本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種高韌性pc/gf復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚碳酸酯(簡(jiǎn)稱pc)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲得了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長(zhǎng)速度最快的通用工程塑料。pc工程塑料的三大應(yīng)用領(lǐng)域是玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子、電器工業(yè)，其次還有工業(yè)機(jī)械零件、光盤、包裝、計(jì)算機(jī)等辦公室設(shè)備、醫(yī)療及保健、薄膜、休閑和防護(hù)器材等。pc密度低、容易加工成型，是一種性能優(yōu)良、應(yīng)用廣泛的工程塑料,其透光率可達(dá)90％以上。玻璃纖維(gf)是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，種類繁多，優(yōu)點(diǎn)是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高，但缺點(diǎn)是性脆，耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個(gè)微米到二十幾個(gè)微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1/20-1/5，每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通?？杉又翉?fù)合材料中以增強(qiáng)材料的物理機(jī)械性能。玻纖增強(qiáng)聚碳酸酯(是最早工業(yè)化的pc改性產(chǎn)品之一，相對(duì)于pc，在性能上提供了pc的耐疲勞強(qiáng)度和硬度，減小了制品對(duì)應(yīng)力的敏感性和降低了成本。同時(shí)提高了pc的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、壓縮強(qiáng)度、耐磨性，降低吸水性、蠕變和成型收縮率?？蓮V泛應(yīng)用于機(jī)械、儀表、電氣、電訊等工業(yè)產(chǎn)品中，例如電子計(jì)算機(jī)零件、飛機(jī)零件、自行車零件盒其他對(duì)剛性、尺寸穩(wěn)定、耐沖擊有較高要求的零部件。但聚碳酸酯玻璃纖維復(fù)合材料有一個(gè)缺點(diǎn)，即玻璃纖維會(huì)導(dǎo)致聚碳酸酯韌性的下降，這一缺陷限制了聚碳酸酯玻璃纖維復(fù)合材料的適用范圍。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明目的在于提供一種聚碳酸酯玻璃纖維復(fù)合材料，提高其韌性。本發(fā)明通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)此目的：一種高韌性pc/gf復(fù)合材料，包括以下重量百分比計(jì)原料組成：聚碳酸酯80-88％,玻璃纖維8-14％,增韌劑4-6％,潤(rùn)滑劑0.2-0.8％,抗氧劑0.2-0.6％，聚碳酸酯為芳香族聚碳酸酯，粘均分子量為14000-26000，所述玻璃纖維平均長(zhǎng)度為1-8mm,所述增韌劑包括丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚烯烴蠟按照12：1比例組成。優(yōu)選的，玻璃纖維為無(wú)堿短切玻璃纖維。優(yōu)選的，潤(rùn)滑劑為季戊四醇硬脂酸酯。