[发明专利]一种抗老化聚酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗老化聚酯复合材料及其制备方法，属于材料学领域。本发明所述的复合材料含有以下原料，按照重量份配比：聚酯75～85份，环氧化弹性体共聚物15～25份，反应性弹性体大分子改性的纳米粒子0.5～5份，功能性助剂0.01～5份。所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种；所述环氧化弹性体共聚物，包括醋酸乙烯酯基共聚物、乙烯‑丙烯酸酯基共聚物中的至少一种，且至少含有甲基丙烯酸缩水甘油酯结构单元，其中甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量百分含量为0.5～10％；所述反应性弹性体大分子为环氧化弹性体共聚物。本发明的材料韧性好，强度高，抗紫外老化性能优良，可应用于聚酯纤维和塑料包装、电器外壳、汽车工业和仪器仪表领域。

技术领域

本发明涉及一种抗老化聚酯复合材料及其制备方法，属于材料学领域。

背景技术

聚酯材料，包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等作为热塑性树脂，是一类性能优异、用途广泛的工程塑料。因其具有优良的力学性能、电绝缘性能及耐热性能等，在电子电器、汽车工业和机械、聚酯纤维和塑料包装领域中有着广泛的应用。但其存在明显不足，即对缺口敏感，表现出较低的缺口冲击强度，一般需要对其进行改性。利用官能化弹性体和聚合物材料的原位增容作用实现对聚酯的增韧是目前来说较为简单有效的方法(Journal of Applied Polymer Science，2014,40660)。但加入弹性体后，聚合物材料的刚性不可避免地有所牺牲，因此单纯混入官能化弹性体得到的聚酯复合材料并不足以满足一些性能要求更高的产品的需求。这时，可以通过混入刚性粒子来弥补这一损失。

此外，对于户外用聚酯树脂而言，由于自身结构的限制，在使用过程中，尤其是在高温高湿度和/或阳光长期直接照射的情况下，聚酯材料容易发生老化降解，导致材料性能变差，如汽车机械和仪器表盘、棚盖布、广告灯箱布。因此，极有必要发明一种聚酯复合材料，该材料在拥有高韧性的同时，还具有优良的抗紫外老化性能。一般可以通过加入抗氧剂和光稳定剂来改善聚酯材料的耐紫外老化性，但作用效果有限；另外可以通过添加无机纳米粒子，如纳米TiO₂、ZnO及CeO₂。但此类抗紫外纳米粒子对材料的力学性能会带来一些不利影响，表现为金属氧化物可催化聚酯的热降解，并且纳米粒子由于比表面积大易产生团聚，同时无机刚性粒子的添加会大幅降低复合材料的断裂伸长率。因此，对此类纳米粒子进行改性以制备抗紫外老化的高韧性聚酯复合材料很有必要。

在前期的研究中，已利用聚乳酸(PLA)的立构复合开发了PLA/TiO₂@SiO₂-g-PLA产品，有效地改善了纳米粒子与基体树脂的相容性，从而得到了抗紫外老化性能优异的聚乳酸纳米复合材料。但是其复合纳米粒子的制备过程涉及右旋聚乳酸的开环聚合，得到的分子量较低，且PLA的韧性并没有得到较好改善。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高韧性抗紫外老化聚酯复合材料的制备方法。本发明利用聚酯基体与反应性弹性体的共混，同时在纳米粒子上接枝上反应性弹性体大分子，不仅能较好实现优良的抗紫外老化性能，同时还能得到高韧性的聚酯复合材料。

在聚酯复合材料体系中，环氧化弹性体共聚物和改性纳米粒子发生协同效应，使复合材料不仅具有超高的冲击强度，还能够保持较高的刚性，同时赋予其优良的抗紫外老化性能。环氧化弹性体共聚物上的环氧基团与聚酯上的端羧基或端羟基反应，实现反应增容，从而达到很好的增韧效果；同时，反应性弹性体大分子改性的纳米粒子加入复合材料中，可以弥补环氧化弹性体共聚物带来的强度损失并且进一步提高材料韧性，同时为复合材料提供优良的抗紫外老化性能。本发明提供的制备方法不仅适用于新合成的聚酯材料，同样可有效改性回收的聚酯材料，可广泛应用于聚酯纤维和塑料包装、电器外壳、汽车工业和仪器仪表领域。