一种高性能聚酯合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能聚酯合金材料及其制备方法，由聚对苯二甲酸乙二醇脂、合金组分和有机无机纳米杂化聚酯改性剂组成；其中合金组分为聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯

【技术实现步骤摘要】
一种高性能聚酯合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种聚酯合金材料及其制备方法，特别是一种高性能聚酯合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酯材料是由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称，主要指聚对苯二甲酸乙二酯(PET),主要用于服装和纤维纺织，具有较高的强度，良好的耐候性、耐溶剂性和电绝缘性，但受限于结晶速率慢、成型制品收缩率大和成型稳定性差等缺陷，在工程塑料领域应用较少。
[0003]为了解决该技术问题，中国专利CN105385115A就公开了一种增强增韧改性聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料，其通过在复合材料中加入无碱玻璃纤维和成核剂等组分，获得了结晶速率快、力学性能优异的PET复合材料；而中国专利CN106893270A公开了一种蒙脱土增韧改性聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，通过在PET材料中加入有机蒙脱土等组分，获得了结晶速率快、力学性能优异的PET材料；同时，中国专利CN101709121A公开了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合成核剂及其制备方法，该专利中公开了一种由超细矿粉、固态聚乙二醇、离子键聚合物和苯甲酸钠盐组成的成核剂，该成核剂在被应用到PET材料中时，可以加快PET的结晶速率、降低模温和提高耐热性能。
[0004]虽然上述专利技术在一定程度上解决了PET材料结晶速率慢和力学性能差的缺陷，但是，由于起到异相成核作用的成核剂多采用无机填料，而无机填料与PET材料的相容性极差，在两者混合时很难做到成核剂的均匀分散，从而使得PET复合材料出现性能不均的缺陷。
[0005]高分子合金是体系中有两种或两种以上聚合物，单一的聚酯材料在力学、耐温、耐磨、隔热等方面存在缺陷,将不同结构的聚酯材料制备成合金，各组分聚合物取长补短，提升综合性能，是目前开发新型多功能材料的优良途径。但聚酯之间由于极性、结晶度、表面张力和粘度等物化性质的差别，相容性较差，简单的共混会发生结晶相分离，导致合金材料综合性能差，无法达到预期效果。研究表明加入扩链剂，在聚酯合金材料中发生扩链反应来起到合金材料的增容作用。但是，由于扩链剂本身的热稳定性不佳，常规的扩链剂的加入方法并不能使聚酯的合金达到较好的预期效果。因此，如何提高无机填料在聚酯材料中的分散性以及扩链剂的热稳定性，是制备高性能PET聚酯合金材料领域必须解决的技术难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，提供一种高性能聚酯合金材料及其制备方法。本专利技术的聚酯合金材料具有无机纳米粒子分散均匀，多环氧官能团化合物作为扩链剂热稳定性好，制备的合金材料性能好，且性能均衡的特点。
[0007]本专利技术的技术方案：一种高性能聚酯合金材料，由聚对苯二甲酸乙二醇脂、合金组分和有机无机纳米杂化聚酯改性剂组成；其中合金组分为聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二
甲酸乙二醇酯
‑
1,4
‑
环己烷二甲醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或任意多种；所述有机无机纳米杂化聚酯改性剂由无机纳米粒子和多环氧官能团化合物制备而成。
[0008]前述的高性能聚酯合金材料，按重量份计，由聚对苯二甲酸乙二醇脂50
‑
150份、合金组分10
‑
50份和有机无机纳米杂化聚酯改性剂0.1
‑
10份组成。
[0009]前述的高性能聚酯合金材料，按重量份计，由聚对苯二甲酸乙二醇脂80
‑
120份、合金组分20
‑
40份和有机无机纳米杂化聚酯改性剂3
‑
7份组成。
[0010]前述的高性能聚酯合金材料，按重量份计，由聚对苯二甲酸乙二醇脂100份、合金组分30份和有机无机纳米杂化聚酯改性剂5份组成。
[0011]前述的高性能聚酯合金材料，所述有机无机纳米杂化聚酯改性剂中的无机粒子为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、滑石粉、蒙脱土、高岭土、叶腊石、超细云母片或超细硫酸钡中的一种；所述有机无机纳米杂化聚酯改性剂中的多环氧官能团化合物的化学结构式如下：
[0012][0013]其中，x、y和n分别为大于等于1的整数，同时，x、y和n不同时为1；R1和R2分别为C1
‑
C12的直链、C1
