[发明专利]一种增强聚对苯二甲酸丁二醇酯材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种增强聚对苯二甲酸丁二醇酯材料的制备方法，其先称取如下重量百分比的原料：62～80%聚对苯二甲酸丁二醇酯、15～20%纤维素微晶、0.1～0.3%有机锡、4%增韧剂、0.2%主抗氧剂、0.3%辅抗氧剂、0.4%润滑剂、0～14%阻燃剂、0～4%阻燃促进剂；然后将原料均匀混合后加入双螺杆挤出机中，在催化剂和高温条件下，经熔融挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒和均化，得到增强聚对苯二甲酸丁二醇酯材料。本发明方法通过原位反应，让PBT分子链的端羧基与纤维素微晶表面的羟基反应，破坏纤维素微晶的氢键，降低极性，增强其与PBT树脂的界面相容性，在不酯化、不接枝改性的情况下解决植物纤维与PBT树脂的相容性差、难分散性问题。

技术领域

本发明属于高分子功能复合材料技术领域，具体涉及一种增强聚对苯二甲酸丁二醇酯材料的制备方法。

背景技术

随着不可再生资源的日益枯竭、环境问题的不断加剧以及政府对可持续发展问题的关注，天然可再生、环保可降解材料越来越受到人们的青睐。天然植物纤维具有来源广泛、可再生、可降解、绿色环保、生物相容性好、成型加工对机器及人无损害等特点，目前主要产品有麻绳、布、手工制品等，其产品低端，附加值低，应用范围窄，对植物纤维增强聚合物材料的研究应用较少。

东北林业大学的李瑞等以二维编织结构的黄麻纤维为增强体，以不饱和聚酯为基体树脂，通过模压工艺制备黄麻纤维/聚酯复合材料，考查模压压力和温度等条件对复合材料力学性能的影响；湖南工业大学的胡灿在传统的碱处理工艺上，对剑麻纤维进行了碱/MMA接枝、碱/KH550偶联复合处理，以及创新性的使用碱/PVA包覆复合处理，并且采用挤出工艺制备了剑麻/HDPE复合材料；福建农林大学的刘文地采用3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯（TMI）为改性剂和有机锡为催化剂改性大麻纤维，通过手工铺装热压成型制备大麻纤维增强不饱和聚酯（UPE）复合材料；福建农林大学的温晓芸文对竹纤维表面化学改性处理及其对复合材料界面结合与性能的影响进行研究，以期为竹纤维/不饱和聚酯复合材料的制备与应用提供基础，具体是以甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯为改性剂、二月桂酸二丁锡为催化剂对竹粉进行表面处理，制备改性竹粉增强不饱和聚酯树脂复合材料。

以上方法对植物纤维增强聚合物的研究主要集中在对植物纤维的提纯、接枝、偶联改性上，但是所用的基体材料还是以热固性高分子材料为主，由此可见，将植物纤维或织物直接用于增强聚合物材料较适合热固性高分子材料，且以模压成型为主，无法满足如聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）等热塑性材料的加工方法；另一方面，由于植物纤维中含有大量木质素、半纤维素，直接用原纤维增强聚合物常存在尺寸大、界面相容性差、流变性低、强度低、力学性能差、添加量大、耐热性不足、受热易膨胀、制品外观和尺寸稳定性不足等问题。同时偶联处理、接枝改性等方法反应可逆性高、接枝率低，对植物纤维和聚合物的相容性的提高有限。

发明内容

针对上述不足，本发明公开了一种增强聚对苯二甲酸丁二醇酯材料的制备方法，解决因植物纤维与聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂相容性差、难分散，而导致植物纤维无法用于热塑性材料加工的问题。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种增强聚对苯二甲酸丁二醇酯材料的制备方法，其包括以下步骤：

（1）按以下重量百分比称取原料：62～80%聚对苯二甲酸丁二醇酯、15～20%纤维素微晶、0.1～0.3%有机锡、4%增韧剂、0.2%主抗氧剂、0.3%辅抗氧剂、0.4%润滑剂、0～16%阻燃剂、0～5%阻燃促进剂；

所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的粘度为0.8～1.1dl/g，端羧基含量小于或等于12mol/t；

所述纤维素微晶以纤维素 I 的形式存在，其结晶度指数为70～80%，直径为10～15μm，长度为100～600μm；

所述主抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂；

所述辅抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧化剂；