本發(fā)明涉及一種新型PBT/PC合金材料，具體一種新型PBT/PC合金材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

快速成型技術(shù)又稱“3D打印”或“快速原型制造技術(shù)”(Rapid prototyping manufacturing),是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，利用三維 CAD 的數(shù)據(jù)，通過快速成型機(jī)，將一層層的材料堆積成實(shí)體原型的方法。這種方法有諸多優(yōu)點(diǎn)，其制造快速，可完全再現(xiàn)三維效果，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具生產(chǎn)同步進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化，同時(shí)其用料廣泛，各類 3D 打印機(jī)設(shè)備上所使用的材料種類有：樹脂、尼龍、塑料、石蠟、紙以及金屬或陶瓷的粉末等。而最廣泛的材料主要是聚乳酸ABS等高分子樹脂材料。受限于材料本身的強(qiáng)度和粘結(jié)性能，打印出來的產(chǎn)品強(qiáng)度不夠，容易破碎、開裂。由于現(xiàn)有材料本身熱膨脹系數(shù)較高，“層層堆積”的成型方法所制備出的產(chǎn)品其表面通常由于材料收縮而形成的層與層間縫隙，產(chǎn)品光潔度低，而需要進(jìn)行打磨、拋光等處理，導(dǎo)致3D打印無法大規(guī)模應(yīng)用到生產(chǎn)中。此外，由于材料收縮形成的縫隙也容易成為應(yīng)力點(diǎn)兒發(fā)生應(yīng)力開裂，影響3D打印制備的產(chǎn)品強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明公開一種高強(qiáng)度和熱膨脹系數(shù)低的快速成型材料。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種新型PBT/PC合金材料，其原料按重量計(jì)包括：

PBT 7.2—41份；

PC 45—65份；

酯交換抑制劑 0.3—0.9份；

所述酯交換抑制劑其原料按重量計(jì)包括2.5份正硅酸乙酯、0.06份羥乙基纖維素、0.8份十二烷基硫酸鈉、1.5份氯化亞鐵四水合物、0.4份檸檬酸鈉、0.05份氟銻磺酸。

所述PC為現(xiàn)有技術(shù)的聚碳酸酯材料可選用任一種現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，比如日本GE公司產(chǎn)品LEXAN 141R，所述PBT全稱為聚對苯二甲酸丁二醇酯，可采用任一種現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，比如江蘇儀征化纖集團(tuán)工程塑料廠的產(chǎn)品。PC具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗沖擊性能，與少量的PBT混合制成的合金，具有絕緣性能良好、流動(dòng)性高等優(yōu)點(diǎn)，有利于制備精細(xì)化的電子產(chǎn)品零件。當(dāng)PC與PBT熔融共混時(shí)，會(huì)發(fā)生隨機(jī)的酯交換反應(yīng)，導(dǎo)致制得的合金材料性能不均一，用于快速成型技術(shù)時(shí)，PBT/PC材料中發(fā)生酯交換反應(yīng)過多的部位密度下降而容易成為應(yīng)力點(diǎn)，受外力則發(fā)生斷裂。現(xiàn)有采用磷酸二氫鈉作為酯交換抑制劑控制該酯交換反應(yīng)的進(jìn)行，但其效用太過強(qiáng)烈而降低PC與PBT間的結(jié)合強(qiáng)度，所制成的合金材料若用于快速成型技術(shù)，將使產(chǎn)品強(qiáng)度降低而容易碎裂。本發(fā)明特別選用2份正硅酸乙酯、0.03份羥乙基纖維素、0.7份十二烷基硫酸鈉、3份氯化亞鐵四水合物、0.2份檸檬酸鈉、0.07份氟銻磺酸制成酯交換抑制劑，該酯交換抑制劑能夠有效控制酯交換反應(yīng)的進(jìn)行，即使酯交換反應(yīng)在PBT/PC合金材料中各處發(fā)生頻率和幾率相近，最終獲得質(zhì)地均一的PBT/PC合金材料，以消除密度過低的應(yīng)力點(diǎn)，進(jìn)而提高產(chǎn)品的強(qiáng)度，同時(shí)能維持PBT與PC間的結(jié)合強(qiáng)度，使之不易分離。特別的，氯化亞鐵四水合物和檸檬酸鈉同時(shí)存在時(shí)，將明顯提高所制得的PBT/PC合金材料的缺口抗沖擊強(qiáng)度，應(yīng)用在快速成型技術(shù)中將制備出可靠性更高、壽命更長的產(chǎn)品。特別的，其中的羥乙基纖維素、十二烷基硫酸鈉以及氟銻磺酸同時(shí)存在時(shí)，還同時(shí)能夠降低材料的線性熱膨脹系數(shù)，即其收縮性較低，采用本發(fā)明合金材料進(jìn)行快速成型生產(chǎn)時(shí)，堆積的每一層材料間縫隙較小，從宏觀上則表現(xiàn)為產(chǎn)品表面光潔，無需另外對其進(jìn)行打磨、拋光等工序，有效地提高生產(chǎn)效率且有利于提高產(chǎn)品精度。

