一种高光低翘曲高耐热PET复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种高光低翘曲高耐热pet复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)是一种优异的热塑性工程塑料。pet分子的苯环结构使pet材料在一定范围内具有易成型、强度高、刚性好、耐溶剂性好、抗疲劳等优良的综合性能。

2、另一方面，pet本身也有自己的不足之处，比如冲击强度不高、成型周期长、热稳定性低、气体阻隔性差等，限制了pet的应用。与此同时，pet结晶速度慢，导致pet复合材料结晶不完全，容易出现翘曲变形，且制品表面粗糙、光泽度低，影响表面均匀性和光泽度。

技术实现思路

1、为了改善pet容易翘曲变形和光泽度低的缺陷，本技术提供一种高光低翘曲高耐热pet复合材料及其制备方法和应用。

2、第一方面，本技术提供一种高光低翘曲高耐热pet复合材料，采用如下技术方案实现：

3、一种高光低翘曲高耐热pet复合材料，按重量百分比计，其制备原料包括如下组分：

4、

5、所述改性纳米云母粉为经硬脂酸盐和硅烷偶联剂共同改性的纳米云母粉。

6、通过采用上述技术方案，经硬脂酸盐和硅烷偶联剂共同改性的纳米云母粉与pet树脂、pbt树脂之间的相容性好，其与pet树脂、pbt树脂及其他各组分具有优异的界面结合性能，从而提高了pet复合材料制品表面的光泽度，降低了pet复合材料的翘曲度，改性纳米云母粉具有片状结构，能很好地分散于pet树脂、pbt树脂内，阻隔外界热量进入pet复合材料，提高复合材料的热稳定性、耐热性及力学性能。

7、空心玻璃微珠可以有效地改善pet复合材料的翘曲程度，保持制品尺寸稳定性，提高材料的外观；短切扁平玻璃纤维提高了pet复合材料的力学性能，空心玻璃微珠和短切扁平玻璃纤维二者的协同作用，使pet复合材料表面有优异的光泽度。

8、聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)树脂与pet树脂共混可以获得良好的耐热性及良好的加工性能。树脂预处理剂对pet树脂、pbt树脂进行预处理，提高了pet复合材料的流动性和加工性，改善了各组分的分散性，使pet复合材料制品表面有很好的光泽，同时树脂预处理剂与pet树脂、pbt树脂反应，提高了pet树脂、pbt树脂与其他组分之间的界面结合力，从而提高了pet复合材料的力学性能。

9、成核剂加快了pet的结晶速度，促使晶粒尺寸细微化，提高了pet复合材料的表面光泽度，改善了pet复合材料的翘曲变形。

10、优选的，所述改性纳米云母粉的制备方法，包括如下步骤：

11、s1、将纳米云母粉、锆球和无水乙醇混合，砂磨，过滤除去锆球，得到混合液；

12、s2、将硬脂酸盐溶于无水乙醇中，搅拌均匀至全部溶解，得到硬脂酸盐的醇溶液；

13、s3、向所述步骤s1中的混合液中加入硅烷偶联剂，升温至70～80℃，逐滴加入所述步骤s2中的硬脂酸盐的醇溶液，搅拌，干燥，得改性纳米云母粉；

14、所述纳米云母粉、硬脂酸盐和硅烷偶联剂的质量比为100:(1～1.5):(5～8)。

15、通过采用上述技术方案，锆球的加入可以提高纳米云母粉的球磨效果，球磨后的纳米云母粉通过硅烷偶联剂改性处理，提高了纳米云母粉与pet树脂、pbt树脂等组分之间的界面结合力，同时使纳米云母粉的表面润湿性能进一步优化，更易与pet树脂、pbt树脂等其他组分混合，从而提高了pet复合材料的综合力学性能。采用逐滴加入硬脂酸盐醇溶液的方式对经过硅烷偶联剂处理的纳米云母粉进一步硬脂酸盐改性处理，减少了硬脂酸盐醇对硅烷偶联剂处理的纳米云母粉的包裹，硬脂酸盐醇可以与硅烷偶联剂处理的纳米云母粉表面的部分裸露基团接枝键合，进一步提高了纳米云母粉的分散和润滑效果，减少了纳米云母粉的聚集，从而提高了pet复合材料的表面光泽度，降低了pet复合材料的翘曲度。另外，硬脂酸盐还具有一定的吸附效果，使纳米云母粉具有更好的耐热稳定性。

16、优选的，所述硬脂酸盐选自硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙中的一种或多种；更优选的，所述硬脂酸盐为硬脂酸锌。

17、通过采用上述技术方案，硬脂酸锌的分散和润滑效果更优，对硅烷偶联剂处理的纳米云母粉的包覆效果也更好，有利于提高pet复合材料的力学性能、表面光泽度和耐热性。

18、优选的，所述纳米云母粉的粒径为100～300nm。

19、通过采用上述技术方案，粒径为100～300nm的纳米云母粉有利于与硅烷偶联剂、硬脂酸盐改性，可以更好地改善纳米云母粉在树脂材料中的分散性，且片状结构稳定，进一步提升pet复合材料的耐热性能、表面光泽度和耐热性。

