[发明专利]增韧改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)增韧改性材料及其制备方法，更具体地讲，本发明涉及一种利用弹性体和无机纳米粒子协同增韧所制备的高韧性PET共混物。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯价格低廉，具有优良的耐磨性、耐热性、耐化学药品性、电绝缘性和力学强度高等优点，然而其脆性大、冲击强度低的缺点仍限制了其应用范围。采用弹性体增韧塑料，可以大幅度提高材料的抗冲击性能，但同时也造成了强度、刚性、耐热性能等的严重下降，并且也大幅度提高了材料的成本。

大量的实验和理论研究表明，橡胶增韧塑料一方面是因为橡胶相在外力冲击下造成了应力集中，从而引发银纹和剪切带，消耗了大量能量；另一方面橡胶相本身和剪切带又能有效地终止银纹，防止其扩展为破坏性的裂纹(Bucknall.C.，Smith.R.R.Polymer.1965，6，437；Newman.S.，Strella.S.J.Appl.Polym.Sci.1965，9，2297；Bucknall.C.，Clayton.D.，Keast.W.J.，Mater.Sci.1972，7，1443；Donald R.，Bucknall.C.Pure and Appl.Chem.1976，46，277)。要达到这两个目的，橡胶相应有足够柔性，且与树脂相容性适中，在树脂基体中达到一定的体积。

进一步研究表明(史铁钧，谭晓霞.合成橡胶工业.1994，17(4)：228；Kolank J，Jancar.J.Polymer.1992，33(23)：4961)，满足以上要求的橡胶相，内层物质的作用主要是扩充体积，其力学性质对韧性影响较小，外层橡胶才是起增韧作用的主体部份。在单纯的橡塑共混物中，由于橡胶粒子刚度极小，不能承担应力，变形又大，造成了整个共混材料刚性和强度的损失。

一些研究者研究了用刚性材料取代橡胶相内部物质形成的壳-核包覆结构模型(Matonis Matonis V.A.，Small N.C.Polym.Eng.Sci.1969，9，99；MatonisV.A.Polym.Eng.Sci.1969，9，100)。在假定包覆无机填料粒子的橡胶弹性体层非常薄且与基体和填料间均有良好粘结的前提下，认为这样的壳-核结构有利于刚性和韧性同时提高。另一些研究者等采用有限元方法研究颗粒填充材料，发现若粒子与基体间有柔性界面相存在时，基体屈服趋势随界面厚度迅速增长，而共混材料的总体模量仍高于基体，材料能够同时得到增韧与增强(卢锡年、卢锡年、张芮，力学学报，1995，5；卢锡年、张芮，复合材料学报，1995，4)。

在实际材料制备中，如何获得弹性体包覆无机填料的壳-核结构是制备高韧性、高刚性共混材料的关键。目前的研究偏重于加入功能化组份来促进包覆结构的生成(Premphet K.和Horanont P.，Polymer，2000，41，9283；Premphet K.和Horanont P.，J.Appli.Polym.Sci.，2000，76，1929)。孙卫健通过加入特殊助偶联剂，促使弹性体在熔融共混中包覆填料，获得了良好的结果(孙卫健，汽车技术，2000，10)。但这种方法需添加特殊合成的助偶联剂，而且不同基体和填料对助偶联剂化学结构有不同的要求，因而在应用中也有一定的局限性。

中国专利02160127.5公开了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物，该组合物包含有以下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯、平均粒径为0.02～0.3μm的具有交联结构的粉末橡胶、未硫化的橡胶与极性单体的接枝物和/或热塑性弹性体与极性单体的接枝物等；其中，以聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂重量份数为100份计，粉末橡胶的含量为1～20份。该组合物具有良好韧性和加工性能，并同时保持有较好的强度和刚性。

中国专利200310103224.7也公开了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物，其包含有以下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯、平均粒径为30～200nm的具有交联结构的丁苯吡粉末橡胶等；其中，以聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂重量份数为100份计，丁苯吡粉末橡胶的含量为1～20份。通过将以上组分熔融共混而制得聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物。

中国专利200410017174.5则公开了一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混物及其制备方法。这种高韧性PET共混物的组成为PET、含有环氧基团的弹性体和含氮的交联剂。在250～300℃的加工温度下将上述成分加入到双螺杆挤出机中，在剪切混合的同时，交联剂会与环氧基团发生开环反应使得带有环氧基团的弹性体交联，交联的弹性体分散在PET连续相中，可以提高PET的抗冲击性能。