一种高韧性PC/GF复合材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710310931.5 | 申请日 | 2017-05-05 | 公开(公告)号 | CN107141718A | 公开(公告)日 | 2017-09-08 |
| 申请人 | 东莞市骄阳塑胶科技有限公司; | 发明人 | 李飒; 王春闯; | ||||
| 摘要 | 一种高韧性PC/GF 复合材料 ，包括以下重量百分比计原料组成：聚 碳 酸酯80‑88％,玻璃 纤维 8‑14％,增韧剂4‑6％, 润滑剂 0.2‑0.8％,抗 氧 剂0.2‑0.6％，聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯，粘均分子量为14000‑26000，所述玻璃纤维平均长度为1‑8mm,所述增韧剂包括 丙烯酸 甲酯‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、聚烯 烃 蜡按照12：1比例组成。本 发明 所述的聚碳酸酯玻璃纤维复合材料在增强聚碳酸酯的强度和 刚度 的前提下，大幅减少其韧性的下降。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高韧性PC/GF复合材料，其特征在于：包括以下重量百分比计原料组成： |
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| 说明书全文 | 一种高韧性PC/GF复合材料及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种高韧性PC/GF复合材料及其制备方法。 背景技术[0002] 聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族聚碳酸酯获得了工业化生产。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。PC工程塑料的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。PC密度低、容易加工成型，是一种性能优良、应用广泛的工程塑料,其透光率可达90％以上。 [0003] 玻璃纤维(GF)是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常可加至复合材料中以增强材料的物理机械性能。 [0004] 玻纤增强聚碳酸酯(是最早工业化的PC改性产品之一，相对于PC，在性能上提供了PC的耐疲劳强度和硬度，减小了制品对应力的敏感性和降低了成本。同时提高了PC的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、压缩强度、耐磨性，降低吸水性、蠕变和成型收缩率。可广泛应用于机械、仪表、电气、电讯等工业产品中，例如电子计算机零件、飞机零件、自行车零件盒其他对刚性、尺寸稳定、耐冲击有较高要求的零部件。 发明内容[0006] 本发明目的在于提供一种聚碳酸酯玻璃纤维复合材料，提高其韧性。 [0007] 本发明通过如下方案实现此目的： [0010] 优选的，玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。 [0011] 优选的，润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。 [0012] 其制备方法，包括以下步骤： [0013] 1)将聚碳酸酯置于110℃烘箱中干燥24h，玻璃纤维置于110℃烘箱内干燥12h，干燥后放置于真空密封机密封备用； [0014] 2)按比例将聚碳酸酯、增韧剂、润滑剂、抗氧剂按比例加入至高速混合机中3-5min,转速为300-330rpm； [0015] 3)将步骤2)中的混合原料投入到双螺杆挤出机的第一进料口中，将玻璃纤维投入到双螺杆挤出机的第二进料口中，挤出，双螺杆挤出机长径比为36：1，转速为350-400rpm，温度设定一区150℃、二区220℃、三区260℃，四区至模头300℃，真空度为-0.06至-0.08Mpa； [0016] 4)挤出后经水槽冷却，水槽温度为65℃； [0017] 5)冷却后将其引入切粒机，切粒机以650rpm切粒； [0018] 6)切粒后收集粒料，检测包装即得成品。 [0019] 本发明具有以下有益效果： [0020] 本发明所述的聚碳酸酯玻璃纤维复合材料在增强聚碳酸酯的强度和刚度的前提下，大幅减少其韧性的下降。同时保持原来由聚碳酸酯树脂具有的优异的耐热性和热稳定性，其工业实用价值极高。例如，它可以用作用于电气设备和电子设备中的薄壁外壳和内部底盘的金属制品的替代品，并且可以减少产品的重量。 具体实施方式[0021] 下面结合具体实施例对本发明做进一步地阐述，应当理解的是，具体实施例并不对本发明做任何限定。 [0023] 其中二羟基二芳基化合物包括2,2-双(4’-羟基苯基)丙烷，2，4-双(4-羟基苯基)甲烷，1,1-双(4-羟基苯基)乙烷，2，4-双(4-羟基苯基)苯基甲烷，2,2-双(4-羟苯基-3-甲基苯基)丙烷，2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷，,2-双(4-羟基-3,5-二溴苯基)丙烷，2,2-双(4-羟基-3,5-二氯苯基)丙烷，1,1-双(4-羟基苯基)环己烷，4,4'-二羟基二苯醚等，上述化合物可单独使用或两种以上组合使用，除上述化合物外，还可混合使用哌嗪、对苯二酚、间苯二酚、4,4'-二羟基二苯基甲烷等。 [0024] 此外，还可使用三级或更高级酚化合物与二羟基芳基化合物混合，如间苯三酚等。 [0025] 对聚碳酸酯树脂的粘均分子量没有特别的限制，但从加工成型难度和强度方向考虑，通常为10000-100000，当粘均分子量在14000-26000时性能较佳。故在制备聚碳酸酯时可使用分子量调节剂以便获得所需分子量的产物。 [0026] 聚碳酸酯的重量百分比为80-88％,当重量百分比小于80％时粘合性差，当重量百分比大于88％时机械强度增加效果不明显。 [0027] 本发明所述玻璃纤维为可用于热塑性树脂的玻璃纤维即可，但从产品性能考虑，使用无碱短切玻璃纤维效果较佳，玻璃纤维的直径在6μm-20μm，平均长度在1-8mm时效果较佳。只要符合本发明所述参数要求的玻璃纤维，并不限制其制备方法。 [0028] 当玻璃纤维平均长度小于1mm时，对聚碳酸酯的机械强度改善不明显，当玻璃纤维长度大于8mm时，玻璃纤维容易脱离，降低成品率。 [0029] 为了提高玻璃纤维与聚碳酸酯树脂的粘合性，玻璃纤维可使用硅烷偶联剂如氨基硅烷、环氧硅烷等偶联剂进行表面处理。另为了增加玻璃纤维与聚碳酸酯的粘连的紧密程度，可在加工过程中加入聚氨酯或环氧树脂。 [0030] 玻璃纤维的重量百分比为8-14％,当重量百分比小于8％时强度和刚性改善较差，当重量百分比大于14％时韧性差。 [0031] 本发明所述增韧剂的重量百分比为4-6％，为增韧剂包括丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚烯烃蜡以12：1的重量比例混合组成，当重量百分比小于4％时增韧效果差，当重量百分比大于6％时机械强度下降幅度大。 [0032] 本发明所述润滑剂优选为季戊四醇硬脂酸酯，抗氧化剂可包括磷基抗氧化剂和酚类抗氧化剂，其中优选使用受阻酚型抗氧化剂。 [0033] 所述润滑剂、抗氧剂含量可根据具体的使用场合需求变化，一般而言，润滑剂含量范围不超过0.2-0.8％，抗氧剂含量范围不超过0.2-0.6％。 [0034] 此外，在不降低本发明所能达到的机械强度的提升的前提下，可加入各种树脂、荧光增白剂、色料、染料、炭黑、填料、脱模剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、橡胶、软化剂、扩散剂、阻燃剂、有机金属盐等任何可用于聚碳酸酯材料的添加剂。 [0035] 各种树脂包括PS、ABS、AES、AAS、AS、PA、PET、PBT、PAR、PSF、PPS等，可按实际的需求在本发明的基础上添加其中的一种或多种的结合。 [0036] 实施例1：聚碳酸酯玻璃纤维复合材料的制备 [0037] 其制备步骤如下： [0038] 1)将聚碳酸酯置于110℃烘箱中干燥24h，玻璃纤维置于110℃烘箱内干燥12h，干燥后放置于真空密封机密封备用； [0039] 2)按比例将聚碳酸酯、增韧剂、润滑剂、抗氧剂按比例加入至高速混合机中3-5min,转速为300-330rpm； [0040] 3)将步骤2)中的混合原料投入到双螺杆挤出机的第一进料口中，将玻璃纤维投入到双螺杆挤出机的第二进料口中，挤出，双螺杆挤出机长径比为36：1，转速为350-400rpm，温度设定一区150℃、二区220℃、三区260℃，四区至模头300℃，真空度为-0.06至-0.08Mpa； [0041] 4)挤出后经水槽冷却，水槽温度为65℃； [0042] 5)冷却后将其引入切粒机，切粒机以650rpm切粒； [0043] 6)切粒后收集粒料，检测包装即得成品。 [0044] 实施例1的原料配比如表1所示，以重量百分比计； [0045] 表1： [0046]材料种类 配方1 配方2 配方3 配方4 配方5 配方6 聚碳酸酯 79.6 82.6 85.6 87.6 87.6 99.6 玻璃纤维 14 12 10 8 11 0 增韧剂 6 5 4 4 0 0 润滑剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.8 0.2 抗氧剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.6 0.2 [0047] 实施例2：复合材料的性能测试 [0048] 将实施例1所述成品制成测试样品，将测试样品根据ISO标准测试其性能。 [0049] 结果如表2所示， [0050] 表2： [0051]材料性能 测试标准 配方1 配方2 配方3 配方4 配方5 配方6 冲击强度 ISO179-2(Kj/m2) 28 34 24 26 11 66 弯曲强度 ISO178(Mpa) 92 96 89 91 95 105 弯曲模量 ISO178(Gpa) 3.42 3.54 3.30 3.40 3.60 2.10 有无浮纤 无 无 无 无 无 不含 [0052] 本发明的玻璃纤维强聚碳酸酯符合材料能够显着提高机械强度和刚性，同时保持原来由聚碳酸酯树脂具有的优异的耐热性和热稳定性，其工业实用价值极高。例如可以用于电气设备和电子设备中的薄壁外壳和内部底盘的金属制品的替代品，并且可以减少产品的重量。 |
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