專利名稱：一種玻纖增強pc復(fù)合材料及其制備方法
一種玻纖增強PC復(fù)合材料及其制備方法本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種玻纖增強PC復(fù)合材料及其制備方法。聚碳酸酯(PC)是常見的工程塑料，在與玻璃纖維摻混后的制成品表面容易產(chǎn)生 浮纖、流紋和水花等外觀缺陷。這與聚碳酸酯固有的特性有關(guān)，即結(jié)構(gòu)決定性能。國外大 公司都有成熟的配方和生產(chǎn)工藝，在市場上比較常見的有沙特SABIC公司的500R、3412R、 3413R，韓國三星公司的GP4130G、GP4230G、GP4330G被廣泛用在家用電器、汽車配件領(lǐng)域。 這些牌號的PC+玻纖的制品表面玻纖分散均勻，國內(nèi)改性廠家PC+玻纖制品表面玻纖分散 不均勻，容易團聚，即表面的玻纖呈花斑狀分布。手機外殼材料目前主要使用三星公司CF3100，CF3200, CF3300, CF3400等。日本 帝人公司的G3310M和SABIC公司的500R均因為韌性原因，不能使用在手機外殼上，而三星 公司的PC+玻纖使用了獨特配方和生產(chǎn)工藝，在手機外殼的使用量遠大于其他改性塑料廠 家。三星公司使用了特殊訂制的短玻纖，特殊生產(chǎn)工藝流程，因而原材料成本特別高。而國 內(nèi)的改性廠家卻苦于技術(shù)不成熟和受到設(shè)備的限制，玻纖增強PC復(fù)合材料一直難以達到 韌性、強度和表面光潔度均衡。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種韌性好、強度高，表面光潔度好的玻纖增強 PC復(fù)合材料。本發(fā)明另一個要解決的技術(shù)問題是提供一種上述玻纖增強PC復(fù)合材料的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種玻纖增強PC復(fù)合材料， 按重量百分比由以下組分組成聚碳酸酯45 61%飽和聚酯5 20%增韌劑3 4%熱穩(wěn)定劑0.1 0.3%潤滑劑0.7 1.1%玻璃纖維25 35%。所述的聚碳酸酯為中粘或低粘聚碳酸酯，重均分子量為19000至25000之間；所述
的飽和聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯。所述的增韌劑為乙烯-丙烯酸甲酯和馬來酸酐的接枝Ρ0Ε，所述接枝POE按重量百 分比由以下組分組成乙烯0·5—1·5%
丙烯酸甲酯0.5—1.5%馬來酸酐0.5—1.5%POE95. 5%—98. 5。所述的熱穩(wěn)定劑為N，N'-雙_(3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺。所述的潤滑劑為改性的脂肪酸酰胺，所述的改性脂肪酸酰胺由乙撐雙硬脂酸酰胺 和硅氧烷潤滑劑復(fù)配，兩者的比例是2. 8 3. 2 1。所述的玻璃纖維為短玻纖，直徑為4 17微米。以上所述玻纖增強PC復(fù)合材料，按重量百分比可以由以下組分組成聚碳酸酯45 51%飽和聚酯10 20%增韌劑3 4%熱穩(wěn)定劑0.1 0.3%潤滑劑0.8 1.0%玻璃纖維25 35%。一種上述玻纖增強PC復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟(1)按上述的組分稱取聚碳酸酯、飽和聚酯、增韌劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、玻璃纖 維；(2)將聚碳酸酯、飽和聚酯、增韌劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑中速混合；(3)將步驟(2)中混好的原料與玻璃纖維摻混，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融擠出，造粒。以上所述的制備方法，聚碳酸酯、飽和聚酯、增韌劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑在中速混合 器中的混合時間為3-7分鐘；雙螺桿擠出機工藝條件為雙螺桿擠出機一區(qū)溫度為180 260°C，二區(qū)溫度為180 260°C，三區(qū)溫度為180 260°C，四區(qū)溫度為180 260°C，五區(qū) 180 260°C，混合料在螺桿中輸送時間為1 2分鐘。以上所述的制備方法，所述的增韌劑為乙烯_丙烯酸甲酯和馬來酸酐的接枝Ρ0Ε， 所述接枝POE的制備方法是按以下重量百分比稱取原料，乙烯0·5—1·5%丙烯酸甲酯0.5—1· 5%馬來酸酐0.5—1.5%POE95. 5% —98. 5 ；稱好的原料先在中速混合機中混合5分鐘，然后通過螺桿直徑為35毫米，螺桿長 徑比為40 1的雙螺桿擠出機擠出，擠出溫度為165°C至175°C，擠出機轉(zhuǎn)速為190至210
