一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料及其制备方法和应用
阅读：647发布：2023-01-23
专利汇可以提供一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种耐 电压 耐 电弧 耐老化高性能玻纤增强PC 复合材料 ，其原料配方由PC、玻纤、抗 氧 剂、抗氧剂、增韧剂、绝缘剂组成。本发明的一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料具有高抗冲、耐磨、耐高电压、耐电弧等优良的绝缘的性能，尤其表现出良好的耐老化性能，产品耐电压性能达35MV/m，耐电弧性能达253 MV/m，表面 电阻 率 高达1018Ω·M，尤其适用于仪表仪器 外壳 、航空 航天器 内饰件、 汽车 内饰件、 船舶 内饰件、电器外壳、运动器材、医疗器械制造中的应用。，下面是一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料及其制备方法和应用专利的具体信息内容。
一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料及其制
备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及玻纤增强PC复合材料领域，具体涉及一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
[0002] 聚碳酸酯（PC）是一种综合性能优越的工程塑料，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料，具有优异的冲击韧性、尺寸稳定性、电气绝缘性、耐蠕变性、耐候性、透明性和无毒性等优点，目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，随着改性研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域、但它也存在一些缺点，如易产生静电、易老化、加工流动性差、强度低、易于应力开裂、对缺口比较敏感以及耐磨性欠佳等。
[0003] 玻璃纤维（GF）具有拉伸强度高、弹性系数高、吸收冲击能量大、耐化学性佳、吸水性小、耐热性好、加工性佳、价格低廉等特性，属典型的优良产品，主要用作电绝缘材料、工业过滤材料、防腐、防潮、隔热、隔音、减震材料。还可作为多种工业制品的增强材料。
[0004] 玻璃纤维增强聚碳酸酯作为一种具有前沿技术特点的优良产品，其拥有强度高、耐化学性优异等显著优点，对于该产品的开发研究具有重要的市场价值，对促进国民经济的发展起到重要作用。但现有的玻纤增强聚碳酸酯复合材料表面的耐电压、电弧、电阻性能过低。当这种材料被用于生产精密仪器外壳和零部件、电器外壳时，绝缘性能不能达到相关行业标准的要求，产品内部的电子元件极易为高压电弧所击穿而损坏。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种耐电压耐电弧且耐老化的的玻纤增强PC复合材料。
[0006] 本发明的另一目的是提供一种可大规模推广、提高上述玻纤增强PC复合材料性能的制备方法。
[0007] 本发明的另一目的是提供一种上述玻纤增强PC复合材料的应用。
[0008] 一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
[0009] PC 71-93份；
[0010] 玻纤 5-15份；
[0012] 抗氧剂UV234 0.1-1份；
[0013] 增韧剂TLE-205H 0.5-1份；
[0014] 绝缘剂PTFE 1-10份；
[0015] 所述抗氧剂K21为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂，所述增韧剂TLE-205H为东莞市铨盛化工有限公司所产的高效增韧剂TFL-205H。
[0016] 上述原料中，PC和玻纤可选用市售产品实现。
[0017] 上述原料中，复合抗氧剂k21为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂，可提高玻纤增强PC复合材料的加工稳定性、抗氧化性能，从而防止产品老化破损，延长产品的使用寿命
[0018] 上述原料中抗氧剂UV-234可选用任一种市售产品，高效防老化剂, 能吸收紫外光, 具有色浅、无毒、相容性好、迁移性小、易于加工等特点。它对聚合物有最大的保护作用, 并有助于减少色泽, 同时延缓泛黄和阻滞物理性能损失。与上述的抗氧剂K21协同作用，可大幅提升本发明玻纤增强PC复合材料的耐老化性能，延长产品使用寿命。
[0019] 上述增韧剂TLE-205H为东莞市铨盛化工有限公司所产，其结晶度低，相容性好，可将玻纤增强PC复合材料的抗冲击强度提升1-4倍,产品的洛氏硬度也提高至122。
[0021] 发明人在研究中发现，将增韧剂TLE-205H和绝缘剂PTFE同时引入玻纤增强PC复合材料中，二者协效可大幅提升玻纤增强PC复合材料的绝缘性能,使本发明最高可抵受35MV/18
m电压，表面电阻率高达10 Ω·M，实际使用中不易为高压电弧所击穿。这一技术效果并未见记载于现有的技术中。
m电压，表面电阻率高达10 Ω·M，实际使用中不易为高压电弧所击穿。这一技术效果并未见记载于现有的技术中。
[0022] 上述一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料的制备方法，其具体包括如下步骤：按上述原料比例将PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在240-290℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。
[0023] 所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为30-50分钟。所述搅拌机的转速为650-1300转/分。
[0024] 提高搅拌机的转速可使各原料组分混合更充分从而获得质地均匀的产品。但对于某些原料来说，过慢的搅拌速度难以使其充分混合，过高的搅拌转速容易导致其自身结构的裂解。上述搅拌机的转速是发明人根据本发明各种原料组分的物性而优选的，在此范围内，既能保证原料的各组分能够混合均匀，又能有效防止原料发生裂解而失效。所述反复搅拌是指交替改变搅拌机的搅拌方向，如此便能够在不增加转速的情况下进一步促进各原料组分的混合。本发明的熔炼温度是根据各类原料的性质选定的，在该温度范围内，各类原料均可熔化彻底而得以充分混融，不因温度过低而熔融混炼不彻底，且不易因温度过高而裂解、变质。原料只有得到充分混融结合，才能协同作用获得本发明所追求的优质性能。
[0025] 所述双螺旋挤出机的转速为250-600转/分。
[0026] 所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为60-75℃。
[0027] 由于产品的性质不同，其冷却水温也各不一致。一般来说，升高水槽内的水温能够缩减粒料间的空隙使其不易碎裂，但过高的水温将导致粒料粘结，影响产品品质及外观。因此在本发明中，设计人根据双螺旋挤出机的转速、熔体的性质设计出上述的水槽水温范围，在该温度范围内生产出的本发明产品粒料间隙适中、不易粘结，具有良好的加工性能。
[0028] 所述切粒机的转速为600-900转/分。
[0029] 本发明设计人在研究实践中发现，切粒机转速过高会使粒料体积过小在后续的拉条工序中容易断裂，而切粒机转速过慢时则会是粒料肥大，影响最终粒料美观的同时还会加大粒料应用中的加工难度。而每一种成分的粒料均有其适宜的粒料大小，对于本发明而言，600-900转/分的切粒机的转速能够最大程度地提升本发明产品的外观及加工性能。
