一种合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种合金材料及其制备方法，合金材料由PBT树脂、PET树脂、PEN树脂、羧基碳纳米管、改性剂、成核剂、抗氧剂、润滑剂、其他助剂制备而成。通过在PET和PBT合金材料中添加PEN树脂提高合金材料优异的耐热性和力学性能，同时通过添加表面改性的羧基碳纳米管，赋予合金材料良好的导电性和抗静电效果，同时进一步提高合金材料的力学性能。本发明专利技术公开的合金材料强度高，抗静电效果好。

An Alloy Material and Its Preparation Method

The invention discloses an alloy material and a preparation method. The alloy material is prepared from PBT resin, PET resin, PEN resin, carboxyl carbon nanotubes, modifier, nucleating agent, antioxidant, lubricant and other additives. By adding PEN resin to PET and PBT alloy materials, the excellent heat resistance and mechanical properties of the alloy materials were improved. Meanwhile, by adding surface modified carboxyl carbon nanotubes, the alloy materials were endowed with good electrical conductivity and antistatic effect, and the mechanical properties of the alloy materials were further improved. The alloy material disclosed by the invention has high strength and good antistatic effect.

【技术实现步骤摘要】
一种合金材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种合金材料及其制备方法。
技术介绍
PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)因分子链中含有苯环，且苯环两侧均直接与酯基相连，形成共轭结构，因此具有优异的力学性能、耐热性及耐腐蚀性能，作为工程材料，广泛应用于包装、电子、电器、汽车等领域，但PET材料的结晶速度慢，导致模塑成型周期长，注塑温度高，在常用的加工模温下结晶速度慢，粘膜，产品较难脱模，此外其电阻较大，表面容易积累静电核，在某些特殊环境下如加油站、仓库、实验室等应用存在安全隐患。PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)作为一种半结晶材料，与PET的结构极为相似，与PET相比有更低的玻璃化转变温度，可加工温度更低，PBT的一般力学性能均在PET之上，具有较高的尺寸稳定性、良好的耐化学腐蚀性、优异的电绝缘性、好的机械性能和弹性、较低的吸水性等，还在熔融状态下有更好的流动性，易加工，广泛应用于电子、电器和汽车领域。但其耐热性不如PET，缺口冲击强度也较低，同时采用PBT制作的零件在使用过程中容易产生静电效应，存在安全隐患，限制了其在某些领域中的应用。通常将普通的抗静电剂和导电填充料加到聚酯材料中，虽能产生很好的导电效果和抗静电作用，但需要的添加量较高，严重影响了材料的机械性能和加工性能。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供了一种合金材料，通过将PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)与PET、PBT树脂混合，解决了聚酯材料使用过程中力学强度及耐热性不足的问题，同时添加少量改性的羧基纳米碳管，克服了聚酯材料易产生静电的缺陷。本专利技术为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种合金材料，由以下原料按重量份制备而成：优选的，所述的PBT树脂的特性粘度为0.7～1.0dl/g，所述的PET树脂的特性粘度为0.68～0.87dl/g，所述的PEN树脂的特性粘度为0.59～0.89dl/g。进一步方案，所述的羧基碳纳米管为碳纳米管通过混酸氧化法制得。进一步方案，所述的改性剂为十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。进一步方案，所述的成核剂为褐煤酸钠、纳米二氧化硅、二苄叉山梨醇、苯甲酸钠中的至少一种。进一步方案，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代硫酸酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、双季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、改性乙撑双脂肪酸酰胺(TAF)中的至少一种；所述其他助剂为紫外光吸收剂、表面光亮剂、光稳定剂、着色剂中的至少一种。优选的，所述的受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述的硫代硫酸酯类抗氧剂为抗氧剂DLTP，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。本专利技术的另一个目的在于提供一种合金材料的制备方法，包括以下步骤：(1)羧基碳纳米管的改性：按照配比将羧基碳纳米管和改性剂，加入无水乙醇与水的混合溶液中，反复研磨后转移到容器中，同时向容器中加入去离子水，超声后离心分离，将离心产物洗涤后在50～80℃真空干燥24～48h，干燥后的产物进行研磨，得到改性碳纳米管；(2)合金材料的制备：按照配比将PBT树脂、PET树脂、PEN树脂、成核剂、抗氧剂、润滑剂、其他助剂及步骤(1)中制得的改性碳纳米管在高速混合机混合，然后投入同向双螺杆挤出机的主喂料斗中，经过熔融挤出，造粒，制得合金材料。进一步方案，步骤(1)所述的羧基碳纳米管通过以下步骤获得：将碳纳米管、浓H2SO4、浓HNO3按重量份数(2～4):(70～75):(20～25)加入到反应容器中，60～90℃恒温搅拌回流24～48h，反应结束后降温，用去离子水离心洗涤，直至洗涤的上层清液的pH为6.5～7.5，洗涤产物在40～80℃真空干燥24～48h，制得羧基碳纳米管。优选的，所述无水乙醇与水的混合溶液中各组分的体积比为无水乙醇：水＝90:10；所述同向双螺杆挤出机的挤出温度为240～260℃，螺杆转速为350～400r/min，真空度为-0.06～-0.08MPa。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术的合金材料具有优异的力学性能，良好的抗静电性。(1)本专利技术将PEN与PET、PBT共混，由于PEN结构单位中含有萘环，使得PEN具有优良的气体阻隔性，优异的力学性能，耐热性能及良好的化学稳定性，即使在高温高压情况下，仍具有较高的强度。因此，利用PEN的结构特点赋予合金材料优异的耐热性和阻隔性，同时PBT赋予了合金材料良好的加工性，也有效解决了PET的缺口敏感性。在三者共混过程中，加入成核剂，利用成核剂异相成核显著促进聚酯结晶，细化晶粒，促进三种聚酯组分的分子链相互缠绕在一起，抑制各自的结晶行为，促进PET、PBT和PEN三相互溶，进一步提高合金材料的力学性能。(2)采用混酸氧化法对碳纳米管进行强氧化反应，使得其带有可反应的极性基团，并用十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷等长链表面活性剂对碳纳米管表面进行修饰，获得亲油性的改性碳纳米管，使其易于分散于聚酯基体中，改善与聚酯的相容性。(3)熔融共混中加入经改性羧基碳纳米管，一方面改性碳纳米管表面含有丰富的羧基和羟基，在共混过程中与聚酯端羟基反应，另一方面改性碳纳米管表面的长链烷基与聚酯分子链相互缠结，从而有效增强与树脂基体的相容性，促进纤维交错分布，形成三维网状结构，继而形成导电通路，从而有效提高聚酯材料的导电性，获得优异的抗静电效果。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步清楚的说明。实施例1本实施例中的合金材料由以下原料按重量份组成：其中，PBT树脂的特性粘度为0.7dl/g，PET树脂的特性粘度为0.7dl/g，PEN树脂的特性粘度为0.75dl/g，上述原料均为市售产品。按照以下步骤制备而成：(1)羧基碳纳米管的制备：将碳纳米管、浓H2SO4、浓HNO3按重量份数2:72:24加入到反应容器中，60℃恒温搅拌回流24h，反应结束后降温，用去离子水离心洗涤，直至洗涤的上层清液的pH为6.5～7.5，洗涤产物在40℃真空干燥24h，制得羧基碳纳米管；(2)羧基碳纳米管的改性：按照配比将羧基碳纳米管和十二烷基三甲氧基硅烷，加入体积比为无水乙醇：水＝90:10的混合溶液中，反复研磨后转移到容器中，同时向容器中加入去离子水，超声后离心分离，将离心产物洗涤后在50℃真空干燥24h，干燥后的产物进行研磨，得到改性碳纳米管；(3)合金材料的制备：将PBT树脂、PET树脂、PEN树脂、抗氧剂1010、抗氧剂168、PETS、硬脂酸钙及步骤(2)中制得的改性碳纳米管在高速混合机混合，然后投入同向双螺杆挤出机的主喂料斗中，经过熔融挤出，造粒，制得合金材料；其中，双螺杆挤出机的挤出温度为240℃，螺杆转速为350r/min，真空度为-0.06MPa。实施例2本实施例中的合金材料由以下原料按重量份组成：其中，PBT树脂的特性粘度为0.88dl/g，PET树脂的特性粘度为0.68dl/g，PEN树脂的特性粘度为0.89dl/g，上述原料均为市售产品。按照以下步骤制备而成：(1)羧基碳纳米管的制备：将碳纳米管、浓H2SO4、浓HNO3按重量份数4:70:22加入到反应容器中，70℃恒温搅拌回流36h，反应结束后降温，用去离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金材料，其特征在于：由以下原料按重量份制备而成：PBT树脂         39~60份，PET树脂         20~36份，PEN树脂         10~20份，羧基碳纳米管    3~5份，改性剂          0.5~1份，成核剂          0.2~1份，抗氧剂          0.2~0.4份，润滑剂          0.5~1份，其他助剂        0~2份。