其制備方法，包括以下步驟：1)將聚碳酸酯置于110℃烘箱中干燥24h，玻璃纖維置于110℃烘箱內(nèi)干燥12h，干燥后放置于真空密封機(jī)密封備用；2)按比例將聚碳酸酯、增韌劑、潤(rùn)滑劑、抗氧劑按比例加入至高速混合機(jī)中3-5min,轉(zhuǎn)速為300-330rpm；3)將步驟2)中的混合原料投入到雙螺桿擠出機(jī)的第一進(jìn)料口中，將玻璃纖維投入到雙螺桿擠出機(jī)的第二進(jìn)料口中，擠出，雙螺桿擠出機(jī)長(zhǎng)徑比為36：1，轉(zhuǎn)速為350-400rpm，溫度設(shè)定一區(qū)150℃、二區(qū)220℃、三區(qū)260℃，四區(qū)至模頭300℃，真空度為-0.06至-0.08mpa；4)擠出后經(jīng)水槽冷卻，水槽溫度為65℃；5)冷卻后將其引入切粒機(jī)，切粒機(jī)以650rpm切粒；6)切粒后收集粒料，檢測(cè)包裝即得成品。本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所述的聚碳酸酯玻璃纖維復(fù)合材料在增強(qiáng)聚碳酸酯的強(qiáng)度和剛度的前提下，大幅減少其韌性的下降。同時(shí)保持原來(lái)由聚碳酸酯樹(shù)脂具有的優(yōu)異的耐熱性和熱穩(wěn)定性，其工業(yè)實(shí)用價(jià)值極高。例如，它可以用作用于電氣設(shè)備和電子設(shè)備中的薄壁外殼和內(nèi)部底盤的金屬制品的替代品，并且可以減少產(chǎn)品的重量。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地闡述，應(yīng)當(dāng)理解的是，具體實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何限定。本發(fā)明所使用的聚碳酸酯是由各種二羥基二芳基化合物與光氣發(fā)生光氣化反應(yīng)，或二羥基二芳基化合物與碳酸酯發(fā)生酯反應(yīng)生成的聚碳酸酯，代表性例子為由雙酚a(雙酚基丙烷)制備的聚碳酸酯樹(shù)脂。其中二羥基二芳基化合物包括2,2-雙(4’-羥基苯基)丙烷，2，4-雙(4-羥基苯基)甲烷，1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷，2，4-雙(4-羥基苯基)苯基甲烷，2,2-雙(4-羥苯基-3-甲基苯基)丙烷，2,2-雙(4-羥基-3-溴苯基)丙烷，,2-雙(4-羥基-3,5-二溴苯基)丙烷，2,2-雙(4-羥基-3,5-二氯苯基)丙烷，1,1-雙(4-羥基苯基)環(huán)己烷，4,4'-二羥基二苯醚等，上述化合物可單獨(dú)使用或兩種以上組合使用，除上述化合物外，還可混合使用哌嗪、對(duì)苯二酚、間苯二酚、4,4'-二羥基二苯基甲烷等。此外，還可使用三級(jí)或更高級(jí)酚化合物與二羥基芳基化合物混合，如間苯三酚等。對(duì)聚碳酸酯樹(shù)脂的粘均分子量沒(méi)有特別的限制，但從加工成型難度和強(qiáng)度方向考慮，通常為10000-100000，當(dāng)粘均分子量在14000-26000時(shí)性能較佳。故在制備聚碳酸酯時(shí)可使用分子量調(diào)節(jié)劑以便獲得所需分子量的產(chǎn)物。聚碳酸酯的重量百分比為80-88％,當(dāng)重量百分比小于80％時(shí)粘合性差，當(dāng)重量百分比大于88％時(shí)機(jī)械強(qiáng)度增加效果不明顯。本發(fā)明所述玻璃纖維為可用于熱塑性樹(shù)脂的玻璃纖維即可，但從產(chǎn)品性能考慮，使用無(wú)堿短切玻璃纖維效果較佳，玻璃纖維的直徑在6μm-20μm，平均長(zhǎng)度在1-8mm時(shí)效果較佳。只要符合本發(fā)明所述參數(shù)要求的玻璃纖維，并不限制其制備方法。當(dāng)玻璃纖維平均長(zhǎng)度小于1mm時(shí)，對(duì)聚碳酸酯的機(jī)械強(qiáng)度改善不明顯，當(dāng)玻璃纖維長(zhǎng)度大于8mm時(shí)，玻璃纖維容易脫離，降低成品率。為了提高玻璃纖維與聚碳酸酯樹(shù)脂的粘合性，玻璃纖維可使用硅烷偶聯(lián)劑如氨基硅烷、環(huán)氧硅烷等偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理。另為了增加玻璃纖維與聚碳酸酯的粘連的緊密程度，可在加工過(guò)程中加入聚氨酯或環(huán)氧樹(shù)脂。