轉(zhuǎn)/分。本發(fā)明通過短纖、自制潤滑劑、飽和聚酯復(fù)配使用，所制備的玻纖增強PC復(fù)合材 料韌性好、強度高，表面光潔度好，成功的解決了強度、韌性和玻纖分散難以均衡的難題。本發(fā)明中所用聚碳酸酯，優(yōu)先選擇雙酚A型聚碳酸酯，且為中低粘PC，重均分子量 為19000至25000之間。不選擇其他聚碳酸酯是因為中低粘PC流動性良好且韌性較好，有利于玻纖在聚碳酸酯熔體中分散和分布。在這里，中粘PC的熔融指數(shù)為8-15克/10分鐘， 低粘PC熔融指數(shù)為15-25克/10分鐘的聚碳酸酯。本發(fā)明中所用飽和聚酯優(yōu)先選擇聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，因其價格低廉易 得，且與聚碳酸酯的相容性好，沒有采用PBT的原因是PET的熱變形溫度比PBT，在手機外殼 噴油后過高溫烤爐不容易變形。添加PET在配方中可以降低配方體系的黏度，從而提高表 面光澤度，而且PET強度比PBT強度高，進而增加整個配方體系的強度。 本發(fā)明中的增韌劑為自制增韌劑，具體結(jié)構(gòu)為乙烯_丙烯酸甲酯和馬來酸酐的接 枝Ρ0Ε，通過雙螺桿熔融接枝制得。其組分和制備方法如下稱取乙烯(1. 5%，重量百分比， 下同)、丙烯酸甲酯(1. 5% )、馬來酸酐(1. 5% )、POE(95. 5% )，在中速混合機中混合5分 鐘，然后通過螺桿直徑為35毫米，螺桿長徑比為40 1的雙螺桿擠出機擠出，擠出溫度為 170°C，擠出機轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分。本發(fā)明中的熱穩(wěn)定劑為德國克萊恩產(chǎn)抗氧劑P-EPQ (四_ (2，4- 二叔丁基苯基)-4， 4’ -聯(lián)苯基雙亞磷酸酯)。此熱穩(wěn)定劑在聚碳酸酯品中的熱穩(wěn)定效果非常好。本發(fā)明中的潤滑劑為自制潤滑劑。選擇市場上通用的乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)，加 上對聚碳酸酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)都有良好潤滑性能的添加劑硅氧烷潤滑劑 LX-1，兩者的比例是EBS LX-I = 3 1，經(jīng)過實踐得知，這個比例的潤滑劑使得短纖更容 易分散在熔體中。所采用的玻璃纖維的直徑為4 17微米。在本發(fā)明中使用了短玻纖。因PC與 PET的黏度都比較大，長玻纖在黏度較大的熔體中分散和分布不容易，使用短玻纖在自制潤 滑劑的幫助下可以更好的分散和分布。本發(fā)明玻纖增強PC復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟(1)按照重量份數(shù)稱取稱取聚碳酸酯、飽和聚酯、自制增韌劑、熱穩(wěn)定劑、自制潤滑 劑中速混合；(2)聚碳酸酯、飽和聚酯、自制增韌劑、熱穩(wěn)定劑、自制潤滑劑中速混合；(3)將步驟(2)混好的原料與玻璃纖維摻混，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融擠出，造粒；雙 螺桿擠出機工藝條件為雙螺桿擠出機一區(qū)溫度為180 260°C，二區(qū)溫度為180 260°C， 三區(qū)溫度為180 260°C，四區(qū)溫度為180 260°C，五區(qū)180 260°C，混合料在螺桿中輸 送時間為1 2分鐘。以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作詳細(xì)的說明聚碳酸(PC)的分子量22000-25000，韓國三養(yǎng)產(chǎn)3020粉；飽和聚酯為江蘇三房巷產(chǎn)CZ-5011 ；自制增韌劑為乙烯-丙烯酸甲酯和馬來酸酐的接枝POE ；自制潤滑劑為國產(chǎn)的EBS LX-I = 3 1 ；熱穩(wěn)定劑為德國產(chǎn)克萊恩產(chǎn)抗氧劑P-EPQ ；玻璃纖維為巨石集團生產(chǎn)的，牌號為534A。