PET复合材料及其制备方法与流程

pet复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及一种pet复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)是一种广泛应用的高分子聚酯树脂，pet具有良好的耐疲劳性，较好的耐热性，优良的尺寸稳定性等优点，在一些特定的材料领域中，对pet的力学性能、耐摩擦性能要求比较高，一般pet材料很难满足其要求，这限制了pet复合材料在这些特定领域中的应用。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明有必要提供一种耐摩擦性能良好的pet复合材料及其制备方法，在pet基体树脂中加入改性纳米二硼化钼和改性pbo纤维，使得得到的pet复合材料具有优异的耐摩擦性能且力学性能优异，以解决上述问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.本发明提供了一种pet复合材料，其由80-100份pet、6-10份耐摩擦填料、8-12份改性pbo纤维和0.1-0.5份抗氧剂按照重量份制备而成，其中，所述耐摩擦填料为改性纳米二硼化钼，所述改性pbo纤维为pbo-g-gma。
6.在pet树脂体系中加入改性纳米二硼化钼和改性pbo纤维，使得纳米二硼化钼在pet基体中与其他组分紧密结合，从而表现出优异的耐摩性能；改性pbo纤维为pbo-g-gma，在pbo纤维表面引入环氧基团，提高pbo纤维和pet基体的界面结合效果，从而替身给pet的力学性能，使得得到的pet复合材料具有高性能的耐摩擦效果且力学性能优异。
7.可以理解的是，所述的pet基体树脂没有特别的限定，本领域中常规采用的pet树脂均可。
8.进一步的，所述耐摩擦填料的制备包括以下步骤：
9.将六水合氯化镨加入第一丙酮溶液中，搅拌均匀，得到第一溶液；
10.将所述第一溶液、纳米二硼化钼和浓盐酸混合后，其中纳米二硼化钼粒径为5-80nm得到第二溶液，可以理解的是，所述纳米二硼化钼的粒径没有特别的限定，纳米级别的二硼化钼均可用于本发明中；
11.将所述第二溶液置于50-70℃中水浴反应4-6h后，将反应产物水洗至ph呈中性后，80-100℃真空干燥3-5h、研磨过600目筛，得到耐摩擦填料。
12.由于二硼化钼的硼离子外层有四个电子，每个硼离子与另外三个硼离子以共价σ键相连接，多余的一个电子则形成离域大π键，在添加pr
3
后，它可以在高温条件下与离域大π键发生化学键合，使得二硼化钼在pet基体中与其他组分紧密结合，从而使得pet复合材料表现出更优异的耐磨性能。
13.进一步的，所述六水合氯化镨和第一丙酮溶液的质量比为(50-70)：(160-200)。
14.进一步的，所述纳米二硼化钼、第一溶液、浓盐酸的质量比为(20-30)：(100-160)：
(30-40)。
15.进一步的，所述改性pbo纤维的制备包括以下步骤：
16.将pbo纤维加入第二丙酮溶液中，于常温下反应4-6h后，过滤、洗涤、干燥，得到第一纤维，可以理解的是，此步骤中过滤、洗涤和干燥均为本领域中常规手段，可根据具体制备过程进行调整，只要能实现分离、洗涤、干燥的目的即可，在本发明的一些优选的实施方式中，将洗涤后的产物置于60-80℃真空干燥2-4h；
17.将所述第一纤维和甲基丙烯酸缩水甘油酯加入第三丙酮溶液中，于高压紫外光照射下进行10-12h的接枝反应后，过滤、洗涤、干燥，得到改性pbo纤维，此步骤的过滤、洗涤、干燥等同上一步，在本发明的一些实施方式中，将洗涤后的产物置于50-70℃干燥4-6h。
18.优选的，所述pbo纤维和第二丙酮溶液的质量比为(40-60)：(120-160)。
19.优选的，所述第一纤维、甲基丙烯酸缩水甘油酯和第三丙酮溶液的质量比为(30-40)：(10-16)：(100-160)。
20.改性pbo纤维制备中紫外光接枝反应可采用高压紫外汞灯照射实现，其功率范围在200-100w的高压紫外汞灯；优选的，所述高压紫外光采用的是功率为500w的高压紫外汞灯。
21.进一步的，本发明中所述的抗氧剂没有特别的限定，本领域中常规采用的抗氧剂均可用于本发明中，优选的，具体实例包括但不限于抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1330中的至少一种。
22.本发明还提供了一种如前述任一项所述的pet复合材料的制备方法，包括以下步骤：
23.按照重量份将80-100份pet、6-10份耐摩擦填料、8-12份改性pbo纤维和0.1-0.5份抗氧剂充分混合，得到均匀的混合物料，可以理解的是，这里的充分混合没有特别的限定，本领域中常规的机械混合方式均可，转速、时间等均可根据需要进行调整，只要能实现混合均匀的目的即可；
