一种耐酸碱的化学改性PET复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐酸碱的化学改性PET复合材料，其特征在于,包括以下重量份的组分：65‑75份改性PET树脂、6‑9份硬脂酸改性玻璃纤维、3‑5份结晶促进剂、3‑5份链修补剂、1‑1.5份抗氧化剂、0.5‑1份成核剂、0.3‑0.8份润滑剂；所述改性PET树脂是以对苯甲二酸(TPA)和二元醇混合物缩聚得到，所述二元醇混合物是乙二醇(EG)、丙氧基双酚A(D33)和新戊二醇(NPG)的混合物；所述硬脂酸改性玻璃纤维是指将硬脂酸基团接枝在玻璃纤维上。本发明专利技术提供的化学改性PET复合材料力学性能良好、透明性高，且具有优异的耐酸碱性，在5wt％的HCl和NaOH浸泡30天后，仍能维持较好的力学性能强度，而且制备方法简单、原料易得，适于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种耐酸碱的化学改性PET复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种耐酸碱的化学改性PET复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的综合性能优异，价格低廉，其分子主链上存在刚性基团且分子链具有高度的对称性，物理力学性能、耐热性能、电学性能和成膜性等性能均非常优异，是一类发展成熟，工业化的热塑性树脂，广泛应用于工程塑料、纤维纺织和薄膜工业中；特别在工程塑料的应用中，相比于其它传统的工程塑料，如聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)等具有极高的性价比，因此极具竞争性。由于工程塑料使用中，环境的酸碱度可能发生变化，需要材料具有一定的耐酸碱性，特别是在制作户外部件，比如汽车外饰件时。而PET高分子链的酯键在酸碱性条件下发生容易水解，特别是在50℃以上时，水解的倾向更为明显，对其使用带来不利影响，限制了PET复合材料的应用，因此需要对PET材料进行改性。通常，对PET的改性可以分为两种方式：物理共混改性和化学改性：物理改性是向PET母粒中添加助剂等改性填料，经过共混改性(比如熔融挤出)得到复合PET材料；化学改性一般是引入具有功能性的单体结构，或者通过接枝、嵌段聚合在PET主链上引入某种结构的重复单元或者高分子链。从现有技术来看，针对PET复合材料的耐酸碱的改性，未能解决高分子材料力学性能、耐腐蚀性、透明性、成本之间的矛盾。因此，开发一类综合性能优异的PET复合材料，且制作简单、价格便宜，仍是本领域需要解决的技术难题。专利CN103497490A，CN103304968A各自公开了一种具有耐酸碱性的PET复合材料，其采用的技术方案是向PET母粒中加入耐酸碱性的助剂通过共混改性制得PET复合材料。但如果改性填料和母粒结构差异较大，热力学相容性差，难以实现工程上的混溶性，尤其是随着共混完操作完成后时间的延长，相分离现象越加明显，导致性能上的不稳定和劣化。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种耐酸碱的化学改性PET复合材料，所述PET复合材料具有优异的耐酸碱性，同时还保持良好的力学性能和透明性。本专利技术还提供了一种所述耐酸碱的化学改性PET复合材料的制备方法。本专利技术通过下述技术方案来实现：一种耐酸碱的化学改性PET复合材料，其特征在于,包括以下重量份的组分：65-75份改性PET树脂、6-9份硬脂酸改性玻璃纤维、3-5份结晶促进剂、3-5份链修补剂、1-1.5份抗氧化剂、0.5-1份成核剂、0.3-0.8份润滑剂；所述改性PET树脂是以对苯甲二酸(TPA)和二元醇混合物缩聚得到，所述二元醇混合物是乙二醇(EG)、丙氧基双酚A(D33)和新戊二醇(NPG)的混合物；所述硬脂酸改性玻璃纤维是指将硬脂酸基团接枝在玻璃纤维上。