一种PC/PET复合材料及其制备方法与流程

一种pc/pet复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种pc/pet复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，对材料的性能要求也越来越高。其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称pet)具有尺寸稳定性好、绝缘性佳、耐油性及耐溶剂性优异的特点，然而，pet材料存在耐热性差、力学强度不高的缺点，在一定程度上限制了pet材料的应用范围。聚碳酸酯(简称pc)是五大通用工程塑料之一，其具有优异的力学强度、热稳定性，但pc存在熔体粘度高、成型加工困难、且不耐油和溶剂的缺点。
3.基于此，现有技术中，通常将pet与pc混合来制得pc/pet复合材料，以改善单独的pet材料或pc材料的上述缺陷。然而，现有pc/pet复合材料，如公开号cn101570627a提供的一种透明pc/pet复合材料的制备方法，其通过添加pc和pet的方式对该pc/pet复合材料的机械强度和耐高温性能的改善效果有限，其所得的pc/pet复合材料仍然难以适应高温、高强度的环境，因此，现有pc/pet复合材料的机械强度和耐高温性能还有待进一步提升，以扩展其应用范围。


技术实现要素：

4.本发明的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种pc/pet复合材料，该pc/pet复合材料兼具优异的机械强度和耐高温性能。
5.本发明的目的之二是针对现有技术的不足，提供一种制备工艺稳定、生产成本低、适合大规模生产的pc/pet复合材料的制备方法。
6.基于此，本发明公开了一种pc/pet复合材料，包括以下重量份的原料：
[0007][0008][0009]
其中，所述无机功能材料包括α-氧化铝晶须和纳米针状硅灰石，所述α-氧化铝晶须与纳米针状硅灰石的质量比为1～5：1。
[0010]
优选地，所述α-氧化铝晶须与纳米针状硅灰石的质量比为4～5：1。
[0011]
进一步优选地，所述α-氧化铝晶须与纳米针状硅灰石的质量比为4：1。
[0012]
更进一步优选地，所述的一种pc/pet复合材料，包括如下重量份的原料：
[0013][0014]
其中，发明人发现，在保持良好的悬臂梁缺口冲击强度的情况下，适当提高该pc/pet复合材料中的α-氧化铝晶须的含量，能大幅改善该pc/pet复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度，并在此基础上，再添加少量的纳米针状硅灰石，通过纳米针状硅灰石和α-氧化铝晶须的协同配合，能进一步提升该pc/pet复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度，进而能有效改善该pc/pet复合材料的机械强度和耐高温性能。
[0015]
优选地，所述分散润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(也即ebs)，该分散润滑剂能够有效改善纳米针状硅灰石和α-氧化铝晶须在该pc/pet复合材料体系中的分散性能，进而能确保纳米针状硅灰石和α-氧化铝晶须对该pc/pet复合材料的机械强度和耐高温性能的改善效果。
[0016]
本发明还公开了上述的一种pc/pet复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0017]
步骤s1，将纳米针状硅灰石、α-氧化铝晶须和偶联剂混合，搅拌均匀，得到第一混合物料；
[0018]
步骤s2，向所述第一混合物料中加入抗氧剂、分散润滑剂和增韧剂，搅拌均匀，得到第二混合物料；
[0019]
步骤s3，向所述第二混合物料中加入pet树脂和pc树脂，搅拌均匀，得到第三混合物料；
[0020]
步骤s4，将所述第三混合物料放入挤出机中进行挤出造粒，即得pc/pet复合材料。
[0021]
优选地，所述步骤s1中，制备所述第一混合物料的搅拌速率为320～380转/分钟、搅拌时间为2～5分钟。
[0022]
优选地，所述步骤s2中，制备所述第二混合物料的搅拌速率为450～500转/分钟、搅拌时间为3～8分钟。
[0023]
优选地，所述步骤s3中，制备所述第三混合物料的搅拌速率为450～500转/分钟、搅拌时间为3～8分钟。
[0024]
优选地，所述步骤s4中，所述挤出造粒的工艺条件如下：
[0025]
所述挤出机各区温度为：一区温度为195～205℃，二区温度为245～255℃，三至四区的温度均为255～265℃，五至十区的温度均为265～275℃，机头温度为275～285℃；
[0026]
挤出造粒过程中，螺杆转速为185～215转/分钟，喂料转速为20～50转/分钟，切粒机转速为25～40转/分钟，真空度≤0.1mpa，水槽温度为30～50℃。
[0027]
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
[0028]