進(jìn)一步的，所述酯交換抑制劑的制備方法為將所述硫酸鎂和氯化亞鐵四水合物加入質(zhì)量為其二者質(zhì)量和100倍的去離子水和3倍乙醇的混合液中，攪拌并加熱至80℃，加入所述正硅酸乙酯、羥乙基纖維素、氯化亞鐵四水合物、檸檬酸鈉、十二烷基硫酸鈉，保持50分鐘后，降溫至50℃，加入氟銻磺酸混合后，在45℃的溫度下蒸發(fā)至混合液體的質(zhì)量為原料中硫酸鎂和氯化亞鐵四水合物質(zhì)量和的8倍，獲得所述酯交換抑制劑。

進(jìn)一步的還包括抗氧化劑和/或增韌劑。

所述抗氧化劑為抗氧化劑264，此外，增韌劑可選用法國阿科瑪EMA,AX8900。除此以外，還可選用任一種現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

一種制備所述PBT/PC合金材料的方法，包括如下步驟：將所述PBT和PC分別在115℃下干燥6小時(shí)，經(jīng)混合裝置混合3min，以235—255℃的溫度以及350r/min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋擠出機(jī)中擠出，切粒為粒徑在1—2mm的粗制顆粒；將所述粗制顆粒在80℃下干燥12小時(shí)，將所述酯交換抑制劑與其混合3min，以210—235℃的溫度以及450r/min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋擠出機(jī)中擠出，切粒為粒徑在1—2mm的顆粒即所述低收縮高強(qiáng)度的快速成型PBT/PC合金材料。

任一種現(xiàn)有技術(shù)的共混法可用于制備被發(fā)明的PBT/PC合金材料。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種新型PBT/PC合金材料，其原料按重量計(jì)包括：

PBT 32份；

PC 62份；

酯交換抑制劑 0.6份；

所述酯交換抑制劑其原料按重量計(jì)包括2.5份正硅酸乙酯、0.06份羥乙基纖維素、0.8份十二烷基硫酸鈉、1.5份氯化亞鐵四水合物、0.4份檸檬酸鈉、0.05份氟銻磺酸。

所述酯交換抑制劑的制備方法為將所述硫酸鎂和氯化亞鐵四水合物加入質(zhì)量為其二者質(zhì)量和100倍的去離子水和3倍乙醇的混合液中，攪拌并加熱至80℃，加入所述正硅酸乙酯、羥乙基纖維素、氯化亞鐵四水合物、檸檬酸鈉、十二烷基硫酸鈉，保持50分鐘后，降溫至50℃，加入氟銻磺酸混合后，在45℃的溫度下蒸發(fā)至混合液體的質(zhì)量為原料中硫酸鎂和氯化亞鐵四水合物質(zhì)量和的8倍，獲得所述酯交換抑制劑。

還包括抗氧化劑和/或增韌劑。

所述抗氧化劑為抗氧化劑264。

一種制備所述PBT/PC合金材料的方法，包括如下步驟：將所述PBT和PC分別在115℃下干燥6小時(shí)，經(jīng)混合裝置混合3min，以235—255℃的溫度以及350r/min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋擠出機(jī)中擠出，切粒為粒徑在1—2mm的粗制顆粒；將所述粗制顆粒在80℃下干燥12小時(shí)，將所述酯交換抑制劑與其混合3min，以210—235℃的溫度以及450r/min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋擠出機(jī)中擠出，切粒為粒徑在1—2mm的顆粒即所述低收縮高強(qiáng)度的快速成型PBT/PC合金材料。

將本實(shí)施例的合金材料采用現(xiàn)有技術(shù)的快速成型材料制成一1000mm×1000mm×20mm的板狀零件，采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行性能測試，其結(jié)果如表1所示。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種新型PBT/PC合金材料，其原料按重量計(jì)包括：

PBT 8份；

PC 65份；

酯交換抑制劑 0.3份；

所述酯交換抑制劑其原料按重量計(jì)包括2.5份正硅酸乙酯、0.06份羥乙基纖維素、0.8份十二烷基硫酸鈉、1.5份氯化亞鐵四水合物、0.4份檸檬酸鈉、0.05份氟銻磺酸。

所述酯交換抑制劑的制備方法為將所述硫酸鎂和氯化亞鐵四水合物加入質(zhì)量為其二者質(zhì)量和100倍的去離子水和3倍乙醇的混合液中，攪拌并加熱至80℃，加入所述正硅酸乙酯、羥乙基纖維素、氯化亞鐵四水合物、檸檬酸鈉、十二烷基硫酸鈉，保持50分鐘后，降溫至50℃，加入氟銻磺酸混合后，在45℃的溫度下蒸發(fā)至混合液體的質(zhì)量為原料中硫酸鎂和氯化亞鐵四水合物質(zhì)量和的8倍，獲得所述酯交換抑制劑。