實施例UfPC 3020粉重量百分比(下同)為61 %，飽和聚酯CZ5011為5%，熱穩(wěn) 定劑P-EPQ為0.3%，自制增韌劑乙烯-丙烯酸甲酯和馬來酸酐的接枝POE為3%，自制潤滑 劑0. 7%，在中速攪拌機中混合5分鐘，再與30%的玻纖摻混，經(jīng)過熔融溫度為200--260°C 雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200°C，二區(qū)240°C，三區(qū)255°C，四區(qū)260°C，五區(qū)245°C，混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘。實施例2，將PC 3020粉重量百分比(下同)為56%，飽和聚酯CZ5011為10%， 熱穩(wěn)定劑P-EPQ為0. 3%，自制增韌劑乙烯-丙烯酸甲酯和馬來酸酐的接枝POE為3%， 自制潤滑劑0. 7%，在中速攪拌機中混合5分鐘，再與30%的玻纖摻混，經(jīng)過熔融溫度為 200—260°C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200°C，二區(qū)240°C，三區(qū) 2550C，四區(qū)260°C，五區(qū)245°C，混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘。實施例3， 將PC 3020粉重量百分比(下同)為51%，飽和聚酯CZ5011為15%， 熱穩(wěn)定劑P-EPQ為0. 3%，自制增韌劑乙烯-丙烯酸甲酯和馬來酸酐的接枝POE為3%， 自制潤滑劑0. 7%，在中速攪拌機中混合5分鐘，再與30%的玻纖摻混，經(jīng)過熔融溫度為 200—260°C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200°C，二區(qū)240°C，三區(qū) 255°C，四區(qū)260°C，五區(qū)245°C，停留時間為90秒鐘。實施例4，將PC 3020粉重量百分比(下同)為45. 9%，飽和聚酯CZ5011為20%， 熱穩(wěn)定劑P-EPQ為0.3%，自制增韌劑乙烯-丙烯酸甲酯和馬來酸酐的接枝POE為3 %， 自制潤滑劑0. 8%，在中速攪拌機中混合5分鐘，再與30%的玻纖摻混，經(jīng)過熔融溫度為 200—260°C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200°C，二區(qū)240°C，三區(qū) 2550C，四區(qū)260°C，五區(qū)245°C，混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘。實施例5，將PC 3020粉重量百分比(下同)為50. 8%，飽和聚酯CZ5011為15%， 熱穩(wěn)定劑P-EPQ為0.3%，自制增韌劑乙烯-丙烯酸甲酯和馬來酸酐的接枝POE為3 %， 自制潤滑劑0. 9%，在中速攪拌機中混合5分鐘，再與30%的玻纖摻混，經(jīng)過熔融溫度為 200—260°C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200°C，二區(qū)240°C，三區(qū) 2550C，四區(qū)260°C，五區(qū)245°C，混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘。實施例6，將PC 3020粉重量百分比(下同)為49. 7%，飽和聚酯CZ5011為15%， 熱穩(wěn)定劑P-EPQ為0.3%，自制增韌劑乙烯-丙烯酸甲酯和馬來酸酐的接枝POE為4%， 自制潤滑劑1.0%，在中速攪拌機中混合5分鐘，再與30%的玻纖摻混，經(jīng)過熔融溫度為 200—260°C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200°C，二區(qū)240°C，三區(qū) 2550C，四區(qū)260°C，五區(qū)245°C，混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘。實施例7，將PC 3020粉重量百分比(下同)為50. 