本发明的pc/pet复合材料中，以pet树脂和pc树脂为主体树脂，以增韧剂、抗氧剂、偶联剂和分散润湿剂为助剂，并以α-氧化铝晶须为主要的无机功能材料、以纳米针状硅灰石为辅助的无机功能材料，通过α-氧化铝晶须与纳米针状硅灰石的协同作用，并严格控制这两种无机功能材料在该pc/pet复合材料中的添加量，以在上述主体树脂及多种助剂的配合下，使α-氧化铝晶须与纳米针状硅灰石发挥协同增效的作用，来有效改善该pc/pet复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度，进而改善该pc/pet复合材料的机械强度和耐高温性能。其中，本发明的pc/pet复合材料的拉伸强度可高达110mpa、其弯曲强度可高达151mpa、其在0.45mpa下的热变形温度可高达160℃。
具体实施方式
[0029]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0030]
实施例1
[0031]
本实施例的一种pc/pet复合材料，包括如下重量份数的原料：
[0032][0033]
本实施例的一种pc/pet复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0034]
步骤s1，将纳米针状硅灰石、α-氧化铝晶须和硅烷偶联剂混合，在350转/分钟下搅拌3分钟，得到第一混合物料。
[0035]
步骤s2，向所述第一混合物料中加入抗氧剂、分散润滑剂和增韧剂，在480转/分钟下搅拌5分钟，得到第二混合物料。
[0036]
步骤s3，向所述第二混合物料中加入pet树脂和pc树脂，在480转/分钟下搅拌5分钟，得到第三混合物料。
[0037]
步骤s4，将所述第三混合物料放入挤出机中进行挤出造粒，以制得pc/pet复合材料。
[0038]
其中，步骤s4中挤出造粒的工艺条件如下：
[0039]
挤出机各区温度为：一区温度为200℃，二区温度为250℃，三至四区的温度均为260℃，五至十区的温度均为270℃，机头温度为280℃；
[0040]
挤出造粒过程中，螺杆转速为200转/分钟，喂料转速为35转/分钟，切粒机转速为30转/分钟，真空度≤0.1mpa，水槽温度为40℃。
[0041]
实施例2
[0042]
本实施例的一种pc/pet复合材料，包括如下重量份数的原料：
[0043][0044][0045]
本实施例的一种pc/pet复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0046]
步骤s1，将纳米针状硅灰石、α-氧化铝晶须和硅烷偶联剂混合，在320转/分钟下搅拌2分钟，得到第一混合物料。
[0047]
步骤s2，向所述第一混合物料中加入抗氧剂、分散润滑剂和增韧剂，在450转/分钟下搅拌3分钟，得到第二混合物料。
[0048]
步骤s3，向所述第二混合物料中加入pet树脂和pc树脂，在450转/分钟下搅拌3分钟，得到第三混合物料。
[0049]
步骤s4，将所述第三混合物料放入挤出机中进行挤出造粒，以制得pc/pet复合材料。
[0050]
其中，步骤s4中挤出造粒的工艺条件如下：
[0051]
挤出机各区温度为：一区温度为195℃，二区温度为245℃，三至四区的温度均为255℃，五至十区的温度均为265℃，机头温度为275℃；
[0052]
挤出造粒过程中，螺杆转速为185转/分钟，喂料转速为20转/分钟，切粒机转速为25转/分钟，真空度≤0.1mpa，水槽温度为30℃。
[0053]
实施例3
[0054]
本实施例的一种pc/pet复合材料，包括如下重量份数的原料：
[0055][0056]
[0057]
本实施例的一种pc/pet复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0058]
步骤s1，将纳米针状硅灰石、α-氧化铝晶须和硅烷偶联剂混合，在380转/分钟下搅拌5分钟，得到第一混合物料。
[0059]
步骤s2，向所述第一混合物料中加入抗氧剂、分散润滑剂和增韧剂，在500转/分钟下搅拌8分钟，得到第二混合物料。
[0060]
步骤s3，向所述第二混合物料中加入pet树脂和pc树脂，在480转/分钟下搅拌8分钟，得到第三混合物料。
[0061]
步骤s4，将所述第三混合物料放入挤出机中进行挤出造粒，以制得pc/pet复合材料。
[0062]
其中，步骤s4中挤出造粒的工艺条件如下：
[0063]
挤出机各区温度为：一区温度为195℃，二区温度为245℃，三至四区的温度均为255℃，五至十区的温度均为265℃，机头温度为275℃；
[0064]
挤出造粒过程中，螺杆转速为190转/分钟，喂料转速为25转/分钟，切粒机转速为30转/分钟，真空度≤0.1mpa，水槽温度为30℃。
[0065]
实施例4
[0066]
本实施例的一种pc/pet复合材料，包括如下重量份数的原料：
[0067][0068]
本实施例的一种pc/pet复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0069]
步骤s1，将纳米针状硅灰石、α-氧化铝晶须和硅烷偶联剂混合，在350转/分钟下搅拌4分钟，得到第一混合物料。
[0070]
步骤s2，向所述第一混合物料中加入抗氧剂、分散润滑剂和增韧剂，在480转/分钟下搅拌5分钟，得到第二混合物料。
