一種用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于聚酯復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明復(fù)合材料包括以下重量百分比的各組分：聚酯樹脂37.5～86％；聚烯烴3～20％；抗氧劑0.05～0.5％；脫模劑0.1～2.0％；無機(jī)鹽或金屬氧化物10～40％；所述的聚酯樹脂包含PBT樹脂，所述PBT樹脂占所述用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的重量百分比為30～70％；所述的無機(jī)鹽或金屬氧化物包括碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、碳酸鎂、硫化鋅、氧化鋅、氧化鋁和二氧化鈦中的至少一種。本發(fā)明復(fù)合材料有效提高流動性，減小各向異性，防止機(jī)加工后出現(xiàn)黑線或發(fā)白，提高色彩穩(wěn)定性。且制備方法簡單易行，適于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
【專利說明】
一種用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于聚酯復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著金屬外殼在消費(fèi)電子領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，塑膠和金屬相結(jié)合的設(shè)計(jì)越來越多， 其在最常見的塑膠/金屬結(jié)合應(yīng)用一一手機(jī)，平板電腦和筆記本電腦中的需求增加尤為明 顯，急需一種更有效的塑膠/金屬結(jié)合技術(shù)，該技術(shù)需要有更高的結(jié)合強(qiáng)度，更簡化的生產(chǎn) 工藝，更高的設(shè)計(jì)自由度，更輕的重量和更小的體積。
[0003] 日本大成(Taisei)公司發(fā)明了納米注塑工藝(匪T)，在該公司的一系列專利中(TO 2007/040245等)披露，改性聚苯硫醚(PPS)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)可以通過注塑的 方法直接粘附在經(jīng)過納米工藝處理的金屬表面。該技術(shù)由于具有上文中提到的諸多優(yōu)點(diǎn)， 已經(jīng)在手機(jī)行業(yè)中迅速普及。
[0004] 目前手機(jī)市場個(gè)性化需求強(qiáng)烈，PBT材料由于具有突出的配色能力，逐漸取代了 PPS材料成為市場的主流。然而PBT材料由于熱膨脹系數(shù)和收縮率較大，必須添加高含量的 玻纖來與金屬(主要是鋁材)匹配。高含量的玻纖帶來了流動性的大幅降低和非常明顯的各 向異性。在手機(jī)領(lǐng)域的NMT注塑中，由于壁厚很薄，流道狹窄，在注塑時(shí)非常容易由于流動性 不足和各向異性太大導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生空隙和玻纖取向痕。這些空隙和玻纖取向痕在經(jīng)過 機(jī)加工(CNC)后就會暴露在制品的表面，分別形成黑線（圖1)和發(fā)白（或白線）（圖2)，造成制 品不良。該類不良在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)生率很高，且不良率通常達(dá)到30%甚至以上，嚴(yán)重影響了 產(chǎn)品及模具的設(shè)計(jì)自由度，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高，甚至不能正常生產(chǎn)。
[0005] 除了以上黑線和發(fā)白（或白線)造成的不良，高玻纖含量的制品在經(jīng)過CNC后，樹脂 表面被破壞，玻纖大量暴漏，由于玻纖和樹脂的耐化學(xué)性能不一致，且玻纖尺寸較大，取向 明顯，在后續(xù)的陽極氧化工藝中，容易導(dǎo)致顏色不均，色變等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種用于納米 注塑的聚酯復(fù)合材料。
[0007] 本發(fā)明復(fù)合材料采用特定的無機(jī)鹽或金屬氧化物全部或者部分替代玻纖，在保持 鋁塑結(jié)合力和塑膠收縮率的基礎(chǔ)上，有效提高塑膠的流動性，減小體系的各向異性，從而解 決了現(xiàn)有技術(shù)中容易產(chǎn)生黑線和發(fā)白（白線），導(dǎo)致制品不良的問題，同時(shí)能夠提升經(jīng)過陽 極氧化工藝后的色彩穩(wěn)定性。
[0008] 本發(fā)明另一目的在于提供一種上述用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的制備方法。
[0009] 本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)：
[0010] -種用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料，包括以下重量百分比的各組分： 聚酯樹脂 37.5~86 %; 聚烯烴 3~20 %;
[0011]抗氧劑 0.Q5 ~Θ.5%; 脫模劑 0.1~2.0 %; 無機(jī)鹽或金屬氧化物 10~40
[0012] 所述的聚酯樹脂包含PBT樹脂，所述PBT樹脂占所述用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料 的重量百分比為30~70%。
[0013] 所述的無機(jī)鹽或金屬氧化物包括碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、碳酸鎂、硫化鋅、氧化 鋅、氧化鋁和二氧化鈦中的至少一種。
[0014] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述的無機(jī)鹽或金屬氧化物優(yōu)選為硫酸鈣、硫酸鋇、硫化 鋅和二氧化鈦中的至少一種。
[0015] 優(yōu)選的，所述的聚酯樹脂還包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二 醇酯(PTT)、聚對苯二甲酸-1，4-環(huán)己二甲醇酯(PCT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯共聚對苯二甲 酸-1，4-環(huán)己二甲醇酯(PETG)、聚對苯二甲酸-1，4-環(huán)己二甲醇酯共聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PCTG)、聚對苯二甲酸-間苯二甲酸乙二醇酯(PETA)和聚對苯二甲酸-間苯二甲酸-1，4-環(huán) 己二甲醇酯(PCTA)中的至少一種。