7%，飽和聚酯CZ5011為15%， 熱穩(wěn)定劑P-EPQ為0.3%，自制增韌劑乙烯-丙烯酸甲酯和馬來酸酐的接枝POE為3%， 自制潤滑劑1.0%，在中速攪拌機中混合5分鐘，再與30%的玻纖摻混，經(jīng)過熔融溫度為 200—260°C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200°C，二區(qū)240°C，三區(qū) 255°C，四區(qū)260°C，五區(qū)245°C，混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘。性能評價方式及實行標(biāo)準(zhǔn)將上述7個實施例完成造粒的粒子在130-150°C的鼓風(fēng)烘箱中干燥4_ 6小時， 再將干燥的粒子在80T注塑機上注塑制樣，制樣過程中保持模溫在70- 100°C之間。拉伸強度按GB/T 1040標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗。，試樣類型為I型，樣條尺寸(mm) 170(長)X (20士0. 2)(端部寬度)X (4士0. 2)(厚度)，拉伸速度為50mm/min ； 彎曲強度和彎曲模量按GB 9341/T標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗。試樣類型為試樣尺寸(mm) (80士2) X (10士0. 2) X (4士0. 2)，彎曲速度為 20mm/min ；缺 口沖擊強度按 GB/T 1043 標(biāo)準(zhǔn) 進行檢驗。試樣類型為I型，試樣尺寸(mm) (80士2) X (10士0.2) X (4士0.2)；缺口類型為A類，缺口剩余厚度為3. 2mm ；熱變形溫度按GB/T 1634. 2標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗，負(fù)載為1. 80MPa. 跨距為100mm。 實施例1-7原料重量份數(shù)及制成的復(fù)合材料性能表 在本發(fā)明中通過短纖、自制潤滑劑、飽和聚酯復(fù)配使用可以達到高強度、高韌性、 高光澤的效果。當(dāng)不使用飽和聚酯時，PC+30% GF的拉伸強度只能達到100MPA，而使用飽 和聚酯后拉伸強度很容易達到130MPa.市場上常見的增韌劑只針對某一樹脂有很好的增 韌效果，而對PC/PET合金的增韌效果則不理想，自制增韌劑則根據(jù)PC/PET合金的特性，通 過熔融擠出制得對PC/PET合金增韌效果非常優(yōu)異的增韌劑，同時對拉伸強度和彎曲模量 影響很小。使用短玻纖流動性好，在產(chǎn)品中容易分散，使制成品表面光潔度優(yōu)異。綜合上面的數(shù)據(jù)，實施例6數(shù)據(jù)最好.為本發(fā)明的核心數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用中低粘聚碳酸酯，添加飽和聚酯、自制增韌劑、熱穩(wěn)定劑、自制潤滑劑、短玻璃纖維等助劑對普通中低粘聚碳酸酯進行改性；其中添加飽和聚酯劑可增加復(fù)合材料 的強度和流動性，并降低整個配方的成本，使制造的復(fù)合才有很強的競爭優(yōu)勢；自制增韌劑 使得復(fù)合材料在打螺釘時不開裂，并能保證手機在后續(xù)加工噴油時不爆裂；熱穩(wěn)定劑可防 止制成品顏色不發(fā)黃或顏色不變色；自制潤滑劑使玻纖更容易分散在復(fù)合材料中，制成品 更光潔；玻璃纖使復(fù)合材料有很高的強度和韌性，達到手機材料的強度需求。上述主原料、 助劑均為市售商品，降低了生產(chǎn)成本，使制得的產(chǎn)品極具競 爭優(yōu)勢。其中自制增韌劑使用的 設(shè)備可用螺桿直徑為35毫米的雙螺桿擠出機，每個改性廠都使用該型號設(shè)備做試驗或小 批量生產(chǎn)，不需要額外增加設(shè)備。自制潤滑劑時使用到高速混合機，將兩種潤滑劑按照比例 在高速混合機中混勻，也可借用批量生產(chǎn)的設(shè)備，因而不用額外增加成本。
本發(fā)明制備生產(chǎn)工藝簡單可控，生產(chǎn)易操作，該材料可廣泛用于電子電器、家電和 汽車配件等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
