本發(fā)明涉及再生聚碳酸酯復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種耐磨再生PC/POK合金材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：PC(聚碳酸酯)是幾乎無色的玻璃態(tài)的無定形聚合物，有很好的光學(xué)特性。PC作為一種綜合性能優(yōu)越的工程塑料，其具有優(yōu)異的沖擊韌性，良好的尺寸穩(wěn)定性和電氣絕緣性，廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、建筑、光盤、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，但同時隨著其用量與應(yīng)用范圍的迅速擴(kuò)大，廢棄的塑料制品對環(huán)境也帶來了極大的負(fù)面作用。聚碳酸酯作為一種綜合性能優(yōu)良的非晶型熱塑性樹脂，在工程塑料中的用量僅次于聚酰胺，常用于制作墻壁開關(guān)、開關(guān)面板等高光亮度制件。廢棄的聚碳酸酯材料，由于其長期使用以及老化等因素的影響，一般其物理力學(xué)等性能都發(fā)生了一定程度的損害，特別是缺口沖擊性能都較差。在回收利用這些廢棄的聚碳酸酯樹脂時，為了保證材料的韌性一般都要添加一定量的增韌劑成分，一定量的增韌劑既能提高回收PC的缺口沖擊強(qiáng)度，同時還能降低PC發(fā)生內(nèi)應(yīng)力開裂的風(fēng)險(xiǎn)。但增韌劑的使用會導(dǎo)致PC材料的硬度降低，材料的耐刮擦性能會受到一定的損害，特別是墻壁開關(guān)、開關(guān)面板等電器制件需要較好的耐刮擦效果，再生PC無法滿足其對于高沖擊、高耐刮擦性能的要求。申請公布號為CN103554885A(申請?zhí)枮?01310510397.4)的中國發(fā)明專利申請公開了一種耐磨聚碳酸酯水杯殼體材料及其制備方法，該材料由以下重量份的原材料制成：聚碳酸酯500-520、聚四氟乙烯24-28、抗氧劑10101-2、月桂酸鈣3-4、硬脂酸2-3、氧化聚乙烯蠟10-12、鈦白粉12-15、抗氧劑5650.9-1.1、檸檬酸三丁酯4-5、聚異丁烯3-4、助劑10-12。該發(fā)明制備的耐磨聚碳酸酯材料具有較好的耐磨性、摩擦系數(shù)低、強(qiáng)度高、表面光潔度好、成型穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但其抗沖擊性一般，全新料的缺口沖擊強(qiáng)度才370J/m，無法滿足薄壁墻壁開關(guān)等對于材料韌性的要求。申請公布號為CN103509327A(申請?zhí)枮?01310468821.3)的中國發(fā)明專利申請公開了一種耐磨性聚碳酸酯材料。該材料由以下重量比原料組成：聚碳酸酯83-103，硅油3.0-7.0，抗氧劑0.8-1.2，分散潤滑劑0.8-1.2；最優(yōu)選原料組成為：聚碳酸酯93，硅油5.0，抗氧劑1.0，分散潤滑劑1.0。所制備的耐磨材料力學(xué)性能能夠達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，并且能夠極大提高聚碳酸酯材料的耐磨性能，使聚碳酸酯材料在使用時提高安全性能。但該發(fā)明只對本發(fā)明材料的力學(xué)性能做了簡單的表征，并未對耐磨性做相應(yīng)表征，無法說明改性后的材料的耐磨性能的改善效果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨再生PC/POK合金材料及其制備方法和應(yīng)用，該材料具有極好的沖擊韌性、良好的阻燃性能以及電氣絕緣性能，同時材料的耐磨性能可得到很好的改善。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種耐磨再生PC/POK合金材料，由以下質(zhì)量百分含量的組分制成：再生聚碳酸酯(PC)70％～90％；聚酮(POK)5％～20％；相容劑2％～5％；阻燃劑2％～5％；抗氧劑0.3％～2％；潤滑劑0.4％～2％；所述的再生聚碳酸酯為破碎共混后的造粒料，其雜質(zhì)的重量百分含量小于等于3％，在300℃/1.2kg條件下的熔體流動速率為10-30g/10min；所述的相容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐。本發(fā)明中，以回收再生聚碳酸酯作為主要基料，引入聚酮POK材料，加入聚乙烯接枝馬來酸酐(PE-g-MAH)系列相容劑，可得到一種耐磨的再生PC/POK合金材料。