24.将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、造粒，得到pet复合材料。双螺杆挤出机的加工参数根据基体树脂、助剂选择的不同可进行调整，因此，可不进行具体的限定，在本发明的一些实施方式中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区：一区温度240～260℃、二区温度280～300℃、三区温度280～300℃、四区温度280～300℃、五区温度280～300℃、六区温度280～300℃，机头温度280～300℃，螺杆转速200～280r/min。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
26.本发明中在pet基体中加入改性纳米二硼化钼，从而使得pet复合材料表现出优异的耐摩擦性能。进一步的，同时在pet基体中加入改性pbo纤维，由于gma的一端为甲基取代的乙烯基团，另一端为环氧基团，在紫外光照的情况下，双键形成活性自由基，从而进行接枝聚合反应，得到pbo-g-gma，从而在pbo纤维的表面引入环氧基团，提高了pbo纤维与pet基体的界面结合效果，从而提升pet的力学性能。
27.本发明中的pet复合材料具有高性能耐摩擦效果且力学性能优异。
具体实施方式
28.为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但
是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
30.需要说明的是，下列实施例与对比例中所用试剂的型号以及供应商只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。如无特别说明，以下实施例和对比例中所述的“份”均指重量份。
31.pet(型号008l)，加拿大aclo；
32.prcl3·
6h2o，湖北鑫红利化工有限公司；
33.丙酮溶液，武汉卡布达化工有限公司；
34.纳米二硼化钼，上海龙津金属材料有限公司；
35.pbo纤维，佛山特纶纤维科技有限公司；
36.浓盐酸，连云港宏兴化工有限公司；
37.gma，济南凯创化工有限公司；
38.抗氧剂(型号irganox168、irganox1010、irganox1330)，巴斯夫公司。
39.实施例1
40.提供耐摩擦填料改性纳米二硼化钼：称取500g六水合氯化镨(prcl3·
6h2o)和1.6kg丙酮溶液，放入反应器皿中，得到第一溶液；
41.将200g纳米二硼化钼、1.0kg第一溶液加入盛有300g浓盐酸的烧杯中，将烧杯置于50℃的水浴锅中，反应4h，之后用去离子水对产物表面进行洗涤，直到ph值至中性，过滤洗涤，放入80℃的真空干燥箱中干燥3h，粉碎研磨过600目筛，得耐摩擦填料。
42.提供改性pbo纤维pbo-g-gma：称取400gpbo纤维和1.2kg丙酮溶液，放入反应器皿中，常温下反应4h，过滤，洗涤，并置于60℃真空干燥箱里干燥2h，得第一纤维；
43.称取300g第一纤维、100g甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)和1.0kg丙酮溶液于反应器皿中，将反应器皿置于功率为500w的高压紫外汞灯环境下，进行紫外光引发接枝反应10h，过滤，洗涤，并置于50℃真空干燥箱里干燥4h，得改性pbo纤维。
44.制备pet复合材料：称取80份pet、6份耐摩擦填料、8份改性pbo纤维和0.1份irganox1010混合并搅拌均匀，得到混合料；
45.将所述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到pet复合材料，其中，双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度240℃、二区温度280℃、三区温度280℃、四区温度280℃、五区温度280℃、六区温度280℃，机头温度280℃，螺杆转速200r/min。
46.实施例2
47.提供耐摩擦填料改性纳米二硼化钼：称取700g六水合氯化镨(prcl3·
6h2o)和2.0kg丙酮溶液，放入反应器皿中，得到第一溶液；
48.将300g纳米二硼化钼、1.6kg第一溶液加入盛有400g浓盐酸的烧杯中，将烧杯置于70℃的水浴锅中，反应6h，之后用去离子水对产物表面进行洗涤，直到ph值至中性，过滤洗涤，放入100℃的真空干燥箱中干燥5h，粉碎研磨过600目筛，得耐摩擦填料。