[0030] 对产品的各项测试表明，本发明的一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料具有高抗冲、耐磨、耐高电压、耐电弧等优良的绝缘的性能，尤其表现出良好的抗静电效果，产品耐电压性能达35MV/m，耐电弧性能达253 MV/m，表面电阻率高达1015Ω·M，尤其适用于由上表及表四可见，本实施例所提供的耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料具有较强的耐电压、耐电弧性能，表面电阻率高，不易被高电压击穿，具有良好的绝缘性能。同时，本实施例的玻纤增强PC复合材料还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
具体实施方式
[0031] 为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述：
[0032] 实施例1
[0033] 本实施例提供一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
[0034] PC 73.3份；
[0035] 玻纤 15份；
[0036] 抗氧剂K21 0.2份；
[0037] 抗氧剂UV234 1份；
[0038] 增韧剂TLE-205H 0.5份；
[0039] 绝缘剂PTFE 10份；
[0040] 所述抗氧剂K21为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂，所述增韧剂TLE-205H为东莞市铨盛化工有限公司所产的高效增韧剂TFL-205H。
[0041] 上述PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE均采用市售产品。为增强产品性能，各原料组分纯度都应尽可能高。
[0042] 上述一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料的制备方法，其具体包括如下步骤：按上述原料比例将PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在260℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。
[0043] 所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为40分钟。所述搅拌机的转速为680转/分。
[0044] 所述双螺旋挤出机的转速为400转/分。
[0045] 所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为65℃。
[0046] 所述切粒机的转速为650转/分。
[0047] 将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表1所示：
[0048] 表1 实施例1的性能测试结果
[0049]
[0050] 由上表及表四可见，本实施例所提供的耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料具有较强的耐电压、耐电弧性能，表面电阻率高，不易被高电压击穿，具有良好的绝缘性能。同时，本实施例的玻纤增强PC复合材料还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
[0051] 实施例2
[0052] 本实施例提供一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
[0053] PC 91.9份；
[0054] 玻纤 5份；
[0055] 抗氧剂K21 1份；
[0056] 抗氧剂UV234 0.1份；
[0057] 增韧剂TLE-205H 1份；
[0058] 绝缘剂PTFE 1份；
[0059] 所述抗氧剂K21为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂，所述增韧剂TLE-205H为东莞市铨盛化工有限公司所产的高效增韧剂TFL-205H。
[0060] 上述PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE均采用市售产品。为增强产品性能，各原料组分纯度都应尽可能高。
[0061] 上述一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料的制备方法，其具体包括如下步骤：按上述原料比例将PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在240℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。
[0062] 所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为50分钟。所述搅拌机的转速为650转/分。
[0063] 所述双螺旋挤出机的转速为600转/分。
[0064] 所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为75℃。
[0065] 所述切粒机的转速为600转/分。
[0066] 将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表2所示：
[0067] 表2 实施例2的性能测试结果
[0068]
[0069] 由上表及表7可见，本实施例所提供的耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料具有较强的耐电压、耐电弧性能，表面电阻率高，不易被高电压击穿，具有良好的绝缘性能。同时，本实施例的玻纤增强PC复合材料还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
[0070] 实施例3
[0071] 本实施例提供一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
[0072] PC 91.9份；
[0073] 玻纤 5份；
[0074] 抗氧剂K21 1份；
[0075] 抗氧剂UV234 0.1份；
[0076] 增韧剂TLE-205H 1份；
[0077] 绝缘剂PTFE 1份；
[0078] 所述抗氧剂K21为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂，所述增韧剂TLE-205H为东莞市铨盛化工有限公司所产的高效增韧剂TFL-205H。
[0079] 上述PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE均采用市售产品。为增强产品性能，各原料组分纯度都应尽可能高。
[0080] 上述一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料的制备方法，其具体包括如下步骤：按上述原料比例将PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在290℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。
[0081] 所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为30分钟。所述搅拌机的转速为1300转/分。
[0082] 所述双螺旋挤出机的转速为600转/分。
[0083] 所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为60℃。
[0084] 所述切粒机的转速为900 转/分。
[0085] 将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表3所示：
[0086] 表3 实施例3的性能测试结果
[0087]
[0088] 由上表及表7可见，本实施例所提供的耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料具有较强的耐电压、耐电弧性能，表面电阻率高，不易被高电压击穿，具有良好的绝缘性能。同时，本实施例的玻纤增强PC复合材料还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
