[发明专利]一种高抗环境老化耐高温型聚酯树脂基复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚酯树脂基复合材料，特别涉及一种高抗环境老化耐高温型聚酯树脂基复合材料。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，简称PET)属结晶型饱和聚酯树脂，一般为乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。其在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，短期使用温度可达150℃，可耐-70℃低温，且高、低温时对其机械性能影响很小；电绝缘性优良，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性，尺寸稳定性都很好；耐化学品性稳定，气体和水蒸气渗透率低，具有良好的阻隔气、水、油及异味性能；透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好；无毒、无味，卫生安全性好。由于成本低廉，成纤和成膜性优异，目前被大量纺成酯纤维；被制成薄膜用于录音、录像、电影胶片等的基片、绝缘膜、产品包装；被吹制成各种容器；被制成电器零部件、轴承、齿轮等。

然后，PET含有大量酯健，在酸、碱和水蒸气作用下会发生分解，即使在环境温度不是很高的前提下，由于材料在服役过程中面临各种复杂湿热环境条件，长期使用过程中也会发生分解生成酸和醇，而生成的酸会进一步加剧PET分解的速度，导致机械性能下降，大大限制了其应用。PET结晶速度低，在使用过程中将持续结晶，导致材料尺寸稳定性差，力学不稳定。

PCT树脂是一种耐高温、半结晶型的热塑性塑料耐高温、半结晶型的热塑性塑料，系聚酯家族又一新品，由美国伊斯曼化学公司(Eastman)于1987年实现工业化并至今垄断PCT的生产。PCT树脂由1,4-环己烷二甲醇(简称CHDM)和对苯二甲酸二甲酯(简称DMT)聚合而成。PCT树脂的主要生产原料是CHDM、DMT或对苯二甲酸(简称PTA)等，DMT是PTA与甲醇的反应产物。PCT作为聚酯家族的一种新品种，其性质与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)相似，具有PBT的强度、韧性，而耐热性优于PET。PCT具有较高的耐热性，其连续应用温度范围在130℃～150℃之间，挠曲温度为243℃～260℃，可以代替耐热级的PBT用作印刷电路板生产中的波峰焊接板和回流焊接板。以PCT(聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯)为基体的树脂，耐温性能好，但材料性能强度不足，成本高。

现有的聚酯树脂基复合材料均采用大量的玻璃纤维或滑石粉为增强材料体系，但随着应用产品的薄壁化和小型化，玻璃纤维或滑石粉的大量使用导致材料加工时流动性不佳，难以加工成薄壁化和小型化器件，且增强效果也不足，已经不能完全适用市场的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高抗环境老化耐高温型聚酯树脂基复合材料，耐高温、抗老化性能好，结构强度高，长期高温条件下使用尺寸稳定性高，抗黄变性能高，在加工条件下流动性能高，适宜于薄壁制件中应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高抗环境老化耐高温型聚酯树脂基复合材料，按重量百分比计由以下原料组分混合制成：热塑性树脂30-80％，改性凹凸棒粉0.5-15％，二氧化钛5-30％，抗氧剂0.1-0.5％，脱模剂0.2-0.5％，玻璃纤维3-10％，矿物粉5-20％。

本发明改进了聚酯树脂基复合材料的复合体系，针对薄壁化和小型化产品中使用时材料性能的不足，本发明特别添加改性凹凸棒粉，利用表面改性后的高长径比、纳米及亚微米尺寸凹凸棒，与PCT/PET树脂合金体系进行复合材料化，改性凹凸棒粉在材料体系中作为增强剂和聚酯材料的高效成核剂和阳离子捕捉剂，对材料体系有明显增强和增韧作用。

作为优选，按重量百分比计由以下原料组分混合制成：热塑性树脂40-60％，改性凹凸棒粉3-15％，二氧化钛8-20％，抗氧剂0.1-0.5％，脱模剂0.2-0.5％，玻璃纤维3-10％，矿物粉8-15％。

作为优选，所述热塑性树脂由聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯按照1:1～20:1的质量比混合组成。

作为优选，所述改性凹凸棒粉通过以下步骤制备而得：

(1)将凹凸棒粉在400-450℃下煅烧90-120min，冷却后，粉碎，过筛；

(2)将步骤(1)处理后的凹凸棒粉与质量浓度20-30％的二甲基亚砜溶液中，搅拌混合均匀得凹凸棒粉分散液；

(3)向凹凸棒粉分散液中加入酸溶液搅拌混匀后，超声处理10-30min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，然后在70-80℃下真空干燥2-3h得初级改性凹凸棒粉；