一种混杂纤维增强r-PET工程塑料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种混杂纤维增强r‑PET工程塑料及其制备方法，包括以下按重量份的组分：回收聚对苯二甲酸乙二醇酯30~50份、聚对苯二甲酸丁二醇酯16~40份、混杂纤维20~30份、硅酸钙5~15份、硅油5~15份、偶联剂0.5~3份、扩链剂0.2~1份、抗氧剂0.4~1.2份、相容剂0.5~2份，本发明专利技术的有益效果是：1、“浮纤”现象明显改善，韧性好；2、制品阻燃效率高，抑烟效果明显；3、通过添加适量的混杂纤维大大提升了制品的各项力学性能；4、采用塑料合金改性方法，获得高性能材料，改善并提高了单一塑料材料的性能；5、实现资源合理利用及降低成本。

A hybrid fiber reinforced r-PET engineering plastics and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种混杂纤维增强r-PET工程塑料及其制备方法
本专利技术涉及高分子复合材料领域，具体是一种混杂纤维增强r-PET工程塑料及其制备方法。
技术介绍
混杂纤维增强树脂基复合材料是指在同一基体中有两种或两种以上增强纤维的复合材料。根据混杂纤维在树脂基体中的分布，主要分为层间混杂、层内混杂和夹心混杂等形式。混杂复合材料常被要求高强度、低质量、低成本，在日常生活中被广泛应用。碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，强度非常高，又具有良好的可加工性，且耐蚀性出色，已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。玻璃纤维具有较低的模量和较高的应变承受能力，成本较碳纤维的成本低很多，当用一部分玻璃纤维代替碳纤维时，复合材料的弯曲性能有了明显提高。因此，在设计复合材料时，应充分考虑增强材料的性能，以及各个组分间的质量分数，从而得出具有最优混杂比的复合材料。聚对苯二甲酸乙二醇酯具有优良的力学性能、耐热性能、电性能以及化学稳定性，并且是一种廉价的热塑性工程塑料，但回收聚对苯二甲酸乙二酯(r-PET)存在的结晶速度慢、易翘曲、冲击性能差等缺陷，很大程度上限制了其应用范围。近些年来，国内外研究者已经有很多PET合金化改性研究成果，PET/聚酯合金能有效解决树脂间相容性的问题，且成本低。因此，开发出具有良好机械性能的聚酯合金种类成为热门。“浮纤”现象是注塑成型制品常见的表面质量问题，一直困扰着塑料制品的生产制造，限制了纤维复合材料的应用。“浮纤”的形成原理是塑料熔体在注塑过程中产生“喷泉”效应，短切纤维由熔体中心向表面流动，当与温度较低的模具型腔接触时，纤维被瞬间冻结，凝固在表层形成“浮纤”。通过加入不同比例的硅酸钙和硅油的复配物对混杂纤维复合材料进行改性，从而改善“浮纤”现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种混杂纤维增强r-PET工程塑料及其制备方法，以解决所述
技术介绍
中提出的问题。为实现所述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种混杂纤维增强r-PET工程塑料，包括以下按重量份的组分：回收聚对苯二甲酸乙二醇酯30～50份、聚对苯二甲酸丁二醇酯16～40份、混杂纤维20～30份、硅酸钙5～15份、硅油5～15份、偶联剂0.5～3份、扩链剂0.2～1份、抗氧剂0.4～1.2份、相容剂0.5～2份。r-PET为MFR：0.65～0.68g/10min、弯曲模量≥1800MPa、冲击强度(23℃)≥7kJ/m2、拉伸强度≥30MPa的切片，所述PBT为MFR：0.5～0.7g/10min、弯曲模量≥1600MPa、冲击强度(23℃)≥6.5kJ/m2、拉伸强度≥25MPa的粒料。作为本专利技术再进一步的方案：所述硅酸钙为白度87，密度2.6g/cm3,吸油量210g/100g的微孔硅酸钙，通过和二甲基硅油复配使用，能明显改善注塑成型纤维制品中的“浮纤”现象，同时具有一定的阻燃性能，降低制品的烟气产生量。作为本专利技术再进一步的方案：所述混杂纤维为经过硅烷偶联剂(KH-550)处理过的短切碳纤维和玻璃纤维，纤维直径均为5～10μm，混杂纤维的加入使材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度等有了极大的改善。作为本专利技术再进一步的方案：所述硅油为二甲基硅油。作为本专利技术再进一步的方案：所述偶联剂为硅烷偶联剂(KH-550)；所述扩链剂为均苯四甲酸酐(PMDA)，PMDA能明显提高PET的弹性模量和复数黏度，产物的特性黏度和扩链剂含量成正比关系；所述抗氧剂采用抗氧剂1010与抗氧剂168复配体系，上述抗氧剂1010作为主抗氧剂，终止自由基反应剂，抗氧剂168作为辅抗氧剂。作为本专利技术再进一步的方案：所述扩链剂为均苯四甲酸酐或亚磷酸三苯酯中的一种。作为本专利技术再进一步的方案：所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或两种混合物。作为本专利技术再进一步的方案：所述相容剂为马来酸酐接枝物或甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种，能大幅度提高复合材料的相容性和填料的分散性，同时可改善加工流变性，大幅度提高复合材料机械强度。