[0016] 優(yōu)選的，所述的聚烯烴包括聚乙烯、聚丙烯(PP)、聚丁烯、乙烯-辛烯共聚物(Ρ0Ε)、 聚烯烴-縮水甘油酯共聚物、聚烯烴-丙烯酸酯共聚物和聚烯烴-醋酸酯共聚物中的至少一 種。
[0017] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料還包括玻璃纖維，按重量百 分比計(jì)，所述的玻璃纖維占所述用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的百分比為0.1~30%。
[0018] 優(yōu)選的，所述的玻璃纖維可包括不同成分(E型玻纖，S型玻纖，D型玻纖)和不同形 狀(圓柱形，扁平型）的玻璃纖維中的至少一種。
[0019] -種上述用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的制備方法，通過將上述各組分經(jīng)擠出機(jī) 擠出造粒得到，其中造粒溫度為210~270 °C。
[0020] 優(yōu)選的，所述的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的制備方法中，通過將上述各組分 經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到，其中造粒溫度230~260°C。
[0021] 本發(fā)明用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料采用特定的無機(jī)鹽或金屬氧化物，如碳酸 鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、碳酸鎂、硫化鋅、氧化鋅、氧化鋁和二氧化鈦等，全部或者部分替代玻 纖，得到的復(fù)合材料在保持鋁塑結(jié)合力和塑膠收縮率的基礎(chǔ)上，有效提高塑膠的流動性，減 小體系的各向異性，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中容易產(chǎn)生黑線和發(fā)白（白線），導(dǎo)致制品不良的 問題，同時(shí)能夠提升經(jīng)過陽極氧化工藝后的色彩穩(wěn)定性。
[0022] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0023] 本發(fā)明的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料在納米注塑工藝下，能夠極大的避免注塑 制品在機(jī)加工(CNC)后表面出現(xiàn)黑線和白線，提尚注塑成品良率，同時(shí)也能提尚制品經(jīng)過陽 極氧化處理后的色彩穩(wěn)定性。本發(fā)明的制備方法簡單易行，適于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025] 圖1為納米注塑件在機(jī)加工(CNC)后的表面黑線示例。
[0026] 圖2為納米注塑件在機(jī)加工(CNC)后的表面發(fā)白示例。
[0027] 圖3為本發(fā)明的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料在金屬塑膠測試整體件的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0028]附圖中，1-金屬片，4-塑膠件。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅 僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030] 下列實(shí)施例中使用的試劑均可從商業(yè)渠道獲得。
[0031] 本發(fā)明中使用的金屬粘接力測試標(biāo)準(zhǔn)參照日本大成化學(xué)專利中的標(biāo)準(zhǔn)，具體如 下：
[0032] 如圖3所示為金屬塑膠測試整體件的結(jié)構(gòu)示意圖，金屬和塑膠的結(jié)合面面積為0.5 平方厘米。
[0033]在所有對比實(shí)驗(yàn)中，保持相同的注塑條件，料筒溫度250~270°C，模溫140°C。結(jié)合 力測試為雙向拉伸測試。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 一種用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料，包括以下重量百分比的各組分:PBT43%;玻 纖 15%;PET 20%;碳酸鈣 15%;P0E 2%;EVA 2%;PP 2%;抗氧劑0.5%;脫模劑0.5%。
[0036] 將上述組分置于混合機(jī)中混合后，用雙螺桿擠出機(jī)造粒，造粒溫度220 °C至250 °C 之間，得到用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料。
[0037] 其他樣品及對比例的制備方法如上所述，具體組分含量見表1。
[0038] 表1用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的配方表(單位:重量百分?jǐn)?shù)）
[0039]
[0040] 其中EVA為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
[0041] 對上述制備得到的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料進(jìn)行性能測試，按照日本大成化 學(xué)專利中的標(biāo)準(zhǔn)和方法經(jīng)注塑加工成型并測試結(jié)合力。將所得粒子在真實(shí)手機(jī)模具上注塑 并機(jī)加工，觀察機(jī)加工后制件表面是否有發(fā)白或黑線，并計(jì)算不良率(凡出現(xiàn)發(fā)白或黑線的 制件即記為不良品）。測試結(jié)果如表2中所示。