與其他特定含量的阻燃劑、抗氧劑、潤滑劑的共同作用下，使得本發(fā)明的耐磨再生PC/POK合金材料具有極好的沖擊韌性、良好的阻燃性能以及電氣絕緣性能，同時還具有優(yōu)異的耐刮擦性能。本發(fā)明得到的耐磨再生PC/POK合金材料能夠使再生PC材料得到更好的再利用，提高其自身應(yīng)用價(jià)值，減少其對環(huán)境的污染。以下作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案：所述的再生聚碳酸酯(PC)為破碎共混后的造粒料，其灰分≤3％，且不含玻纖、硅灰石成分，密度為1.19-1.21g/cm3，熔體流動速率MI為10-30g/10min(300℃/1.2kg)。所述的聚酮(POK)選用中等流動性的材料，其材料熔體流動速率MI為40-80g/10min(240℃/2.16kg)，其結(jié)構(gòu)由下述通式I表示：其中，n、m為聚合單元的鏈段數(shù)，n大于m，且n和m均小于1000。所述的相容劑選用聚乙烯接枝馬來酸酐(PE-g-MAH)系列，接枝用聚乙烯采用高密度聚乙烯，相比于低密度聚乙烯，其具有更好的相容性，相容劑采用聚乙烯接枝馬來酸酐，能夠使得再生聚碳酸酯(PC)和聚酮(POK)能夠非常好的融合在一起，從而發(fā)揮出更加優(yōu)異的耐磨性。所述的阻燃劑為溴化聚碳類阻燃劑、溴代三嗪中的一種。溴化聚碳類阻燃劑可選用2,4,6-三溴苯氧基封端四溴雙酚A碳酸酯齊聚物。所述的抗氧劑為抗氧劑1076與抗氧劑168的復(fù)配物，其質(zhì)量比為1:1。所述的潤滑劑為季戊四醇酯、硅酮粉中的一種或兩種。作為優(yōu)選，所述的耐磨再生PC/POK合金材料，由以下質(zhì)量百分含量的組分制成：再生聚碳酸酯(PC)70％～80％；聚酮(POK)5％～20％；相容劑2％～5％；阻燃劑2％～5％；抗氧劑0.3％～2％；潤滑劑0.4％～2％；所述的再生聚碳酸酯為破碎共混后的造粒料，其雜質(zhì)的重量百分含量小于等于3％，在300℃/1.2kg條件下的熔體流動速率為10-30g/10min；所述的相容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐。該質(zhì)量百分含量的組分配比下，具有較為優(yōu)異的力學(xué)性能、阻燃性能和耐刮擦性。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的耐磨再生PC/POK合金材料，由以下質(zhì)量百分含量的組分制成：再生聚碳酸酯(PC)70％～74.9％；聚酮(POK)15％～20％；相容劑3％～5％；阻燃劑4％～5％；抗氧劑0.3％～2％；潤滑劑0.4％～2％；所述的再生聚碳酸酯為破碎共混后的造粒料，其雜質(zhì)的重量百分含量小于等于3％，在300℃/1.2kg條件下的熔體流動速率為10-30g/10min；所述的相容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐。該質(zhì)量百分含量的組分配比下，具有非常優(yōu)異的力學(xué)性能、阻燃性能和耐刮擦性。一種耐磨再生PC/POK合金材料的制備方法，包括以下步驟：1)將再生聚碳酸酯、聚酮、相容劑、阻燃劑、抗氧劑和潤滑劑混合均勻，得到混合物料；2)將步驟1)所得的混合物料通過雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口喂入，經(jīng)擠出、造粒、干燥后即得耐磨再生PC/POK合金材料。作為優(yōu)選，步驟2)中，所述的雙螺桿擠出機(jī)從進(jìn)料到擠出各區(qū)溫度設(shè)置為：一區(qū)：245℃～255℃、二區(qū)：260℃～270℃、三區(qū)：260℃～270℃、四區(qū)：245℃～255℃、五區(qū)：235℃～245℃、六區(qū)：235℃～245℃、七區(qū)：235℃～245℃、八區(qū)：235℃～245℃、九區(qū)：235℃～245℃、模頭：245℃～255℃，螺桿轉(zhuǎn)速450～600rpm。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的雙螺桿擠出機(jī)從進(jìn)料到擠出各區(qū)溫度設(shè)置為：一區(qū)：250℃、二區(qū)：265℃、三區(qū)：265℃、四區(qū)：250℃、五區(qū)：240℃、六區(qū)：240℃、七區(qū)：240℃、八區(qū)：240℃、九區(qū)：240℃、模頭：250℃，螺桿轉(zhuǎn)速550rpm。本發(fā)明耐磨再生PC/POK合金材料具有極好的沖擊韌性、良好的阻燃性能以及電氣絕緣性能，同時材料的耐磨性能可得到很好的改善，非常適合用于制備墻壁開關(guān)、開關(guān)面板等有耐刮擦使用要求的外觀部件，即非常適合用于制備耐刮擦的外觀部件。