【技术特征摘要】
1.一种合金材料，其特征在于：由以下原料按重量份制备而成：PBT树脂39~60份，PET树脂20~36份，PEN树脂10~20份，羧基碳纳米管3~5份，改性剂0.5~1份，成核剂0.2~1份，抗氧剂0.2~0.4份，润滑剂0.5~1份，其他助剂0~2份。2.如权利要求1所述的合金材料，其特征在于：所述的PBT树脂的特性粘度为0.7~1.0dl/g，所述的PET树脂的特性粘度为0.68~0.87dl/g，所述的PEN树脂的特性粘度为0.59~0.89dl/g。3.如权利要求1所述的合金材料，其特征在于：所述的羧基碳纳米管为碳纳米管通过混酸氧化法制得。4.如权利要求1所述的合金材料，其特征在于：所述的改性剂为十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。5.如权利要求1所述的合金材料，其特征在于：所述的成核剂为褐煤酸钠、纳米二氧化硅、二苄叉山梨醇、苯甲酸钠中的至少一种。6.如权利要求1所述的合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代硫酸酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、双季戊四醇硬脂酸酯、改性乙撑双脂肪酸酰胺中的至少一种；所述其他助剂为紫外光吸收剂、表面光亮剂、光稳定剂、着色剂中的至少一种。7.如权利要求6所述的合金材料，其特征在于：所述的受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述的硫代硫酸酯类抗氧剂为抗氧剂D...

【专利技术属性】
技术研发人员：石阳阳，任大伟，周海，闫溥，高勇，李荣群，李春忠，张玲，王庚超，
申请(专利权)人：会通新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34