20、更优选的，所述纳米云母粉的粒径为100nm。

21、优选的，所述成核剂由主成核剂和促进成核剂按质量比1:(1.5～2)混合而成。

22、更优选的，所述成核剂由主成核剂和促进成核剂按质量比1:1.5混合而成。

23、通过采用上述技术方案，主成核剂和成核促进剂的相互协同作用，加快pet的结晶速度，促使晶粒尺寸细微化，从而提高pet复合材料制品表面的光泽、耐热性及力学性能，改善pet复合材料的翘曲变形。

24、优选的，所述促进成核剂选自滑石粉、水滑石、蒙脱土中的一种或多种；更优选的，所述促进成核剂为蒙脱土。

25、通过采用上述技术方案，蒙脱土与pet树脂混合后，钠基蒙脱土的碎片可以增加晶核的数量，且蒙脱土层间的水可以进一步促进成核，蒙脱土可进一步提高材料的热稳定性和各项力学性能，同时赋予成核剂具有阻燃、气体阻隔的功能。

26、优选的，所述主成核剂为磷酸盐类成核剂。

27、本技术中，所述磷酸盐类成核剂包括但不限于磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、偏磷酸钠中的任一种。

28、通过采用上述技术方案，磷酸盐类成核剂用于pet复合材料，具有促进微观颗粒的成核和生长过程，提高pet复合材料的性能和稳定性，改善pet复合材料的翘曲变形，提高pet复合材料制品的表面光泽度。

29、优选的，所述空心玻璃微珠为经硅烷偶联剂表面处理的改性空心玻璃微珠。

30、通过采用上述技术方案，空心玻璃微珠经过硅烷偶联剂改性后，表面润湿性能提升，更易在树脂体系中分散均匀，硅烷偶联剂能够提高空心玻璃微珠的流动性，使pet复合材料制品表面有很好的光泽，同时硅烷偶联剂能提高空心玻璃微珠与pet树脂、pbt树脂之间的界面结合力，从而提高pet复合材料的综合力学性能，改善了pet复合材料的翘曲变形和收缩。

31、优选的，所述空心玻璃微珠的粒径为15～60μm、堆积密度为0.15～0.35g/cm3。

32、通过采用上述技术方案，将空心玻璃微珠的粒径和堆积密度限定在上述范围内，可以更好地改善空心玻璃微珠在树脂中的流动性，提高pet复合材料的尺寸稳定，改善pet复合材料的翘曲变形，同时提高了空心玻璃微珠的隔热效果，从而提高了pet复合材料的耐热性和热稳定性。

33、更优选的，所述空心玻璃微珠的粒径为30μm、堆积密度为0.25g/cm3。

34、优选的，所述短切扁平玻璃纤维为经硅烷偶联剂表面处理的改性短切扁平玻璃纤维。

35、通过采用上述技术方案，短切扁平玻璃纤维经过硅烷偶联剂改性后，表面润湿性能提升，更易在树脂体系中分散均匀，硅烷偶联剂能够提高短切扁平玻璃纤维的流动性，改善了短切扁平玻璃纤维混合过程中易出现的浮纤问题和翘曲，使pet复合材料制品表面有很好的光泽，同时硅烷偶联剂能提高短切扁平玻璃纤维与pet树脂、pbt树脂之间的界面结合力，从而提高材料的综合力学性能。

36、优选的，所述短切扁平玻璃纤维的异形比为1:(2.5～3.5)、直径为10～15μm、短切长度为3～6mm。

37、通过采用上述技术方案，将短切扁平玻璃纤维的参数限定在上述范围内，可以更好地改善短切扁平玻璃纤维在树脂材料中的分散性，有利于提高pet复合材料的力学性能，改善pet复合材料翘曲变形和收缩。

38、更优选的，所述短切扁平玻璃纤维的异形比为1:3、直径为12μm、短切长度为4mm。

39、优选的，所述树脂预处理剂为硅烷偶联剂。

40、通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂能够提高pet树脂、pbt树脂的流动性和加工性，提高了pet复合材料与pet树脂、pbt树脂之间的界面结合力，从而提高了pet复合材料的力学性能。

41、本技术中，所述硅烷偶联剂均采用同一种，可以更好的提高pet树脂、pbt树脂、改性纳米云母粉、空心玻璃微珠和短切扁平玻璃纤维之间的结合性，从而提高pet复合材料的力学性能、耐热性和pet复合材料制品的表面光泽度，还能改善改善pet复合材料的翘曲变形。

42、优选的，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550和/或硅烷偶联剂kh-560；更优选的，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。

43、通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂kh-550可以更好地提高pet树脂、pbt树脂、改性纳米云母粉、空心玻璃微珠和短切扁平玻璃纤维之间的相容性，使pet复合材料具有较高的光泽度、综合力学性能和很好的耐高温效果，还改善了pet翘曲变形。