該發(fā)明不僅能夠獲得一種優(yōu)異性能的耐磨合金材料，還能夠使再生PC材料得到更好的再利用，提高其自身應(yīng)用價(jià)值，減少其對環(huán)境的污染。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明針對逐年增加的廢棄聚碳酸酯材料，由于其長期使用以及老化等因素的影響，物理力學(xué)等性能都發(fā)生了一定程度的損害，特別是缺口沖擊性能都較差，提供了一種回收利用方式。針對采用增韌劑提高再生PC的沖擊性能的同時導(dǎo)致其硬度下降，材料的耐磨性能變差的缺陷，提供了一種再生PC/POK合金的改性方案，該方案通過引入具有極好耐磨性能的聚酮POK材料，同時選用聚乙烯接枝馬來酸酐(PE-g-MAH)系列的相容劑。可使改性后的再生PC/POK材料不僅具有極好的沖擊韌性，還同時兼具極好的耐刮擦效果，該材料具有極好的沖擊韌性、良好的阻燃性能以及電氣絕緣性能，同時材料的耐磨性能可得到很好的改善。能夠使再生PC材料得到更好的再利用，提高其自身應(yīng)用價(jià)值，減少其對環(huán)境的污染，非常適合用于制備墻壁開關(guān)、開關(guān)面板等有耐刮擦使用要求的外觀部件。本發(fā)明耐磨再生PC/POK合金材料的制備方法，采用現(xiàn)有的設(shè)備即可制備，制備簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，具備廣闊的應(yīng)用前景與環(huán)境友好性。具體實(shí)施方式下面通過幾個實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，但本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明中，未特別說明的情況下，份均指重量份。實(shí)施例1～10：實(shí)施例1～10涉及一種耐磨再生PC/POK合金材料，該材料的各配方組分含量如表1所示；其中，再生PC-1樹脂選用MI在10-20范圍內(nèi)的再生樹脂造粒料(破碎共混后的造粒料，其雜質(zhì)的重量百分含量小于等于3％，在300℃/1.2kg條件下的熔體流動速率為10-20g/10min)，再生PC-2樹脂選用MI在20-30范圍內(nèi)的再生樹脂造粒料(破碎共混后的造粒料，其雜質(zhì)的重量百分含量小于等于3％，在300℃/1.2kg條件下的熔體流動速率為20-30g/10min)；聚酮POK選用中等流動的M330A(韓國HYOSUNG公司)，其MI為60g/10min(240℃/2.16KG)；相容劑選用佳易容(南通日之升)PE-g-MAH系列CMG9804相容劑；阻燃劑選用美國大湖公司的BC58(溴化聚碳類阻燃劑，2,4,6-三溴苯氧基封端四溴雙酚A碳酸酯齊聚物)；抗氧劑選用Ciba公司的Iraanox1076和Iraanox168的復(fù)配物，其質(zhì)量比為1:1；潤滑劑采用PETS為市售季戊四醇酯。其制備步驟如下：1)將再生聚碳酸酯、聚酮樹脂、相容劑、阻燃劑、抗氧劑和潤滑劑采用高混機(jī)混合均勻，得到混合物料；2)將步驟1)所得的混合物料通過雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口喂入，經(jīng)擠出、造粒、干燥后即得耐磨再生PC/POK合金材料。所用雙螺桿擠出機(jī)溫度設(shè)置為：一區(qū)：250℃、二區(qū)：265℃、三區(qū)：265℃、四區(qū)：250℃、五區(qū)：240℃、六區(qū)：240℃、七區(qū)：240℃、八區(qū)：240℃、九區(qū)：240℃、模頭：250℃，螺桿轉(zhuǎn)速550rpm，擠出機(jī)真空泵控制擠出機(jī)內(nèi)真空度高于0.06MPa。對比例1～4：對比例的目的是驗(yàn)證聚酮POK的加入，對于聚碳酸酯耐刮擦性能的作用。按照表1中各配方組分分別稱取相應(yīng)原料，將所有原材料按照實(shí)施例1～10相同工藝條件進(jìn)行混合，然后將所得混合物通過雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口喂入，擠出、造粒，干燥。所用雙螺桿擠出機(jī)溫度設(shè)置為：一區(qū)：250℃、二區(qū)：265℃、三區(qū)：265℃、四區(qū)：250℃、五區(qū)：240℃、六區(qū)：240℃、七區(qū)：240℃、八區(qū)：240℃、九區(qū)：240℃、模頭：250℃，螺桿轉(zhuǎn)速550rpm，擠出機(jī)真空泵控制擠出機(jī)內(nèi)真空度高于0.06MPa。