CN102585476A

CN102585476A - 一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法

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Publication number: CN102585476A
Application number: CN2012100413310A
Authority: CN
Inventors: 高源�; 周国洪
Original assignee: BEIJING TAIHEYUANTONG BIOLOGICAL TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: BEIJING TAIHEYUANTONG BIOLOGICAL TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: CN102585476B

Abstract

本发明涉及一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法，以二氯乙烷为有机溶剂溶解聚碳酸酯后，加入玻璃纤维进行反应，反应结束后以乙醇萃取产物，制得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。本发明的制备方法，可以使物料混合更均匀，并通过低温反应，可以有效避免产品高温变色导致黄度较差的缺陷，同时避免了高温环境下的局部受热导致机械性能下降的缺陷。另外，本发明的制备方法，反应条件温和，既节能又环保。

Description

一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(简称：PC)是一种应用日益广泛的工程塑料，其产量仅次于尼龙，它具有综合稳定的力学性能、热性能和电性能，并具有优秀的抗冲击、尺寸稳定、耐热及透明等性能。但是它的某些缺点如加工困难，制品残余应力大等，都制约了它在许多领域中的应用。增强PC是最早工业化的PC改性产品之一，相对于PC，在性能上提高了PC的耐疲劳强度和硬度，减小了制品对应力的敏感性并降低了成本，同时提高了PC的力学性能。玻璃纤维增强是PC改性的一种重要手段，它使得PC性能更加优越，从而扩宽了其应用范围。

传统的玻璃纤维增强PC的制备方法是通过将PC与经过偶联剂处理的玻璃纤通过鼓风烘箱，于高温干燥处理，保证水分含量低于0.03％，然后采用双螺杆挤出熔融、剪切、混合、挤出、冷却、切粒而得。但该方法在制备时需较高的温度使PC塑化，加入玻璃纤维后容易局部受热变形，通过挤出机挤出后产品变黄，不能满足加工制品的要求。并且，挤出成型时，因物料混合不均匀，使制得的产品稳定性较差。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种产品机械性能好、不黄变的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法。

本发明的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法，以二氯乙烷为有机溶剂溶解聚碳酸酯后，加入玻璃纤维进行反应，反应结束后以乙醇萃取产物，制得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。

进一步，所述方法包括下述步骤：

(1)将二氯乙烷加热至50～70℃，边搅拌边加入聚碳酸酯；

(2)待聚碳酸酯溶解至无色透明胶状溶液后，加入玻璃纤维；

(3)搅拌使玻璃纤维与聚碳酸酯混合均匀，保温45～60min后，冷却至室温；

(4)乙醇萃取产物，干燥，制得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。

其中，以体积与重量比计，所述二氯乙烷与聚碳酸酯的比为(1～3)∶1。

另外，按重量百分比计，加入的玻璃纤维占聚碳酸酯的15～30％。

另外，所述步骤(1)中的搅拌为70r/s～85r/s。

另外，所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。

另外，所述聚碳酸酯200℃下的熔融指数为7～10g/10min。

另外，在步骤(3)中，玻璃纤维与聚碳酸酯混合均匀后，加入助剂。

另外，所述助剂选自抗氧剂、偶联剂、防玻璃纤维外露剂中的一种或几种。

另外，所述抗氧剂的加入量为聚碳酸酯与玻璃纤维总重量的1～2％；所述偶联剂的加入量为聚碳酸酯与玻璃纤维总重量的1～2％；所述防玻璃纤维外露剂的加入量为聚碳酸酯与玻璃纤维总重量的1～2％。

所述偶联剂优选为硅烷类偶联剂，更加优选偶联剂KH-550、KH-560、KH-570、KH792、DL602或DL171中的一种或几种。

其中，本发明中所述聚碳酸酯可以为市售通用的各种聚碳酸酯，除200℃下的熔融指数为7～10g/10min外，无特殊限定。优选德国拜耳公司生产PC2805、PC 2405、PC 2458、PC 2865、PC 3103、PC 3105、PC 3208、PC 6485、日本三菱化学公司生产PC-EFT3200、PC-S100等。

另外，本发明的中的玻璃纤维用于增强聚碳酸酯的各项机械性能，其可以选用可用于增强聚碳酸酯的市售的任何产品及型号，其中优选无碱短切玻璃纤维，尤其优选无碱短切玻璃纤维，更加优选纤维直径9～13mm，长径比：1～6∶1。

