CN109401221A - 一种耐候低翘曲玻纤增强pbt/as/asa材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料改性领域，公开了一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料及其制备方法，采用PBT/ASA共混合金能够综合PBT和ASA两种材料的优点，合金具有良好的韧性、耐候性、耐热性、成型加工性等。特殊玻璃纤维的加入一方面能进一步提高了材料的刚性和耐热性能，另一方面有利于降低产品的横纵收缩率差异，改善制品翘曲度。

Description

一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料改性领域，特别是一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）为热塑性工程塑料，其具有结晶速度快、易成型加工、耐有机溶剂、吸水率低且制品尺寸稳定性高等特点。在实际应用领域中，纯PBT树脂没法满足强度、阻燃等方面的要求，需要经过改性，以满足相应的要求。如经过玻纤增强改性的PBT，其拉伸强度从55MPa提升至100-130MPa左右。30%玻纤增强PBT其负荷热变形温度（1.82MPa）从54℃提升至205℃。经改性而取得优异性能的PBT材料，广泛应用在电子电器、汽车等领域。但因玻纤的各向异性，使得玻纤增强PBT产品横纵收缩率不一致，容易发生翘曲。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料及其制备方法，采用PBT/ASA共混合金能够综合PBT和ASA两种材料的优点，合金具有良好的韧性、耐候性、耐热性、成型加工性等。特殊玻璃纤维的加入一方面能进一步提高了材料的刚性和耐热性能，另一方面有利于降低产品的横纵收缩率差异，改善制品翘曲度。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料，材料各组分重量百分比如下：

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）树脂30-70%、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）树脂10-40%、苯乙烯-丙烯腈共聚物（AS）树脂0-20%、聚酯类短玻璃纤维10-35%、相容剂0.5-5.0%、抗UV光稳定剂0.1-1.0%、成核剂0.1-1.0%、抗氧剂0.1-1.0%、润滑剂0.1-1.0%。

其中，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂特性粘度为0.8-1.2dl/g，树脂的相对密度为1.29-1.35g/cm³。

其中，丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物树脂为以丙烯酸酯聚合成聚丙烯酸酯主链，然后用苯乙烯和丙烯腈单体通过本体法或乳液法接枝共聚而成的，其中聚丙烯酸酯以分散相形式存在。

其中，聚酯类短玻璃纤维为经过含环氧基团或氨基官能团的硅烷偶联剂表面处理所得的短玻璃纤维。

其中，相容剂为具有马来酸酐官能团或环氧官能团的接枝聚合物或共聚物组成。

其中，成核剂为高分子量的羧酸碱金属盐。

其中，抗氧剂为阻酚类抗氧剂或者亚磷酸酯类抗氧剂。

其中，润滑剂为硬脂酸类、脂肪酸类、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡。

本发明还公开了一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料的制备方法，采用上述的材料制备，包括以下步骤：

步骤1：先将各组分按照重量百分比称取，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂30-70%、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物树脂10-40%、苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂0-20%、聚酯类短玻璃纤维10-35%、相容剂0.5-5.0%、抗UV光稳定剂0.1-1.0%、成核剂0.1-1.0%、抗氧剂 0.1-1.0%、润滑剂0.1-1.0%；

步骤2：将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂在110-120℃的强制空气循环烘箱中干燥6-8小时，然后将步骤1中丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物树脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂、相容剂、抗UV光稳定剂、成核剂、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中混合1-5min，使各组分充分混合均匀后，放料；

步骤3：将步骤2中混合好的物料加入同向平行双螺杆挤出机中，同时聚酯类短玻璃纤维从侧喂料加入，熔融挤出温度为200-250℃，得到产品。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过配方改进和工艺优化，在配方中加入丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯壳核结构的接枝共聚物（ASA），ASA因分子链段中含有丙烯酸酯弹性体，使其有极好的户外耐候性能、颜色稳定性和性能。

PBT/ASA共混合金能够综合PBT和ASA两种材料的优点，合金具有良好的韧性、耐候性、耐热性、成型加工性等。特殊玻璃纤维的加入一方面能进一步提高了材料的刚性和耐热性能，另一方面有利于降低产品的横纵收缩率差异，改善制品翘曲度。

