本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地说，是涉及一种pbt复合材料及其制备方法。
背景技术：
汽车车灯支架是汽车的必要部件，主要作用是支撑车灯。随着汽车工业的发展，汽车车灯支架的尺寸精密度要求越来越高，而且对于其力学性能及表面质量也有非常高的要求。
目前，汽车车灯支架大部分采用塑料制造，其中pbt复合材料是制造车灯支架的首选。但是，现有技术中的pbt复合材料一般采用高玻璃纤维含量的pbt树脂注塑成型，由于玻璃纤维在树脂中的流动性有限，高玻璃纤维含量一般会带来粒料流动性不好，导致制件表面质量不好的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种pbt复合材料及其制备方法，本发明提供的pbt复合材料同时具有高流动性、高强度及高尺寸稳定性，能够满足汽车车灯支架专用料的技术要求。
本发明提供了一种pbt复合材料，由包括以下组分的原料制备而成：
聚对苯二甲酸丁二醇酯40重量份～55重量份；
相容剂0～5重量份；
短切扁平玻璃纤维40重量份～55重量份；
润滑剂0～1重量份；
抗氧剂0～2重量份；
黑色母粒0～2重量份；
增韧剂0～15重量份；
过氧化物0～0.5重量份；
所述短切扁平玻璃纤维的长度为3mm～6mm，横截面长径比为(2～10)：1。
优选的，所述相容剂选自双酚型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂和缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或多种。
优选的，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
优选的，所述黑色母粒选自pet载体碳黑母粒、pbt载体碳黑母粒和pe载体碳黑母粒中的一种或多种。
优选的，所述增韧剂选自聚烯烃弹性体、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃和马来酸酐接枝聚烯烃中的一种或多种。
优选的，所述过氧化物选自过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化物和过氧化苯甲酰中的一种或多种。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的pbt复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、抗氧剂、黑色母粒、增韧剂和过氧化物进行混合，得到混合物；
b)将步骤a)得到的混合物与短切扁平玻璃纤维在双螺杆挤出机中熔融共混，得到pbt复合材料；所述短切扁平玻璃纤维的长度为3mm～6mm，横截面长径比为(2～10)：1。
优选的，步骤a)中所述混合的转速为735r/min～1476r/min，时间为2min～4min。
优选的，步骤b)中所述双螺杆挤出机的长径比为(30～60)：1。
优选的，步骤b)中所述将得到的混合物与短切扁平玻璃纤维在双螺杆挤出机中熔融共混的过程具体为：
将得到的混合物以15kg/h～35kg/h的速率输送到双螺杆挤出机中熔融分散，同时将短切扁平玻璃纤维从侧喂料口以15kg/h～35kg/h的速率加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，得到pbt复合材料；所述双螺杆挤出机各段温度为240℃～260℃。
本发明提供了一种pbt复合材料，由包括以下组分的原料制备而成：聚对苯二甲酸丁二醇酯40重量份～55重量份；相容剂0～5重量份；短切扁平玻璃纤维40重量份～55重量份；润滑剂0～1重量份；抗氧剂0～2重量份；黑色母粒0～2重量份；增韧剂0～15重量份；过氧化物0～0.5重量份；所述短切扁平玻璃纤维的长度为3mm～6mm，横截面长径比为(2～10)：1。与现有技术相比，本发明提供的pbt复合材料采用短切扁平玻璃纤维代替常规圆形玻纤，并与其它特定含量组分实现较好的相互作用，得到的pbt复合材料同时具有高流动性、高强度及高尺寸稳定性，并且还降低了制品的收缩率，提高制品的表面质量，从而能够满足汽车车灯支架专用料的技术要求。实验结果表明，本发明提供的pbt复合材料的熔融指数≥17cm3/10min，拉伸强度≥155mpa，拉伸模量≥16000mpa，弯曲强度≥250mpa，无缺口冲击强度≥55kj/m2，收缩率≤0.2％。
此外，本发明提供的制备方法操作简单、易控，条件温和，适合大规模工业生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种pbt复合材料，由包括以下组分的原料制备而成：
