的一种高强度玄武岩增强PBN复合材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种高强度玄武岩增强PBN复合材料，其特征在于，其组成按重量配比为：

PBN树脂 50-85％；

玄武岩纤维 10-45％；

增韧剂 3-5％；

成核剂 0.3-0.4％；

偶联剂 0.2-0.5％；

其它助剂 2-5％；

上述各组分满足重量配比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的高强度玄武岩增强PBN复合材料，其特征在于，所述的PBN树脂为聚奈二甲酸丁二酯，由2，6-环奈二甲酸和1，4-丁二醇缩聚而成。

3.根据权利要求1所述的高强度玄武岩增强PBN复合材料，其特征在于，所述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。

4.根据权利要求1所述的高强度玄武岩增强PBN复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯类单体的接枝共聚物，包括乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或聚乙烯辛烯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物。

5.根据权利要求1所述的高强度玄武岩增强PBN复合材料，其特征在于，所述的偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

6.根据权利要求1所述的高强度玄武岩增强PBN复合材料，其特征在于，所述的成核剂为钠离子聚合物。

7.根据权利要求1所述的高强度玄武岩增强PBN复合材料，其特征在于，所述的其它助剂包括抗氧剂和润滑剂。

8.一种如权利要求1所述的高强度玄武岩增强PBN复合材料制备方法，其特征在于，包括步骤：

b：将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒；在挤出过程中加入权1所述重量配比的玄武岩纤维，干燥后注塑成标准样条。

9.如权利要求8所述的高强度玄武岩增强PBN复合材料制备方法，其特征在于，步骤b中的工艺条件为：双螺杆挤出机一区180-220℃、二区220-240℃、三区230-240℃、四区200-220℃、五区200-220℃、六区200-220℃、七区230-240℃、八区240-260℃，螺杆转数控制在350-450转/分钟。