49.提供改性pbo纤维pbo-g-gma：称取600gpbo纤维和1.6kg丙酮溶液，放入反应器皿中，常温下反应6h，过滤，洗涤，并置于80℃真空干燥箱里干燥4h，得第一纤维；
50.称取400g第一纤维、160g甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)和1.6kg丙酮溶液于反应器皿中，将反应器皿置于功率为500w的高压紫外汞灯环境下，进行紫外光引发接枝反应12h，过滤，洗涤，并置于70℃真空干燥箱里干燥6h，得改性pbo纤维。
51.制备pet复合材料：称取100份pet、10份耐摩擦填料、12份改性pbo纤维、0.1份irganox1010、0.2份irganox168和0.2份irganox1330混合并搅拌均匀，得到混合料；
52.将所述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到pet复合材料，其中，双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度260℃、二区温度300℃、三区温度300℃、四区温度300℃、五区温度300℃、六区温度300℃，机头温度300℃，螺杆转速280r/min。
53.实施例3
54.提供耐摩擦填料改性纳米二硼化钼：称取600g六水合氯化镨(prcl3·
6h2o)和1.8kg丙酮溶液，放入反应器皿中，得到第一溶液；
55.将250g纳米二硼化钼、1.3kg第一溶液加入盛有350g浓盐酸的烧杯中，将烧杯置于60℃的水浴锅中，反应5h，之后用去离子水对产物表面进行洗涤，直到ph值至中性，过滤洗涤，放入90℃的真空干燥箱中干燥4h，粉碎研磨过600目筛，得耐摩擦填料。
56.提供改性pbo纤维pbo-g-gma：称取500gpbo纤维和1.4kg丙酮溶液，放入反应器皿中，常温下反应5h，过滤，洗涤，并置于70℃真空干燥箱里干燥3h，得第一纤维；
57.称取350g第一纤维、130g甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)和1.3kg丙酮溶液于反应器皿中，将反应器皿置于功率为500w的高压紫外汞灯环境下，进行紫外光引发接枝反应11h，过滤，洗涤，并置于60℃真空干燥箱里干燥5h，得改性pbo纤维。
58.制备pet复合材料：称取90份pet、8份耐摩擦填料、10份改性pbo纤维、0.1份irganox168和0.2份irganox1010混合并搅拌均匀，得到混合料；
59.将所述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到pet复合材料，其中，双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度250℃、二区温度290℃、三区温度290℃、四区温度290℃、五区温度290℃、六区温度290℃，机头温度290℃，螺杆转速240r/min。
60.实施例4
61.提供耐摩擦填料改性纳米二硼化钼：称取580g六水合氯化镨(prcl3·
6h2o)和1.9kg丙酮溶液，放入反应器皿中，得到第一溶液；
62.将260g纳米二硼化钼、1.4kg第一溶液加入盛有380g浓盐酸的烧杯中，将烧杯置于55℃的水浴锅中，反应5h，之后用去离子水对产物表面进行洗涤，直到ph值至中性，过滤洗涤，放入95℃的真空干燥箱中干燥4h，粉碎研磨过600目筛，得耐摩擦填料。
63.提供改性pbo纤维pbo-g-gma：称取480gpbo纤维和1.5kg丙酮溶液，放入反应器皿中，常温下反应6h，过滤，洗涤，并置于65℃真空干燥箱里干燥2h，得第一纤维；
64.称取380g第一纤维、150g甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)和1.4kg丙酮溶液于反应器皿中，将反应器皿置于功率为500w的高压紫外汞灯环境下，进行紫外光引发接枝反应12h，过滤，洗涤，并置于65℃真空干燥箱里干燥6h，得改性pbo纤维。
65.制备pet复合材料：称取85份pet、9份耐摩擦填料、11份改性pbo纤维、0.1份irganox1010和0.2份irganox1330混合并搅拌均匀，得到混合料；
66.将所述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到pet复合材料，其中，双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度245℃、二区温度285℃、三区温度285℃、四区温度285℃、五区温度285℃、六区温度285℃，机头温度285℃，螺杆转速255r/min。
