[发明专利]一种纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，特别涉及一种纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法。

背景技术

塑料作为一种新型人造材料，已广泛应用于国民经济各行各业和人民生活中。随着高分子材料及复合材料工业化应用进程的加快，各工业部门不断提出更高的要求，如较高的拉伸强度、模量、导热系数、热畸变温度及较低的热膨胀性和成本等，纯树脂显得力不从心。在纯树脂中添加各类非金属和金属粉体填料，可以提升塑料树脂的各类性能，使其达到所需要的技术指标和高性价比。可用作塑料填料的材料有很多，常用的材料有CaCO₃、改性蒙脱土、白炭黑、钛白粉、粉煤灰、高岭土、云母粉、硅灰石粉、石墨、赤泥、硅藻土、玻璃微珠、水镁石、重晶石、石棉等。

填料添加在塑料中所起的作用主要包括以下3个方面：

1)降低成本。由于石油资源的紧缺，导致树脂和石化原料价格上涨，矿物粉体售价低于合成树脂10～15倍，适量填充可使塑料成本有所降低。

2)补强作用，某些填料作为补强剂可提高塑料制品的硬度、弹性模量、尺寸稳定性和热稳定性等物理机械性能。例如，加入改性蒙脱土可提高低压聚乙烯的弯曲弹性模量。

3)功能作用，添加大多数填料后塑料产品具有原先不曾有的特殊功能，如：光降解性能、渗透性、耐水性、耐候性、防火阻燃性、耐油性、电磁功能等。例如，添加石墨可增加塑料的导电性、耐磨性。

但填料的多加也会带来不利的影响，比如材料的密度增加、冲击性能下降等。

聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephthalate，PBT)是最坚韧的工程塑料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性。在PBT中复合纳米填料有助于改善其各方面性能。

基于以上所述，一种纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料的开发将很有必要性。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法，该方法将纳米材料在聚对苯二甲酸丁二醇酯材料中很好的分散和接触，纳米材料的优势得到很好的发挥，该聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料不仅具有普通填料带来的硬度和模量高以及收缩率低等优点，而且克服了冲击强度下降、密度增加的缺点，得到一种高模量、低收缩的低填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，大大拓宽了聚对苯二甲酸丁二醇酯材料的应用范围。

一种纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，按重量分数计，包括，

聚对苯二甲酸丁二醇酯，60～96份；

改性纳米填料母粒，3～10份；

热稳定剂DSTP，0.1～1.0份；

抗氧剂1010，0.1～1.0份；

抗氧剂168，0.1～0.5份。

优选的是，所述的纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其中，按重量分数计，其还包括0～25份增韧剂。

优选的是，所述的纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其中，所述增韧剂为POE或EPDM橡胶弹性体。

优选的是，所述的纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其中，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的熔体流动速率为5～50g/10min。

优选的是，所述的纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其中，所述改性纳米填料母粒包括硅酸盐，而所述的硅酸盐具有层状结构。

优选的是，所述的纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其中，所述硅酸盐为蒙脱土、水辉石、海泡石、云母、滑石、绿土、高岭土、石墨、金属氧化物、金属二硫化物中的任一种。

优选的是，所述的纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其中，所述改性纳米填料母粒熔体流动速率为80g/10min。

一种纳米材料填充聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料的制备方法，包括以下步骤，

1)制备改性纳米填料母粒：在溶液中，将溶胀后的有机纳米填料与聚对苯二甲酸丁二醇酯熔融制得聚对苯二甲酸丁二醇酯/纳米填料接枝插层共混物；

2)称取原料：按重量配比称取聚对苯二甲酸丁二醇酯、改性纳米填料母粒、增韧剂、热稳定剂DSTP、抗氧剂1010及抗氧剂168；

3)混合：将步骤2)所称取原料在高速混合器中干混3～5分钟；