‑
C12的支链亚烷基、C1
‑
C12的支链酯基、C5
‑
C30的亚芳基或C5
‑
C30的杂亚芳基，同时，当R1或R2不为化学键时，R1或R2上任意的氢原子可任选的被取代或非取代；R3为H或CH3。
[0014]前述的高性能聚酯合金材料，所述有机无机纳米杂化聚酯改性剂按重量份计，由无机粒子50
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100份和多环氧官能团化合物40
‑
60份制备而成。
[0015]前述的高性能聚酯合金材料，所述有机无机纳米杂化聚酯改性剂按重量份计，由无机粒子75份和多环氧官能团化合物50份制备而成。
[0016]一种制备前述的高性能聚酯合金材料的方法，包括如下步骤：
[0017](1)将多环氧官能团化合物溶解于乙腈中，加入氢氧化钠和水，然后加入无机粒子混合均匀，将混合物加入超临界反应釜中反应，反应结束后进行抽滤，将滤出的固体粉末先用乙腈洗涤，再用水洗涤至呈中性，抽滤、烘干，得有机无机纳米杂化聚酯改性剂；
[0018](2)将步骤(1)制得的有机无机纳米杂化聚酯改性剂与聚对苯二甲酸乙二醇脂和合金组分放入高混机中混合，再熔融挤出即得。
[0019]前述的制备高性能聚酯合金材料的方法，所述步骤(1)中，氢氧化钠与水的体积比为1：1，有机物与氢氧化钠的质量比为20：1
‑
4；所述反应釜内的温度为55
‑
65℃，压强为10
‑
20MPa，反应时间为2
‑
4h。
[0020]前述的制备高性能聚酯合金材料的方法，所述步骤(2)中，高混机中的温度为室温，混合时间3
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5min，熔融挤出的温度为240
‑
280℃。
[0021]本专利技术的有益效果
[0022]1、本专利技术通过将多环氧官能团化合物和无机纳米粒子进行杂化，使有机化合物包覆在无机纳米粒子的表面，形成有机无机的壳核结构，在无机纳米粒子的负载作用下，多环氧官能团的热稳定性的到了较大提高，具有扩链剂热稳定性能较好的优点，使得制备的合
金材料的性能得到了更好的提升。
[0023]2、本专利技术的无机纳米粒子在多环氧官能团的包覆作用下，极大的提高了与PET合金基体材料的相容性，从而解决了无机纳米粒子难与聚酯材料充分均匀混合，分散性差的问题，具有无机纳米粒子与聚酯材料相容性好，分散均匀的优点，合金材料性能提升更均衡。
[0024]3、本专利技术的制备方法中，通过利用超临界反应釜，将多环氧官能团化合物通过二氧化碳流体接枝到无机材料表面，超临界流体在快速卸压时，二氧化碳流体由液体变为气体，体积膨胀产生的巨大体积差，使无机纳米粒子形态变得蓬松分散，防本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能聚酯合金材料，其特征在于：包括有聚对苯二甲酸乙二醇脂、合金组分和有机无机纳米杂化聚酯改性剂；所述有机无机纳米杂化聚酯改性剂由无机纳米粒子和多环氧官能团化合物制备而成。2.根据权利要求1所述的高性能聚酯合金材料，其特征在于：按重量份计，由聚对苯二甲酸乙二醇脂50
‑
150份、合金组分10
‑
50份和有机无机纳米杂化聚酯改性剂0.1
‑
10份组成。3.根据权利要求2所述的高性能聚酯合金材料，其特征在于：按重量份计，由聚对苯二甲酸乙二醇脂80
‑
120份、合金组分20
‑
40份和有机无机纳米杂化聚酯改性剂3
‑
7份组成。4.根据权利要求3所述的高性能聚酯合金材料，其特征在于：按重量份计，由聚对苯二甲酸乙二醇脂100份、合金组分30份和有机无机纳米杂化聚酯改性剂5份组成。5.根据权利要求1所述的高性能聚酯合金材料，其特征在于：所述合金组分为聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯
‑
1,4
‑
环己烷二甲醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或任意多种。6.根据权利要求1所述的高性能聚酯合金材料，其特征在于：所述有机无机纳米杂化聚酯改性剂中的无机粒子为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、滑石粉、蒙脱土、高岭土、叶腊石、超细云母片或超细硫酸钡中的一种；所述多环氧官能团化合物的化学结构式如下：其中，x、y和n分别为大于等于1的整数，同时，x、y和n不同时为1；R1和R2分别为C1
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C12的直链、C1
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C12的支链亚烷基、C1
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C12的支链酯基、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄绍文，李娟，张敬，高成涛，胡继粗，
申请(专利权)人：贵州省材料技术创新基地，
类型：发明
国别省市：