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。

实施例1

本发明公开了一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料，材料各组分重量百分比如下：

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）树脂30-70%、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）树脂10-40%、苯乙烯-丙烯腈共聚物（AS）树脂0-20%、聚酯类短玻璃纤维10-35%、相容剂0.5-5.0%、抗UV光稳定剂0.1-1.0%、成核剂0.1-1.0%、抗氧剂0.1-1.0%、润滑剂0.1-1.0%。

其中，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂特性粘度为0.8-1.2dl/g，树脂的相对密度为1.29-1.35g/cm³。

其中，丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物树脂为以丙烯酸酯聚合成聚丙烯酸酯主链，然后用苯乙烯和丙烯腈单体通过本体法或乳液法接枝共聚而成的，其中聚丙烯酸酯以分散相形式存在。

其中，聚酯类短玻璃纤维为经过含环氧基团或氨基官能团的硅烷偶联剂表面处理所得的短玻璃纤维。

其中，相容剂为具有马来酸酐官能团或环氧官能团的接枝聚合物或共聚物组成。

其中，成核剂为高分子量的羧酸碱金属盐。

其中，抗氧剂为阻酚类抗氧剂或者亚磷酸酯类抗氧剂。

其中，润滑剂为硬脂酸类、脂肪酸类、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡。

本发明还公开了一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料的制备方法，采用上述的材料制备，包括以下步骤：

步骤1：先将各组分按照重量百分比称取，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂30-70%、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物树脂10-40%、苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂0-20%、聚酯类短玻璃纤维10-35%、相容剂0.5-5.0%、抗UV光稳定剂0.1-1.0%、成核剂0.1-1.0%、抗氧剂 0.1-1.0%、润滑剂0.1-1.0%；

步骤2：将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂在110-120℃的强制空气循环烘箱中干燥6-8小时，然后将步骤1中丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物树脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂、相容剂、抗UV光稳定剂、成核剂、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中混合1-5min，使各组分充分混合均匀后，放料；

步骤3：将步骤2中混合好的物料加入同向平行双螺杆挤出机中，同时聚酯类短玻璃纤维从侧喂料加入，熔融挤出温度为200-250℃，得到产品。

实施例2

本实施例以实施例1为基础，对一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料的材料配方进行优化：

表1 各实验组成分一览表

实施例3

本实施例以实施例2所设计的产品配方进行测试样品制备，并增设对照组进行产品性能对照。

对照组：

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）树脂76.95%，相容剂3%，抗UV光稳定剂0.3%，成核剂0.15%，抗氧剂0.3%，润滑剂0.3%，短玻璃纤维20%。

具体制备方法与实施例1-7相同，此处不再赘述。

测试项目如下所示：

表2 实验结果一览表

项目	实验组1	实验组2	实验组3	实验组4	实验组5	对照组
							拉伸强度（MPa）	115	109	112	107	111	105
断裂伸长率（%）	4.3	4.2	4.3	4.1	4.4	3.9
							弯曲强度（MPa）	140	155	168	160	151	151
弯曲模量（MPa）	4958	5234	5982	5711	5123	5125
							简支梁缺口冲击强度（KJ/m<sup>2</sup>）	8.1	7.9	7.8	7.1	6.9	6.5
简支梁无缺口冲击强度（KJ/m<sup>2</sup>）	43	41	40	36	33	36
							收缩率（流动方向）（%）	0.06	0.15	0.26	0.29	0.27	0.33
收缩率（垂直方向）（%）	0.21	0.32	0.49	0.62	0.58	0.89
							收缩率差（%）	0.15	0.18	0.23	0.33	0.28	0.56

根据表2数据，可看出，（1）随着ASA和AS含量的增加，玻纤增强PBT/AS/ASA横纵收缩率逐渐降低，且收缩率差值逐渐减小，有利于改善制品的翘曲情况。（2）采用普通短玻纤和特殊规格的扁平玻纤相比，特殊规格的扁平玻纤既保持材料性能，同时有利于降低横纵收缩率差异，改善材料的翘曲度。

实施例4

本实施例以实施例2所设计的产品配方进行测试样品制备，并增设对照组进行产品性能对照。

对照组：

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）树脂76.95%，相容剂3%，抗UV光稳定剂0.3%，成核剂0.15%，抗氧剂0.3%，润滑剂0.3%，短玻璃纤维20%。