[0042]由表1和表2中對比例1與其他樣品的對比可知，隨著玻纖的含量的減少，由黑線和 發(fā)白導(dǎo)致的不良隨之降低，當(dāng)玻纖含量為15%時(shí)，不良率比30%玻纖含量相比下降大約一 半(對比例2,樣品1~5);當(dāng)玻纖含量為10%時(shí)(樣品6~7)，整體不良率降至5%左右；當(dāng)不 含玻纖，完全使用無機(jī)鹽或金屬氧化物填充時(shí)(樣品9~10)，不良率降至1%以下，基本完全 解決了由黑線和發(fā)白導(dǎo)致的不良。
[0043] 同時(shí)，由對比例2與其他樣品的對比可知，滑石粉類礦物填料的添加雖然可以降低 表面不良，但是同時(shí)也會嚴(yán)重降低鋁塑結(jié)合力，甚至使塑膠失去納米注塑的使用價(jià)值。而選 擇合適的無機(jī)鹽和金屬氧化物類填料，可以在降低表面不良的基礎(chǔ)上保持甚至提升鋁塑結(jié) 合力，具有極大的實(shí)際使用價(jià)值。
[0044] 表2用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的性能指標(biāo)
[0045]
[0046] 實(shí)施例2
[0047] 將實(shí)施例1制備得到的對比例1，樣品7和樣品9的復(fù)合材料注塑成色板，使用CNC的 方法削去表層1mm厚度，使用色差儀測試L，a，b值。隨后將CNC后的色板進(jìn)行陽極氧化處理， 測試處理后的色板L，a，b值，并與陽極氧化前的值進(jìn)行對比，計(jì)算色差(ΛΕ)。測試結(jié)果如表 3中所示。
[0048] 表3用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的顏色穩(wěn)定性能
[0049]
;.................i...................................·(..................................t.................................j..................................;..................................t.................................i
[0050] 由表3中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)使用無機(jī)鹽或金屬氧化物部分(樣品7)或全部(樣品9)替代 玻纖后，制件在經(jīng)過陽極氧化后的顏色變化（ΛΕ值）明顯小于全部使用玻纖的體系（參比 1)。很好的保持了制品顏色的穩(wěn)定性。
[0051] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料，其特征在于包括以下重量百分比的各組分： 聚酯樹脂 37.5~86 %; 聚烯烴 3~20 %; 抗氧劑 0.05~0.5 %; 脫模劑 0.1~2.0 %; 無機(jī)鹽或金屬氧化物 10~40 %; 所述的聚酯樹脂包含PBT樹脂，所述PBT樹脂占所述用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的重 量百分比為30~70%; 所述的無機(jī)鹽或金屬氧化物包括碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、碳酸鎂、硫化鋅、氧化鋅、氧 化鋁和二氧化鈦中的至少一種。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的無機(jī)鹽或 金屬氧化物為硫酸1丐、硫酸鋇、硫化鋅和二氧化鈦中的至少一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的聚酯樹脂 還包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、聚對苯二甲酸-1，4-環(huán)己二甲醇 酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯共聚對苯二甲酸-1，4-環(huán)己二甲醇酯、聚對苯二甲酸-1，4-環(huán)己 二甲醇酯共聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸-間苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸-間苯二甲酸-1，4-環(huán)己二甲醇酯中的至少一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的聚烯烴包 括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯-辛烯共聚物、聚烯烴-縮水甘油酯共聚物、聚烯烴-丙烯酸 酯共聚物和聚烯烴-醋酸酯共聚物中的至少一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料，其特征在于還包括 玻璃纖維，按重量百分比計(jì)，所述的玻璃纖維占所述用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的百分 比為0.1~30%。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料，其特征在于:所述的玻璃纖維 包括不同成分和不同形狀的玻璃纖維中的至少一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料，其特征在于:所述不同成分的 玻璃纖維包括E型玻纖，S型玻纖和D型玻纖;所述不同形狀的玻璃纖維包括圓柱形和扁平 型。8. -種權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的制備方法，其特征 在于通過將所述各組分經(jīng)擠出機(jī)擠出造粒得到。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述 造粒的溫度為210~270°C。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于納米注塑的聚酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:通 過將所述各組分經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到，其中造粒溫度230~260°C。
【文檔編號】C08K3/34GK106009544SQ201610503841
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】李東陣
【申請人】廣州辰東新材料有限公司