[0071]
步骤s3，向所述第二混合物料中加入pet树脂和pc树脂，在500转/分钟下搅拌8分钟，得到第三混合物料。
[0072]
步骤s4，将所述第三混合物料放入挤出机中进行挤出造粒，以制得pc/pet复合材料。
[0073]
其中，步骤s4中挤出造粒的工艺条件如下：
[0074]
挤出机各区温度为：一区温度为205℃，二区温度为255℃，三至四区的温度均为265℃，五至十区的温度均为275℃，机头温度为285℃；
[0075]
挤出造粒过程中，螺杆转速为215转/分钟，喂料转速为50转/分钟，切粒机转速为40转/分钟，真空度≤0.1mpa，水槽温度为50℃。
[0076]
实施例5
[0077]
本实施例的一种pc/pet复合材料及其制备方法均参照实施例1，其与实施例1的区别在于：将实施例1的pc/pet复合材料中的20份α-氧化铝晶须改为10份α-氧化铝晶须。
[0078]
对比例1
[0079]
本对比例的一种pc/pet复合材料及其制备方法均参照实施例1，其与实施例1的区别在于：本对比例的pc/pet复合材料中未添加α-氧化铝晶须和纳米针状硅灰石。
[0080]
对比例2
[0081]
本对比例的一种pc/pet复合材料及其制备方法均参照实施例1，其与实施例1的区别在于：本对比例的pc/pet复合材料中未添加纳米针状硅灰石。
[0082]
对比例3
[0083]
本对比例的一种pc/pet复合材料及其制备方法均参照实施例5，其与实施例5的区别在于：本对比例的pc/pet复合材料中未添加纳米针状硅灰石。
[0084]
性能测试
[0085]
对实施例1～5及对比例1～3的pc/pet复合材料分别进行性能测试，测试结果如下表1～2所示：
[0086]
表1
[0087][0088]
表1中，各测试项目的参考标准如下：比重：gb/t1033.1，拉伸强度和断裂伸长率：gb/t 1040.3，弯曲强度和弯曲模量：gb/t 9341，悬臂梁缺口冲击强度：gb/t 1843，热变形温度：gb/t 1634.1。
[0089]
从表1可知，相比对比例1的不添加α-氧化铝晶须和纳米针状硅灰石的pc/pet复合材料，实施例1～5的pc/pet复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量均得到有效改善，其机械强度得到很好的改善，且实施例1～5的pc/pet复合材料的热变形温度也明显提升，其耐高温性能好，另外，实施例1～5的pc/pet复合材料保持了良好的悬臂梁缺口冲击强度，能确保其正常使用。其中，实施例1的pc/pet复合材料的机械强度和耐高温性能最佳。
[0090]
表2
[0091][0092][0093]
从表2可知，与实施例5(其添加了10份α-氧化铝晶须和5份纳米针状硅灰石)相比，实施例1的pc/pet复合材料中多添加10份α-氧化铝晶须，即能使该pc/pet复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度得到大幅度的提升，可见，α-氧化铝晶须对该pc/pet复合材料的机械强度和耐高温性能的改善作用显著，因此，在确保良好的悬臂梁缺口冲击强度的情况下，可适当提高该pc/pet复合材料中的α-氧化铝晶须的含量。
[0094]
而与对比例2(其添加了20份α-氧化铝晶须)相比，实施例1(其添加了20份α-氧化铝晶须和5份纳米针状硅灰石)的pc/pet复合材料还添加了5份纳米针状硅灰石，其通过α-氧化铝晶须和纳米针状硅灰石的协同配合，能进一步提高该pc/pet复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度，进而进一步提高该pc/pet复合材料的机械强度和耐高温性能。相似地，与对比例3(其添加了10份α-氧化铝晶须)相比，实施例5(其添加了10份α-氧化铝晶须和5份纳米针状硅灰石)的pc/pet复合材料还添加了5份纳米针状硅灰石，其通过α-氧化铝晶须和纳米针状硅灰石的协同配合，能进一步提高该pc/pet复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度，进而进一步提高该pc/pet复合材料的机械强度和耐高温性能。
[0095]
综上可知，在确保良好的悬臂梁缺口冲击强度的情况下，本发明的pc/pet复合材料可适当增加α-氧化铝晶须的含量，以使该pc/pet复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度得到大幅提升，而且，在此基础上，为进一步提高该pc/pet复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度，还可添加少量的纳米针状硅灰石，以进一步改善该pc/pet复合材料的机械强度和耐高温性能。
[0096]
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
[0097]
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，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。