一种混杂纤维增强r-PET工程塑料的制备方法，包括以下的步骤：(1)将r-PET切片在110℃～120℃下干燥12h，控制含水量在0.1％以下，待用；(2)将PBT粒料在110℃～120℃下干燥8h，控制含水量在0.3％以下，待用；(3)将混杂纤维在100℃～150℃下干燥6h，待用；(4)将硅酸钙、抗氧剂和相容剂配料在80℃～85℃下干燥60～120min，待用；(5)按配比，将烘干去除水分的r-PET切片、PBT粒料和相容剂放入高速混合机混合，保持转速2000rpm，高速搅拌10min；再依次加入硅酸钙、硅油、扩链剂和抗氧剂，继续共混15min，使混合均匀后出料获得共混物料；(6)将硅烷偶联剂配置成溶液，所述溶液中硅烷偶联剂：乙醇：水质量比＝20:70:10，用醋酸调节溶液pH至4.5形成硅烷偶联剂溶液，将配制成浓度为5wt％～20wt％的硅烷偶联剂溶液通过浸渍来处理经步骤(3)干燥的混杂纤维，取出后室温静置24h，并置于鼓风干燥箱中在120℃下干燥15～30min后使用；(7)将步骤(5)获得的共混物料放入双螺杆挤出机中，将步骤(6)制得的表面经硅烷偶联剂处理过的混杂纤维由加纤孔加入，经熔融挤出、冷却、切粒，制得混纤增强r-PET母料，其中，双螺杆挤出机各段温度分别为：190、220、230、240、250、260、255、250、245℃，模头温度为240℃，主机转速230r/min；(8)经步骤(7)双螺杆挤出机挤出的混纤增强r-PET母料在110℃～120℃下干燥8～12h，在注塑机中注塑成标准样条用于力学测试，其中注塑机料筒温度为240～255℃，保压15s，冷却时间15～35s；(9)将步骤(7)获得的混纤增强r-PET母料通过模压成型工艺在260℃～280℃下压制成4mm厚的片材，用于锥形量热仪测试。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、“浮纤”现象明显改善，韧性好；2、制品阻燃效率高，抑烟效果明显；3、通过添加适量的混杂纤维大大提升了制品的各项力学性能；4、采用塑料合金改性方法，获得高性能材料，改善并提高了单一塑料材料的性能；5、实现资源合理利用及降低成本。附图说明图1是混杂纤维增强r-PET工程塑料的拉伸性能曲线图；图2是混杂纤维增强r-PET工程塑料的弯曲性能曲线图；图3是混杂纤维增强r-PET工程塑料的冲击性能曲线图；图4是混杂纤维复合材料总烟气产生量曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种制备混杂纤维增强r-PET工程塑料的方法，由：r-PET(回收聚对苯二甲酸乙二醇酯)切片30份、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)粒料40份、混杂纤维20份(碳纤维：玻璃纤维＝1：1)、硅酸钙15份、硅油15份、硅烷偶联剂(KH-550)0.5份、均苯四甲酸酐(PMDA)0.2份、抗氧剂(1010)0.4份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5份组成。(1)将30份r-PET切片在110℃～120℃下干燥1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混杂纤维增强r‑PET工程塑料，其特征在于，包括以下按重量份的组分：回收聚对苯二甲酸乙二醇酯30~50份、聚对苯二甲酸丁二醇酯16~40份、混杂纤维20~30份、硅酸钙5~15份、硅油5~15份、偶联剂0.5~3份、扩链剂0.2~1份、抗氧剂0.4~1.2份、相容剂0.5~2份。

【技术特征摘要】
2019.05.27 CN 20191044808331.一种混杂纤维增强r-PET工程塑料，其特征在于，包括以下按重量份的组分：回收聚对苯二甲酸乙二醇酯30~50份、聚对苯二甲酸丁二醇酯16~40份、混杂纤维20~30份、硅酸钙5~15份、硅油5~15份、偶联剂0.5~3份、扩链剂0.2~1份、抗氧剂0.4~1.2份、相容剂0.5~2份。2.根据权利要求1所述的一种混杂纤维增强r-PET工程塑料，其特征在于，所述硅酸钙为白度87，密度2.6g/cm3,吸油量210g/100g的微孔硅酸钙。3.根据权利要求2所述的一种混杂纤维增强r-PET工程塑料，其特征在于，所述混杂纤维为表面经硅烷偶联剂处理过的短切碳纤维或玻璃纤维。4.根据权利要求1所述的一种混杂纤维增强r-PET工程塑料，其特征在于，所述硅油为二甲基硅油。5.根据权利要求1所述的一种混杂纤维增强r-PET工程塑料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。6.根据权利要求1所述的一种混杂纤维增强r-PET工程塑料，其特征在于，所述扩链剂为均苯四甲酸酐或亚磷酸三苯酯中的一种。7.根据权利要求1所述的一种混杂纤维增强r-PET工程塑料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或两种混合物。8.根据权利要求1所述的一种混杂纤维增强r-PET工程塑料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝物或甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。9.根据权利要求1-8任一所述的一种混杂纤维增强r-PET工程塑料的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤：将r-PET切片在110℃～12...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆华，刘懿德，李红周，颜品萍，陈嘉炼，罗富彬，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35