聚对苯二甲酸丁二醇酯40重量份～55重量份；
相容剂0～5重量份；
短切扁平玻璃纤维40重量份～55重量份；
润滑剂0～1重量份；
抗氧剂0～2重量份；
黑色母粒0～2重量份；
增韧剂0～15重量份；
过氧化物0～0.5重量份；
所述短切扁平玻璃纤维的长度为3mm～6mm，横截面长径比为(2～10)：1。
在本发明中，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)为基体材料；本发明对所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的粘度优选为0.7dl/g～1.1dl/g。在本发明优选的实施例中，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯为市售聚对苯二甲酸丁二醇酯pbt-kh2080。
在本发明中，所述pbt复合材料包括40重量份～55重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯，优选为41重量份～44重量份。
在本发明中，所述相容剂优选选自双酚型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂和缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或多种，更优选为双酚型环氧树脂。本发明采用上述环氧树脂作为相容剂，能够充分利用其环氧基团的高反应活性，提高玻纤与基体树脂的粘接强度，从而进一步提高制品的力学性能。本发明对所述相容剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述双酚型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂和缩水甘油酯型环氧树脂的市售商品即可。在本发明优选的实施例中，所述相容剂为市售双酚a型相容剂ep-e51。
在本发明中，所述pbt复合材料包括0～5重量份的相容剂，优选为2重量份～5重量份。
在本发明中，所述短切扁平玻璃纤维的横截面为扁平状；所述短切扁平玻璃纤维的长度优选为3mm～6mm；所述短切扁平玻璃纤维的横截面长径比为(2～10)：1，优选为4：1。本发明对所述短切扁平玻璃纤维的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制品均可。本发明采用上述短切扁平玻璃纤维代替普通的圆柱形玻纤，能够提高制备得到的pbt复合材料的流动性、力学性能与制件外观，同时降低制品的收缩率。在本发明优选的实施例中，所述短切扁平玻璃纤维为市售短切扁平玻璃纤维ecs307at(横截面长径比为4：1)。
在本发明中，所述pbt复合材料包括40重量份～55重量份的短切扁平玻璃纤维，优选为50重量份。
在本发明中，所述润滑剂优选为硬脂酸酯类高分子化合物；本发明对所述润滑剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明优选的实施例中，所述润滑剂为市售上海井宏pets。
在本发明中，所述pbt复合材料包括0～1重量份的润滑剂，优选为0.1重量份～0.2重量份。
在本发明中，所述抗氧剂优选选自受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂，更优选为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。本发明对所述抗氧剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的市售商品即可。在本发明优选的实施例中，所述抗氧剂为市售酚类抗氧剂irganox1010和亚磷酸酯类抗氧剂irganox168，二者的用量比为1：1。
在本发明中，所述pbt复合材料包括0～2重量份的抗氧剂，优选为0.4重量份。
在本发明中，所述黑色母粒优选选自pet载体碳黑母粒、pbt载体碳黑母粒和pe载体碳黑母粒中的一种或多种。本发明对所述黑色母粒的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述pet载体碳黑母粒、pbt载体碳黑母粒和pe载体碳黑母粒的市售商品即可。在本发明优选的实施例中，所述黑色母粒为市售黑色母粒cabot-xp6465a。
在本发明中，所述pbt复合材料包括0～2重量份的黑色母粒，优选为0.4重量份。