玻璃纖維的重量百分比為8-14％,當(dāng)重量百分比小于8％時(shí)強(qiáng)度和剛性改善較差，當(dāng)重量百分比大于14％時(shí)韌性差。本發(fā)明所述增韌劑的重量百分比為4-6％，為增韌劑包括丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚烯烴蠟以12：1的重量比例混合組成，當(dāng)重量百分比小于4％時(shí)增韌效果差，當(dāng)重量百分比大于6％時(shí)機(jī)械強(qiáng)度下降幅度大。本發(fā)明所述潤(rùn)滑劑優(yōu)選為季戊四醇硬脂酸酯，抗氧化劑可包括磷基抗氧化劑和酚類抗氧化劑，其中優(yōu)選使用受阻酚型抗氧化劑。所述潤(rùn)滑劑、抗氧劑含量可根據(jù)具體的使用場(chǎng)合需求變化，一般而言，潤(rùn)滑劑含量范圍不超過(guò)0.2-0.8％，抗氧劑含量范圍不超過(guò)0.2-0.6％。此外，在不降低本發(fā)明所能達(dá)到的機(jī)械強(qiáng)度的提升的前提下，可加入各種樹(shù)脂、熒光增白劑、色料、染料、炭黑、填料、脫模劑、紫外線吸收劑、抗靜電劑、橡膠、軟化劑、擴(kuò)散劑、阻燃劑、有機(jī)金屬鹽等任何可用于聚碳酸酯材料的添加劑。各種樹(shù)脂包括ps、abs、aes、aas、as、pa、pet、pbt、par、psf、pps等，可按實(shí)際的需求在本發(fā)明的基礎(chǔ)上添加其中的一種或多種的結(jié)合。實(shí)施例1：聚碳酸酯玻璃纖維復(fù)合材料的制備其制備步驟如下：1)將聚碳酸酯置于110℃烘箱中干燥24h，玻璃纖維置于110℃烘箱內(nèi)干燥12h，干燥后放置于真空密封機(jī)密封備用；2)按比例將聚碳酸酯、增韌劑、潤(rùn)滑劑、抗氧劑按比例加入至高速混合機(jī)中3-5min,轉(zhuǎn)速為300-330rpm；3)將步驟2)中的混合原料投入到雙螺桿擠出機(jī)的第一進(jìn)料口中，將玻璃纖維投入到雙螺桿擠出機(jī)的第二進(jìn)料口中，擠出，雙螺桿擠出機(jī)長(zhǎng)徑比為36：1，轉(zhuǎn)速為350-400rpm，溫度設(shè)定一區(qū)150℃、二區(qū)220℃、三區(qū)260℃，四區(qū)至模頭300℃，真空度為-0.06至-0.08mpa；4)擠出后經(jīng)水槽冷卻，水槽溫度為65℃；5)冷卻后將其引入切粒機(jī)，切粒機(jī)以650rpm切粒；6)切粒后收集粒料，檢測(cè)包裝即得成品。實(shí)施例1的原料配比如表1所示，以重量百分比計(jì)；表1：材料種類配方1配方2配方3配方4配方5配方6聚碳酸酯79.682.685.687.687.699.6玻璃纖維1412108110增韌劑654400潤(rùn)滑劑0.20.20.20.20.80.2抗氧劑0.20.20.20.20.60.2實(shí)施例2：復(fù)合材料的性能測(cè)試將實(shí)施例1所述成品制成測(cè)試樣品，將測(cè)試樣品根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其性能。結(jié)果如表2所示，表2：材料性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)配方1配方2配方3配方4配方5配方6沖擊強(qiáng)度iso179-2(kj/m2)283424261166彎曲強(qiáng)度iso178(mpa)9296899195105彎曲模量iso178(gpa)3.423.543.303.403.602.10有無(wú)浮纖無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)不含本發(fā)明的玻璃纖維強(qiáng)聚碳酸酯符合材料能夠顯著提高機(jī)械強(qiáng)度和剛性，同時(shí)保持原來(lái)由聚碳酸酯樹(shù)脂具有的優(yōu)異的耐熱性和熱穩(wěn)定性，其工業(yè)實(shí)用價(jià)值極高。例如可以用于電氣設(shè)備和電子設(shè)備中的薄壁外殼和內(nèi)部底盤的金屬制品的替代品，并且可以減少產(chǎn)品的重量。當(dāng)前第1頁(yè)12