44、优选的，所述pet树脂的特性粘度为0.5～0.8dl/g；更优选的，所述pet树脂的特性粘度为0.678dl/g。

45、优选的，所述pbt树脂的特性粘度为0.8～1.0dl/g；更优选的，所述pbt树脂的特性粘度为0.83dl/g。

46、通过采用上述技术方案，将pet树脂和pbt树脂的特性粘度限定在上述范围中，制得的产品具有更好的耐热性，并且各组分之间的相容性更好，更加易于加工成型。

47、优选的，所述增韧剂为乙烯丙烯酸甲酯和/或乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物；更优选的，所述增韧剂为乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。

48、通过采用上述技术方案，增韧剂的加入可以使成核剂、改性纳米云母粉、空心玻璃微珠和短切扁平玻璃纤维在pet复合材料中分散更加均匀，并且与pet树脂、pbt树脂结合更加紧密；乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物改善了pbt树脂与其他组分之间的相容性，进而提升pet复合材料的力学性能。

49、优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。

50、优选的，所述受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1:(2～3)；更优选的，所述受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1:3。

51、通过采用上述技术方案，通过受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的配合使用，使pet复合材料具有更好的抗氧化效果。

52、本技术中，所述受阻酚类抗氧剂包括但不限于四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)硫醚中的任一种；优选的，所述受阻酚类抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

53、本技术中，所述亚磷酸酯类抗氧剂包括但不限于三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的任一种；优选的，所述亚磷酸酯类抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。

54、第二方面，本技术提供一种高光低翘曲高耐热pet复合材料的制备方法，采用如下技术方案实现：

55、一种高光低翘曲高耐热pet复合材料的制备方法，包括如下步骤：

56、sa、将pet树脂、pbt树脂在100～120℃下干燥4～6h；

57、sb、树脂预处理剂处理干燥的pet树脂、pbt树脂，再加入增韧剂、抗氧剂、成核剂、改性纳米云母粉，混合，搅拌均匀，加至双螺杆挤出机的主喂料斗中；

58、sc、从双螺杆挤出机的双侧喂料斗分别加入空心玻璃微珠和短切扁平玻璃纤维，经双螺杆挤出机熔融、挤出、造粒，得高光低翘曲高耐热pet复合材料。

59、通过采用上述技术方案，pet树脂、pbt树脂在熔融挤出前经过干燥处理去除其中的水分，可以有效避免树脂材料在高温熔融挤出过程中出现降解等问题，还有利于其他组分在树脂材料中的分散融合，提高pet复合材料的力学性能。干燥的pet树脂、pbt树脂先预处理后再与其他组分混合，提高了pet树脂、pbt树脂流动性，改善了各组分的分散性，提高了pet复合材料的加工性能。

60、空心玻璃微珠和短切扁平玻璃纤维采用侧喂料的方式加入，可以起到很好的分散效果，进一步降低材料的翘曲，使材料表面有优异的光泽度。

61、优选的，所述双螺杆挤出机的加工温度为220～260℃、螺杆的转速为320～350r/min。

62、第三方面，本技术提供一种高光低翘曲高耐热pet复合材料的应用，采用如下技术方案实现：

63、一种高光低翘曲高耐热pet复合材料用于直发器、卷发棒、吹风机、火锅底座、暖风机。

64、本技术提供的高光低翘曲高耐热pet复合材料具有优异的综合力学性能，较高的表面光泽和低翘曲性能，且具有很好的耐高温效果，适用于直发器、卷发棒、吹风机、火锅底座、暖风机等系列产品。

65、综上所述，本技术具有以下有益效果：

66、1、本技术采用硬脂酸盐和硅烷偶联剂共同改性的纳米云母粉，提高了纳米云母粉与pet树脂、pbt树脂等组分之间的界面结合力，减少了纳米云母粉的聚集，从而提高了pet复合材料的表面光泽度、综合力学性能和耐热稳定性，降低了pet复合材料的翘曲度。

67、2、本技术采用空心玻璃微珠有效改善了pet复合材料的翘曲程度，短切扁平玻璃纤维提高了pet复合材料的力学性能，空心玻璃微珠和短切扁平玻璃纤维二者协同作用，有效提高了pet复合材料的光泽度。

68、3、本技术采用主成核剂和成核促进剂的相互协同作用，促使晶粒尺寸细微化，提高了pet复合材料的表面光泽度，改善了pet复合材料的翘曲变形。

69、4、本技术采用经硅烷偶联剂表面处理的改性空心玻璃微珠，提高了pet复合材料制品的表面光泽度，使pet复合材料具有优异的综合力学性能，还改善了pet复合材料的翘曲变形和收缩。

70、5、本技术采用经硅烷偶联剂表面处理的改性短切扁平玻璃纤维，提高了pet复合材料的力学性能，改善了pet复合材料的翘曲变形，提高pet复合材料制品的表面光泽度。