[0089] 实施例4
[0090] 本实施例提供一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
[0091] PC 71份；
[0092] 玻纤 9份；
[0093] 抗氧剂K21 0.4份；
[0094] 抗氧剂UV234 0.1份；
[0095] 增韧剂TLE-205H 0.6份；
[0096] 绝缘剂PTFE 9份；
[0097] 所述抗氧剂K21为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂，所述增韧剂TLE-205H为东莞市铨盛化工有限公司所产的高效增韧剂TFL-205H。
[0098] 上述PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE均采用市售产品。为增强产品性能，各原料组分纯度都应尽可能高。
[0099] 上述一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料的制备方法，其具体包括如下步骤：按上述原料比例将PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在259℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。
[0100] 所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为45分钟。所述搅拌机的转速为780转/分。
[0101] 所述双螺旋挤出机的转速为560转/分。
[0102] 所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为75℃。
[0103] 所述切粒机的转速为600转/分。
[0104] 将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表4所示：
[0105] 表4 实施例4的性能测试结果
[0106]
[0107] 由上表及表7可见，本实施例所提供的耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料具有较强的耐电压、耐电弧性能，表面电阻率高，不易被高电压击穿，具有良好的绝缘性能。同时，本实施例的玻纤增强PC复合材料还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
[0108] 实施例5
[0109] 本实施例提供一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
[0110] PC 93份；
[0111] 玻纤 11份；
[0112] 抗氧剂K21 0.9份；
[0113] 抗氧剂UV234 0.7份；
[0114] 增韧剂TLE-205H 0.8份；
[0115] 绝缘剂PTFE 4份；
[0116] 所述抗氧剂K21为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂，所述增韧剂TLE-205H为东莞市铨盛化工有限公司所产的高效增韧剂TFL-205H。
[0117] 上述PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE均采用市售产品。为增强产品性能，各原料组分纯度都应尽可能高。
[0118] 上述一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料的制备方法，其具体包括如下步骤：按上述原料比例将PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在259℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。
[0119] 所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为45分钟。所述搅拌机的转速为780转/分。
[0120] 所述双螺旋挤出机的转速为560转/分。
[0121] 所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为75℃。
[0122] 所述切粒机的转速为600转/分。
[0123] 将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表5所示：
[0124] 表5 实施例5的性能测试结果
[0125]
[0126] 由上表及表7可见，本实施例所提供的耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料具有较强的耐电压、耐电弧性能，表面电阻率高，不易被高电压击穿，具有良好的绝缘性能。同时，本实施例的玻纤增强PC复合材料还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
[0127] 实施例6
[0128] 本实施例提供一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
[0129] PC 86份；
[0130] 玻纤 13份；
[0131] 抗氧剂K21 0.8份；
[0132] 抗氧剂UV234 0.3份；
[0133] 增韧剂TLE-205H 0.8份；
[0134] 绝缘剂PTFE 6份；
[0135] 所述抗氧剂K21为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂，所述增韧剂TLE-205H为东莞市铨盛化工有限公司所产的高效增韧剂TFL-205H。
[0136] 上述PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE均采用市售产品。为增强产品性能，各原料组分纯度都应尽可能高。
[0137] 上述一种耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料的制备方法，其具体包括如下步骤：按上述原料比例将PC、玻纤、抗氧剂K21、抗氧剂UV234、增韧剂TLE-205H、绝缘剂PTFE装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在278℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料。
[0138] 所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为45分钟。所述搅拌机的转速为988转/分。
[0139] 所述双螺旋挤出机的转速为358转/分。
[0140] 所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为75℃。
[0141] 所述切粒机的转速为600转/分。
[0142] 将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表6所示：
[0143] 表6 实施例6的性能测试结果
[0144]
[0145] 由上表及表7可见，本实施例所提供的耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料具有较强的耐电压、耐电弧性能，表面电阻率高，不易被高电压击穿，具有良好的绝缘性能。同时，本实施例的玻纤增强PC复合材料还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
[0146] 表7实施例1-实施例6的耐电压耐电弧耐老化高性能玻纤增强PC复合材料性能测试结果
[0147]
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