一種玻纖增強PC復(fù)合材料，其特征在于，按重量百分比由以下組分組成聚碳酸酯45～61％飽和聚酯5～20％增韌劑 3～4％熱穩(wěn)定劑0.1～0.3％潤滑劑 0.7～1.1％玻璃纖維25～35％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻纖增強PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚碳酸酯為中粘或 低粘聚碳酸酯，重均分子量為19000至25000之間；所述的飽和聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻纖增強PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的增韌劑為乙烯_丙 烯酸甲酯和馬來酸酐的接枝P0E，所述接枝P0E按重量百分比由以下組分組成乙烯丙烯酸甲酉丨 馬來酸酐 P0E0. 5—1. 5% 0. 5—1. 5% 0. 5—1. 5%95. 5% —98. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻纖增強PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的熱穩(wěn)定劑為N， N'-雙_(3_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻纖增強PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的潤滑劑為改性的脂 肪酸酰胺，所述的改性脂肪酸酰胺由乙撐雙硬脂酸酰胺和硅氧烷潤滑劑復(fù)配，兩者的比例 是 2. 8 3. 2 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻纖增強PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的玻璃纖維為短玻纖， 直徑為4 17微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻纖增強PC復(fù)合材料，其特征在于，按重量百分比由以下組分 組成聚碳酸酯45 51%飽和聚酯10 20%增韌劑3 4%熱穩(wěn)定劑0.1 0.3%潤滑劑0.8 1.0%玻璃纖維25 35%。
8.—種權(quán)利要求1所述的玻纖增強PC復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)按權(quán)利要求1所述的組分稱取聚碳酸酯、飽和聚酯、增韌劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、玻 璃纖維；(2)將聚碳酸酯、飽和聚酯、增韌劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑中速混合；(3)將步驟(2)中混好的原料與玻璃纖維摻混，經(jīng)雙螺桿擠出機熔融擠出，造粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，聚碳酸酯、飽和聚酯、增韌劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑在中速混合器中的混合時間為3-7分鐘；雙螺桿擠出機工藝條件為雙螺桿擠出 機一區(qū)溫度為180 260°C，二區(qū)溫度為180 260°C，三區(qū)溫度為180 260°C，四區(qū)溫度 為180 260°C，五區(qū)180 260°C，混合料在螺桿中輸送時間為1 2分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述的增韌劑為乙烯_丙烯酸甲酯 和馬來酸酐的接枝P0E，所述接枝P0E的制備方法是按以下重量百分比稱取原料， 乙烯0.5—1.5%丙烯酸甲酯0.5-1.5%馬來酸酐0.5—1.5%P0E95. 5% —98. 5 ；稱好的原料先在中速混合機中混合5分鐘，然后通過螺桿直徑為35毫米，螺桿長徑比 為40 1的雙螺桿擠出機擠出，擠出溫度為165°C至175°C，擠出機轉(zhuǎn)速為190至210轉(zhuǎn)/
全文摘要
本發(fā)明公開了一種玻纖增強PC復(fù)合材料及其制備方法。玻纖增強PC復(fù)合材料按重量百分比由以下組分組成聚碳酸酯45～61％，飽和聚酯5～20％，增韌劑3～4％，熱穩(wěn)定劑0.1～0.3％，潤滑劑0.7～1.1％，玻璃纖維25～35％。本發(fā)明通過玻璃纖維、潤滑劑、飽和聚酯的復(fù)配使用，所制備的玻纖增強PC復(fù)合材料韌性好、強度高，表面光潔度好，成功的解決了強度、韌性和玻纖分散難以均衡的難題。
文檔編號C08L67/02GK101875772SQ20101022788
公開日2010年11月3日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者徐東, 徐永, 李小波 申請人:深圳市科聚新材料有限公司