在专利技术的优选技术方案中，所述二元醇混合物是摩尔比为1:0.15-0.4：0.03-0.15的乙二醇(EG)、丙氧基双酚A(D33)和新戊二醇(NPG)的混合物，对苯甲二酸和二元醇的配比为二元醇按照化学计量比过量20％-30％；并且在缩聚反应结束后，加入一定量二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)进行封端处理，之后经过冷却、过滤即得改性PET树脂；所述封端剂MDI的加入量为对苯甲二酸(TPA)的1.3-2mol％。更为优选地，所述二元醇混合物是摩尔比为1:0.2-0.26：0.05-0.12乙二醇(EG)、丙氧基双酚A(D33)和新戊二醇(NPG)的混合物，所述封端剂MDI的加入量为对苯甲二酸(TPA)的1.4-1.8mol％。所述改性玻璃纤维的改性方法如下：(一)、将普通玻璃纤维在马弗炉以360-400℃下灼烧3-6h，以除去玻璃纤维表面的润湿剂；(二)、将硅烷偶联剂和乙醇配为硅烷偶联剂溶液，控制溶液pH值为4-6，将上述经过灼烧的玻璃纤维放置在硅烷偶联剂溶液中，震荡溶液10-30min，再浸泡1-3h，随后取出，真空干燥后研磨得到经过硅烷偶联剂处理后的玻璃纤维粉体；(三)将一定量硬脂酸和N,N’-羰基二咪唑(CDI)在50-70℃下搅拌，反应2-4h，加入上述玻璃纤维粉体，继续搅拌，真空干燥、研磨即得改性玻璃纤维。上述改性玻璃纤维的改性方法中，硅烷偶联剂没有特定的限制，只要能将硬脂酸基团接枝在玻璃纤维表面的硅烷偶联剂均在本专利技术范围之内，考虑到和PET树脂的相容性，优选HK550和HK560。偶联剂的用量为玻璃纤维的1.5-3.2wt％，优选为1.7-2.4wt％，硬脂酸的用量为玻璃纤维的2-5wt％,优选为3.5-4.2wt％。改性玻璃纤维是在普通玻璃纤维基础上进行上述改性方法得到，所述普通玻璃纤维为本领域常规商购玻璃纤维，不做特别限定。在本专利技术优选实施例中，普通玻璃纤维购自巨石集团的短切丝玻璃纤维ER13-2000-988A。本专利技术所述结晶促进剂、份链修补剂、份抗氧化剂、成核剂、份润滑剂不受特别限制，选自本领域常规助剂。优选地，所述结晶促进剂选自PEG1000、PEG1500、PEG2000、PEG3000。优选地，所述链修补剂选自碳化二亚胺类化合物，选自二环己基碳二亚胺(DCC)、N,N'-二异丙基碳二亚胺(DIC)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和聚碳化二亚胺(PCDI)。优选地，所述抗氧化剂是受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物，所述受阻酚类抗氧剂和有机磷酸酯类抗氧剂的混合比例不受限制。作为本专利技术优选技术方案，所述受阻酚类抗氧剂和有机磷酸酯类抗氧剂质量比为1：0.8-1.2，更优选为1:1。进一步优选地，所述受阻酚类抗氧剂选自抗氧剂BHT、抗氧剂2246；亚磷酸酯类抗氧剂选自亚磷酸酯抗氧剂3010、亚磷酸酯抗氧剂S9228。优选地，所述成核剂选自硬酯酸镁、苯甲酸钠。优选地，所述润滑剂为兼具抗氧化性的有机硅氧烷润滑剂，选自日本信越有机硅润滑脂G-30M、G-40M、KS61和KS64。本专利技术还提供了一种上述耐酸碱的化学改性PET复合材料的制备方法，包括如下步骤：(一)、按PET复合材料配方分别称取各组分，将除硬脂酸改性玻璃纤维之外的各组分在高速混合机中混匀，得混合物料；(二)、将上述混合物料从主加料口送入双螺杆挤出机，硬脂酸改性玻璃纤维在下游加料口送入，即采用后续加料，进行熔融挤出造粒；挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后得到耐酸碱的化学改性PET复合材料；上述双螺杆挤出机的工作条件是：挤出机料筒的工作温度为260-290℃，螺杆转速控制在400-600转/分钟。