67.实施例5
68.提供耐摩擦填料改性纳米二硼化钼：称取650g六水合氯化镨(prcl3·
6h2o)和1.7kg丙酮溶液，放入反应器皿中，得到第一溶液；
69.将290g纳米二硼化钼、1.1kg第一溶液加入盛有380g浓盐酸的烧杯中，将烧杯置于55℃的水浴锅中，反应5h，之后用去离子水对产物表面进行洗涤，直到ph值至中性，过滤洗涤，放入95℃的真空干燥箱中干燥5h，粉碎研磨过600目筛，得耐摩擦填料。
70.提供改性pbo纤维pbo-g-gma：称取480gpbo纤维和1.5kg丙酮溶液，放入反应器皿中，常温下反应6h，过滤，洗涤，并置于65℃真空干燥箱里干燥3h，得第一纤维；
71.称取340g第一纤维、150g甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)和1.2kg丙酮溶液于反应器皿中，将反应器皿置于功率为500w的高压紫外汞灯环境下，进行紫外光引发接枝反应12h，过滤，洗涤，并置于65℃真空干燥箱里干燥6h，得改性pbo纤维。
72.制备pet复合材料：称取95份pet、7份耐摩擦填料、11份改性pbo纤维、0.1份irganox1010和0.1份irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
73.将所述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到pet复合材料，其中，双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度250℃、二区温度295℃、三区温度295℃、四区温度295℃、五区温度295℃、六区温度295℃，机头温度295℃，螺杆转速270r/min。
74.对比例1
75.称取100份pet、0.1份irganox1010和0.2份irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
76.将混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到pet复合材料，其中，双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度250℃、二区温度295℃、三区温度295℃、四区温度295℃、五区温度295℃、六区温度295℃，机头温度295℃，螺杆转速270r/min。
77.对比例2
78.称取100份pet、11份pbo纤维、0.1份irganox1010和0.2份irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
79.将混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到pet复合材料，其中，双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度250℃、二区温度295℃、三区温度295℃、四区温度295℃、五区温度295℃、六区温度295℃，机头温度295℃，螺杆转速270r/min。
80.对比例3
81.本对比例和实施例5相比，在pet复合材料制备过程中，将“7份耐摩擦填料”替换为“7份未改性的纳米二硼化钼”，其他均与实施例5相同，得到pet复合材料。
82.对比例4
83.本对比例和实施例5相比，在pet复合材料制备过程中，将“11份改性pbo纤维”替换为“7份未改性的pbo纤维”，其他均与实施例5相同，得到pet复合材料。
84.将实施例1-5和对比例1-4中的pet复合材料采用注塑机制成样条进行性能测试，测试结果如表1中所示的：
85.表1 实施例和对比例中pet复合材料性能测试结果
[0086][0087]
注：表1中，所用拉伸样条型号为(170.0
±
5.0)mm
×
(13.0
±
0.5)mm
×
(3.2
±
0.2)mm，拉伸速率50mm/min；
[0088]
所用悬臂梁缺口冲击强度样条型号为：(125.0
±
5.0)mm
×
(13.0
±
0.5)mm
×
(3.2
±
0.2)mm，缺口用机械加工，缺口深度(2.6
±
0.2)mm。
[0089]
通过表1中的对比可以看出，实施例1的力学性能和耐摩擦性能均要优于对比例，从而大大扩展了pet复合材料的应用领域，这具有非常重要的意义。
[0090]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0091]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。