還包括抗氧化劑和/或增韌劑。

所述抗氧化劑為抗氧化劑264。

一種制備所述PBT/PC合金材料的方法，包括如下步驟：將所述PBT和PC分別在115℃下干燥6小時(shí)，經(jīng)混合裝置混合3min，以235—255℃的溫度以及350r/min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋擠出機(jī)中擠出，切粒為粒徑在1—2mm的粗制顆粒；將所述粗制顆粒在80℃下干燥12小時(shí)，將所述酯交換抑制劑與其混合3min，以210—235℃的溫度以及450r/min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋擠出機(jī)中擠出，切粒為粒徑在1—2mm的顆粒即所述低收縮高強(qiáng)度的快速成型PBT/PC合金材料。

將本實(shí)施例的合金材料采用現(xiàn)有技術(shù)的快速成型材料制成一1000mm×1000mm×20mm的板狀零件，采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行性能測試，其結(jié)果如表2所示。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種新型PBT/PC合金材料，其原料按重量計(jì)包括：

PBT 41份；

PC 45份；

酯交換抑制劑 0.9份；

所述酯交換抑制劑其原料按重量計(jì)包括2.5份正硅酸乙酯、0.06份羥乙基纖維素、0.8份十二烷基硫酸鈉、1.5份氯化亞鐵四水合物、0.4份檸檬酸鈉、0.05份氟銻磺酸。

所述酯交換抑制劑的制備方法為將所述硫酸鎂和氯化亞鐵四水合物加入質(zhì)量為其二者質(zhì)量和100倍的去離子水和3倍乙醇的混合液中，攪拌并加熱至80℃，加入所述正硅酸乙酯、羥乙基纖維素、氯化亞鐵四水合物、檸檬酸鈉、十二烷基硫酸鈉，保持50分鐘后，降溫至50℃，加入氟銻磺酸混合后，在45℃的溫度下蒸發(fā)至混合液體的質(zhì)量為原料中硫酸鎂和氯化亞鐵四水合物質(zhì)量和的8倍，獲得所述酯交換抑制劑。

還包括抗氧化劑和/或增韌劑。

所述抗氧化劑為抗氧化劑264。

一種制備所述PBT/PC合金材料的方法，包括如下步驟：將所述PBT和PC分別在115℃下干燥6小時(shí)，經(jīng)混合裝置混合3min，以235—255℃的溫度以及350r/min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋擠出機(jī)中擠出，切粒為粒徑在1—2mm的粗制顆粒；將所述粗制顆粒在80℃下干燥12小時(shí)，將所述酯交換抑制劑與其混合3min，以210—235℃的溫度以及450r/min的轉(zhuǎn)速在雙螺旋擠出機(jī)中擠出，切粒為粒徑在1—2mm的顆粒即所述低收縮高強(qiáng)度的快速成型PBT/PC合金材料。

將本實(shí)施例的合金材料采用現(xiàn)有技術(shù)的快速成型材料制成一1000mm×1000mm×20mm的板狀零件，采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行性能測試，其結(jié)果如表3所示。

對比例1

本對比例提供一種快速成型PBT/PC合金材料，其原料按重量計(jì)包括：

PBT 32份；

PC 62份；

酯交換抑制劑 0.6份；

所述酯交換抑制劑為磷酸二氫鈉。

本對比例的合金材料制備方法為將原料混合后，在235-255℃下雙螺桿擠出機(jī)擠出。

將本實(shí)施例的合金材料采用現(xiàn)有技術(shù)的快速成型材料制成一1000mm×1000mm×20mm的板狀零件，采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行性能測試，其結(jié)果如表4所示。

對比例2

本對比例提供一種快速成型PBT/PC合金材料，其原料按重量計(jì)包括：

PBT 8份；

PC 65份；

酯交換抑制劑 0.3份；

所述酯交換抑制劑其原料按重量計(jì)包括2.5份正硅酸乙酯、0.8份十二烷基硫酸鈉、1.5份氯化亞鐵四水合物、0.4份檸檬酸鈉、0.05份氟銻磺酸。

將本實(shí)施例的合金材料采用現(xiàn)有技術(shù)的快速成型材料制成一1000mm×1000mm×20mm的板狀零件，采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行性能測試，其結(jié)果如表5所示。

對比例3

本實(shí)施例提供一種快速成型PBT/PC合金材料，其原料按重量計(jì)包括：

PBT 41份；

PC 45份；

酯交換抑制劑 0.9份；

所述酯交換抑制劑其原料按重量計(jì)包括2.5份正硅酸乙酯、0.06份羥乙基纖維素、0.8份十二烷基硫酸鈉、0.4份檸檬酸鈉、0.05份氟銻磺酸。

將本實(shí)施例的合金材料采用現(xiàn)有技術(shù)的快速成型材料制成一1000mm×1000mm×20mm的板狀零件，采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行性能測試，其結(jié)果如表6所示。

以上為本發(fā)明的其中具體實(shí)現(xiàn)方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些顯而易見的替換形式均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。