因为是后续加料，玻纤是加入到已熔融的聚合物中，熔体与纤维混合后，把纤维包起来，起到润滑保护作用，减少纤维和树脂混合过程中的过度折断，有利于玻纤在熔体中的分散和分布。相较于现有技术，本专利技术提供的改性PET材料具有以下特点：一、为提高PET树脂的耐酸碱性，用体积较大的丙氧基双酚A和新戊二醇代替了一部分乙二醇，降低了易水解的酯键的密度，同时较大侧链体积空间位阻可以屏蔽分子链中的酯键结构，防止酯键暴露在外面被水解而破坏；另一方面，在PET主链中引入刚性较强的双酚A结构，有利于加强PET复合材料的力学强度；二、用多异氰酸酯MDI与PET高分子链上过量的羟基反应，对所得高分子进行封端处理，MDI有很强的反应活性，和PET树脂中两端的羟基反应，在高分子链中引入了聚氨酯(-NH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐酸碱的化学改性PET复合材料，其特征在于,包括以下重量份的组分：65‑75份改性PET树脂、6‑9份硬脂酸改性玻璃纤维、3‑5份结晶促进剂、3‑5份链修补剂、1‑1.5份抗氧化剂、0.5‑1份成核剂、0.3‑0.8份润滑剂；所述改性PET树脂是以对苯甲二酸(TPA)和二元醇混合物缩聚得到，所述二元醇混合物是乙二醇(EG)、丙氧基双酚A(D33)和新戊二醇(NPG)的混合物；所述硬脂酸改性玻璃纤维是指将硬脂酸基团接枝在玻璃纤维上。

【技术特征摘要】
1.一种耐酸碱的化学改性PET复合材料，其特征在于,包括以下重量份的组分：65-75份改性PET树脂、6-9份硬脂酸改性玻璃纤维、3-5份结晶促进剂、3-5份链修补剂、1-1.5份抗氧化剂、0.5-1份成核剂、0.3-0.8份润滑剂；所述改性PET树脂是以对苯甲二酸(TPA)和二元醇混合物缩聚得到，所述二元醇混合物是乙二醇(EG)、丙氧基双酚A(D33)和新戊二醇(NPG)的混合物；所述硬脂酸改性玻璃纤维是指将硬脂酸基团接枝在玻璃纤维上。2.根据权利要求1所述的化学改性PET复合材料，其特征在于，所述二元醇混合物是摩尔比为1:0.15-0.4:0.03-0.15的乙二醇(EG)、丙氧基双酚A(D33)和新戊二醇(NPG)的混合物，对苯甲二酸和二元醇的配比为二元醇按照化学计量比过量20％-30％；并且在缩聚反应结束后，加入一定量二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)进行封端处理，之后经过冷却、过滤即得改性PET树脂；所述封端剂MDI的加入量为对苯甲二酸(TPA)的1.3-2mol％。3.根据权利要求2所述的化学改性PET复合材料，其特征在于，所述二元醇混合物是摩尔比为1:0.2-0.3：0.05-0.12乙二醇(EG)、丙氧基双酚A(D33)和新戊二醇(NPG)的混合物，所述封端剂MDI的加入量为对苯甲二酸(TPA)的1.4-1.8mol％。4.根据权利要求1所述的化学改性PET复合材料，其特征在于，所述改性玻璃纤维的改性方法如下：(一)、将普通玻璃纤维在马弗炉以360-400℃下灼烧3-6h，以除去玻璃纤维表面的润湿剂；(二)、将硅烷偶联剂和乙醇配为硅烷偶联剂溶液，控制溶液pH值为4-6，将上述经过灼烧的玻璃纤维放置在硅烷偶联剂溶液中，震荡溶液10-30min，再浸泡1-3h，随后取出，真空干燥后研磨得到经过硅烷偶联剂处理后的玻璃纤维粉体；(三)将一定量硬脂酸和N,N’-羰基二咪唑(CDI)在50-70℃下搅拌，反应2-4h，加入上述玻璃纤维粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，
申请(专利权)人：宁波力达得为高分子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33