具体制备方法与实施例1-7相同，此处不再赘述。

具体的实验方法和标准如下：

根据GBT 16422.3-2014第三部分进行荧光紫外灯模拟504h暴露循环试验，并将试验前后各组实施例样品测试色差（L、a、b值）。其中色差数据L（亮度）轴表示黑白，a（红绿）轴正值为红，负值为绿，b（黄蓝）轴正值为黄，负值为蓝。如果△L为正值，说明试样比标样浅，反之试样比标样深。如果△a为正值，说明试样比标样红（或少绿），反之说明试样比标样绿（或少红）。如果△b为正值，说明试样比表扬黄（或少蓝），反之说明试样比标样蓝（或少黄）。

表3 实验结果一览表

项目	实验组1	实验组2	实验组3	实验组4	实验组5	对照组
							紫光老化前L值	91.13	91.6	91.23	91.18	91.24	92.54
紫光老化前a值	0.09	0.05	0.45	0.98	1.12	-1.61
							紫外老化前b值	5.9	6.3	6.58	6.49	6.55	3.07
紫光老化后L值	90.95	91.54	91.17	91.13	91.19	89.12
							紫光老化后a值	-0.98	-0.8	-0.62	-0.59	-0.3	-3.54
紫外老化后b值	8.04	7.61	7.32	7.29	7.59	10.51
							紫光老化前后△L值	-0.05	-0.05	-0.06	-0.06	-0.06	-3.42
紫光老化前后△a值	-0.51	-0.59	-0.65	-0.75	-0.65	-1.93
							紫外老化前后△b值	0.58	0.6	1.11	1.01	1.17	7.44

根据表3色差数据，可看出相比对比例，随着ASA和AS含量的增加，△L、△a、△b值逐渐下降，说明经过紫外老化后，材料颜色变化差异减小，有利于制品户外使用时起到良好的耐候效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料，其特征在于，所述的材料各组分重量百分比如下：

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）树脂30-70%、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）树脂10-40%、苯乙烯-丙烯腈共聚物（AS）树脂0-20%、聚酯类短玻璃纤维10-35%、相容剂0.5-5.0%、抗UV光稳定剂0.1-1.0%、成核剂0.1-1.0%、抗氧剂0.1-1.0%、润滑剂0.1-1.0%。

2.如权利要求1所述的一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料，其特征在于：所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂特性粘度为0.8-1.2dl/g，树脂的相对密度为1.29-1.35g/cm³。

3.如权利要求1或2所述的一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料，其特征在于：所述的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物树脂为以丙烯酸酯聚合成聚丙烯酸酯主链，然后用苯乙烯和丙烯腈单体通过本体法或乳液法接枝共聚而成的，其中聚丙烯酸酯以分散相形式存在。

4.如权利要求3所述的一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料，其特征在于：所述的聚酯类短玻璃纤维为经过含环氧基团或氨基官能团的硅烷偶联剂表面处理所得的短玻璃纤维。

5.如权利要求1所述的一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料，其特征在于：所述的相容剂为具有马来酸酐官能团或环氧官能团的接枝聚合物或共聚物组成。

6.如权利要求1所述的一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料，其特征在于：所述的成核剂为高分子量的羧酸碱金属盐。

7.如权利要求1所述的一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料，其特征在于：所述的抗氧剂为阻酚类抗氧剂或者亚磷酸酯类抗氧剂。

8.如权利要求1所述的一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸类、脂肪酸类、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡。

9.一种耐候低翘曲玻纤增强PBT/AS/ASA材料的制备方法，其特征在于：采用权利要求1-8任一权利要求所述的材料制备，包括以下步骤：

步骤1：先将各组分按照重量百分比称取，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂30-70%、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物树脂10-40%、苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂0-20%、聚酯类短玻璃纤维10-35%、相容剂0.5-5.0%、抗UV光稳定剂0.1-1.0%、成核剂0.1-1.0%、抗氧剂 0.1-1.0%、润滑剂0.1-1.0%；

步骤2：将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂在110-120℃的强制空气循环烘箱中干燥6-8小时，然后将步骤1中丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物树脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂、相容剂、抗UV光稳定剂、成核剂、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中混合1-5min，使各组分充分混合均匀后，放料；

步骤3：将步骤2中混合好的物料加入同向平行双螺杆挤出机中，同时聚酯类短玻璃纤维从侧喂料加入，熔融挤出温度为200-250℃，得到产品。