在本发明中，所述增韧剂优选选自聚烯烃弹性体(poe)、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃(poe-g-gma)和马来酸酐接枝聚烯烃(poe-g-mah)中的一种或多种，更优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃(poe-g-gma)。本发明对所述增韧剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述聚烯烃弹性体(poe)、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃(poe-g-gma)和马来酸酐接枝聚烯烃(poe-g-mah)的市售商品或自制品均可。
在本发明中，所述pbt复合材料包括0～17重量份的增韧剂，优选为6重量份。
在本发明中，所述过氧化物优选选自过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化物和过氧化苯甲酰中的一种或多种，更优选为过氧化二异丙苯。在本发明中，所述过氧化物主要起引发剂的作用；本发明对所述过氧化物的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化物和过氧化苯甲酰的市售商品即可。
在本发明中，所述pbt复合材料包括0～0.5重量份的过氧化物，优选为0.1重量份。
本发明提供的pbt复合材料采用短切扁平玻璃纤维代替常规圆形玻纤，并与其它特定含量组分实现较好的相互作用，在保证其他性能稳定的前提下，极大的提高了材料的加工流动性，克服了传统材料的加工工艺不好，力学性能较低，外观质量不好，尺寸稳定性不好的问题；得到的pbt复合材料同时具有高流动性、高强度及高尺寸稳定性，并且还降低了制品的收缩率，提高制品的表面质量，从而能够满足汽车车灯支架专用料的技术要求。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的pbt复合材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、抗氧剂、黑色母粒、增韧剂和过氧化物进行混合，得到混合物；
b)将步骤a)得到的混合物与短切扁平玻璃纤维在双螺杆挤出机中熔融共混，得到pbt复合材料；所述短切扁平玻璃纤维的长度为3mm～6mm，横截面长径比为(2～10)：1。
本发明首先将聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、抗氧剂、黑色母粒、增韧剂和过氧化物进行混合，得到混合物。在本发明中，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、抗氧剂、黑色母粒、增韧剂和过氧化物与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述混合的装置优选采用本领域技术人员熟知的高速混合机，从而保证各原料充分混合均匀。在本发明中，所述混合的转速优选为735r/min～1476r/min，更优选为1000r/min～1200r/min；所述混合的时间优选为2min～4min，更优选为3min～4min。
得到所述混合物后，本发明将得到的混合物与短切扁平玻璃纤维在双螺杆挤出机中熔融共混，得到pbt复合材料。在本发明中，所述短切扁平玻璃纤维与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述双螺杆挤出机的长径比优选为(30～60)：1，更优选为40：1。
在本发明中，所述将得到的混合物与短切扁平玻璃纤维在双螺杆挤出机中熔融共混的过程优选具体为：
将得到的混合物以15kg/h～35kg/h的速率输送到双螺杆挤出机中熔融分散，同时将短切扁平玻璃纤维从侧喂料口以15kg/h～35kg/h的速率加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，得到pbt复合材料；
更优选为：
将得到的混合物以20kg/h的速率输送到双螺杆挤出机中熔融分散，同时将短切扁平玻璃纤维从侧喂料口以20kg/h的速率加入双螺杆挤出机，熔融挤出造粒，得到pbt复合材料。
在本发明中，所述双螺杆挤出机各段温度优选为240℃～260℃。本发明对所述熔融挤出造粒的过程没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的熔融挤出后，冷却、成型、切粒得到产品的技术方案即可。
本发明提供的制备方法操作简单、易控，条件温和，适合大规模工业生产。