表1配方組分及其重量份實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5實(shí)施例6實(shí)施例7PC-19084.574.970000PC-200009084.574.9M330A510152051015EXL-23300000000CMG980422.54422.54BC5822542251076/1680.50.60.310.30.60.3PETS0.50.40.810.70.40.8續(xù)表1實(shí)施例8實(shí)施例9實(shí)施例10對比例1對比例2對比例3對比例4PC-1030309503033PC-27057500955750M330A2051200012EXL-23300000050CMG98044332230BC5844422441076/16810.40.40.50.50.40.4PETS10.60.60.50.50.60.6*EXL-2330購自陶氏化學(xué)公司；PETS為市售季戊四醇酯。對比例1～4不加入聚酮POK材料，采用增韌劑EXL-2330(丙烯酸酯類抗沖擊改性劑)替代。試驗(yàn)測試方法：物理性能：熔體流動速率測試參照GB/T3682-2000標(biāo)準(zhǔn)，測試條件300℃/1.2kg；拉伸性能測試參照GB/T1040.2-2006標(biāo)準(zhǔn)；斷裂伸長率測試參照GB/T1040.2-2006標(biāo)準(zhǔn)，拉伸速率為5mm/min；彎曲性能測試參照GB/T9341-2008標(biāo)準(zhǔn)，彎曲形變速率為2mm/min；沖擊性能測試參照GB/T1043.1-2008標(biāo)準(zhǔn)；熱變形溫度(1.82Mpa)參照GB/T1634.2-2004標(biāo)準(zhǔn)。阻燃性能：灼熱絲參照GB/T5169.11-2006標(biāo)準(zhǔn)。摩擦系數(shù)測試：將實(shí)施例中所得材料于120℃下干燥3小時，然后將其注塑成直徑為800mm、厚3mm的圓片。然后按照ASTMD1894測試方法測試摩擦系數(shù)，測試設(shè)備為美國TMI公司的摩擦系數(shù)測試儀。所得材料的各項(xiàng)性能測試結(jié)果如下表2所示：表2續(xù)表2*灼熱絲結(jié)果“X”表示火焰30秒內(nèi)無法熄滅。從上述表格可以看出，本發(fā)明通過引入具有極好耐磨性能的聚酮POK材料來改性再生PC材料，同時選用聚乙烯接枝馬來酸酐(PE-g-MAH)系列的相容劑來制備一種耐磨再生PC/POK合金材料。該發(fā)明克服了常規(guī)PC增韌劑在提高PC韌性的同時，會降低材料的硬度導(dǎo)致耐磨性能下降的缺點(diǎn)，可使改性后的再生PC/POK材料不僅具有極好的沖擊韌性，還同時兼具極好的耐刮擦效果，非常適合用于制備墻壁開關(guān)、開關(guān)面板等有耐刮擦使用要求的外觀部件。本發(fā)明耐磨再生PC/POK合金材料的制備方法，采用現(xiàn)有的設(shè)備即可制備，制備簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，具備廣闊的應(yīng)用前景與環(huán)境友好性。可用于大量回收利用再生PC，增加其工業(yè)附加值。通過對比例1-4的性能差異我們可以看出，MBS類增韌劑(EXL-2330)的加入確實(shí)能夠提高再生PC的沖擊韌性，但同時其摩擦系數(shù)增加，說明材料的耐磨性變得更差。而采用POK來改性，最終制備的PC/POK合金材料的沖擊韌性不僅得到了較大幅度的提升，而且隨著POK含量的增加，其材料的摩擦系數(shù)越小，說明材料的耐刮擦性能得到了很好的改善。從實(shí)施例1～10中可以看出，實(shí)施例1、5、9中添加5％的聚酮成分，耐摩擦性相對較差，而隨著聚酮成分的增加，耐磨性與沖擊韌性都隨之增加,拉伸、彎曲性能略有下降。對比實(shí)施例1、2，以及實(shí)施例5、6可以看出，聚酮成分的增加，材料的阻燃性能是有所下降的，必需同時增加阻燃劑的含量才能保持較好的阻燃性能。綜合整體物理力學(xué)性能與耐磨性，聚酮選用15％-20％的添加量與PC選用70％～74.9％的添加量復(fù)配能夠產(chǎn)生協(xié)同作用，其力學(xué)性能與耐磨性均較優(yōu)異。對比例4與實(shí)施例10相比，沒有加入聚乙烯接枝馬來酸酐。實(shí)施例10得到的復(fù)合材料與對比例4相比，其力學(xué)性能、阻燃性能和耐刮擦性均要明顯好于對比例4，可見，聚乙烯接枝馬來酸酐能夠促進(jìn)各組分的相容性，使其整體發(fā)揮出非常優(yōu)異的性能。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3