本发明提供了一种pbt复合材料，由包括以下组分的原料制备而成：聚对苯二甲酸丁二醇酯40重量份～55重量份；相容剂0～5重量份；短切扁平玻璃纤维40重量份～55重量份；润滑剂0～1重量份；抗氧剂0～2重量份；黑色母粒0～2重量份；增韧剂0～15重量份；过氧化物0～0.5重量份；所述短切扁平玻璃纤维的长度为3mm～6mm，横截面长径比为(2～10)：1。与现有技术相比，本发明提供的pbt复合材料采用短切扁平玻璃纤维代替常规圆形玻纤，并与其它特定含量组分实现较好的相互作用，得到的pbt复合材料同时具有高流动性、高强度及高尺寸稳定性，并且还降低了制品的收缩率，提高制品的表面质量，从而能够满足汽车车灯支架高尺寸稳定性、高力学性能、高表面质量的技术要求。实验结果表明，本发明提供的pbt复合材料的熔融指数≥17cm3/10min，拉伸强度≥155mpa，拉伸模量≥16000mpa，弯曲强度≥250mpa，无缺口冲击强度≥55kj/m2，收缩率≤0.2％。
此外，本发明提供的制备方法操作简单、易控，条件温和，适合大规模工业生产。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
(1)将44公斤聚对苯二甲酸丁二醇酯pbt-kh2080，5公斤双酚a型相容剂ep-e51，0.2公斤酚类抗氧剂irganox1010，0.2公斤亚磷酸酯类抗氧剂irganox168，0.4公斤黑色母粒cabot-xp6465a，0.2公斤润滑剂上海井宏pets在高速混合机以1000r/min搅拌3min，从而充分混合均匀，得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物以20公斤/小时的速率输送到长径比为40：1的双螺杆挤出机中熔融分散，同时将50公斤短切扁平玻璃纤维ecs307at(横截面长径比为4：1)，通过失重称从侧喂料口以20公斤/小时的速率加入，熔融挤出造粒，挤出机各段温度为240℃～260℃，得到pbt复合材料；该pbt复合材料的玻纤含量为50％。
实施例2
(1)将41公斤聚对苯二甲酸丁二醇酯pbt-kh2080，2公斤双酚a型相容剂ep-e51，6公斤甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃(poe-g-gma)，0.2公斤酚类抗氧剂irganox1010，0.2公斤亚磷酸酯类抗氧剂irganox168，0.4公斤黑色母粒cabot-xp6465a，0.2公斤润滑剂上海井宏pets在高速混合机以1000r/min搅拌3min，从而充分混合均匀，得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物以20公斤/小时的速率输送到长径比为40：1的双螺杆挤出机中熔融分散，同时将50公斤短切扁平玻璃纤维ecs307at(横截面长径比为4：1)，通过失重称从侧喂料口以20公斤/小时的速率加入，熔融挤出造粒，挤出机各段温度为240℃～260℃，得到pbt复合材料；该pbt复合材料的玻纤含量为50％。
实施例3
(1)将41公斤聚对苯二甲酸丁二醇酯pbt-kh2080，2公斤双酚a型相容剂ep-e51，6公斤马来酸酐接枝聚烯烃(poe-g-mah)，0.2公斤酚类抗氧剂irganox1010，0.2公斤亚磷酸酯类抗氧剂irganox168，0.4公斤黑色母粒cabot-xp6465a，0.1公斤润滑剂上海井宏pets，0.1公斤引发剂过氧化二异丙苯dcp在高速混合机以1000r/min搅拌3min，从而充分混合均匀，得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物以20公斤/小时的速率输送到长径比为40：1的双螺杆挤出机中熔融分散，同时将50公斤短切扁平玻璃纤维ecs307at(横截面长径比为4：1)，通过失重称从侧喂料口以20公斤/小时的速率加入，熔融挤出造粒，挤出机各段温度为240℃～260℃，得到pbt复合材料；该pbt复合材料的玻纤含量为50％。
对本发明实施例1～3提供的pbt复合材料的各项性能进行测试，结果参见表1所示。
表1本发明实施例1～3提供的pbt复合材料的各项性能数据
由表1可知，本发明实施例1～3提供的pbt复合材料具有高流动性、高刚度、高韧性、高尺寸稳定性，能够满足汽车车灯支架专用料的技术要求。经检测熔融指数≥17cm3/10min，拉伸强度≥155mpa，拉伸模量≥16000mpa，弯曲强度≥250mpa，无缺口冲击强度≥55kj/m2，收缩率≤0.2％。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。