另外，为了增强聚碳酸酯复合材料的机械性能，在本发明中还可以加入助剂，所述助剂无特殊限定，可以是用于改善聚碳酸酯复合材料性能的任何助剂。所述助剂可例举如抗氧剂、防玻璃纤维外露剂。其中所述抗氧剂优选抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂B215、抗氧剂2246或抗氧剂264中的一种或几种。所述防玻纤外露剂优选乙撑二硬脂酰胺、亚乙基二硬质酰胺或二硬脂酰乙二胺中的一种或几种。

本发明的制备方法，以有机溶剂为液相反应介质，可以使物料混合更均匀，提高制得产品的机械性能。并且，本发明的制备方法，通过低温反应，可以有效避免产品高温变色导致黄度较差的缺陷，同时避免了高温环境下的局部受热导致机械性能下降的缺陷。另外，本发明的制备方法，反应条件温和，既节能又环保。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明中各项性能测试标准如下：

拉伸性能测试按照ISO527-2进行，试样尺寸为150×10×4，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO178进行，试样尺寸为80×10×4，拉伸速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁冲击强度测试按ISO179进行，试样尺寸为55×6×4，缺口深度为试样厚度的三分之一；产品黄度测定采用色度仪，型号为YT-48A，按照GB 2409(塑料黄色指数试验方法)方法进行。

实施例1

将500ml的二氯乙烷(北京化学试剂二厂生产，分析纯)加入到密封带冷凝的玻璃容器中，升温至50℃，维持搅拌速度70转/秒。温度达到50℃后，分批次加入250g的聚碳酸酯PC2805(德国拜耳公司生产)，充分搅拌溶解。观察溶液为无色透明胶状溶液时，加入37.5g玻璃纤维(河北安新伟业短切玻纤有限责任公司生产，直径6mm、长径比6∶1)。充分混合45分钟后，溶液为白色均匀胶状。冷却后，停止搅拌，取出溶液，在通风厨中，缓慢加入200ml的分析级别乙醇溶液萃取，干燥，得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，各项性能测试结果如表1所示。

实施例2

将750ml的二氯乙烷(北京化学试剂二厂生产，分析纯)加入到密封带冷凝的玻璃容器中，升温至60℃，维持搅拌速度80转/秒。温度达到60℃后，分批次加入250g的聚碳酸酯PC 2865(德国拜耳公司生产)，充分搅拌溶解。观察溶液为无色透明胶状溶液时，加入50g玻璃纤维(河北安新伟业短切玻纤有限责任公司生产，直径9mm、长径比3∶1)混合均匀后，加入3g抗氧剂1010、4g偶联剂KH-550、6g防玻纤外露剂乙撑二硬脂酰胺。充分混合60分钟后，溶液为白色均匀胶状。冷却后，停止搅拌，取出溶液，在通风厨中，缓慢加入200ml的分析级别乙醇溶液萃取，干燥，得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，各项性能测试结果如表1所示。

实施例3

将250ml的二氯乙烷(北京化学试剂二厂生产，分析纯)加入到密封带冷凝的玻璃容器中，升温至70℃，维持搅拌速度80转/秒。温度达到70℃后，分批次加入250g的聚碳酸酯PC-EFT3200(日本三菱化学公司生产)，充分搅拌溶解。观察溶液为无色透明胶状溶液时，加入75g玻璃纤维(河北安新伟业短切玻纤有限责任公司生产，直径13mm、长径比1∶1)混合均匀后，加入6.5g抗氧剂168、4g偶联剂KH-570。充分混合50分钟后，溶液为白色均匀胶状。冷却后，停止搅拌，取出溶液，在通风厨中，缓慢加入200ml的分析级别乙醇溶液萃取，干燥，得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，各项性能测试结果如表1所示。

对比例1

对比例1以传统的双螺杆挤出方法制备玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。

将7.5kg聚碳酸酯PC 2865(德国拜耳公司生产)、1.5kg短切无碱玻纤(河北安新伟业短切玻纤有限责任公司生产，直径13mm、长径比1∶1)、1kg偶联剂KH-550，在高速混合机中混合3min。

混合均匀后置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒，制得玻纤增强聚碳酸酯，其性能测试如表1所示；

其中双螺杆参数设置为：挤出机一区温度：230-235℃；二区温度：240-250℃；三区温度：250-260℃；四区温度：260-265℃；五区温度：240-245℃；六区温度：230-235℃；停留时间1-2min，主机转速：350rpm。

表1.实施例1～3及对比例1中玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料性能测试结果

如表1所示，通过本发明的液相法制得的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料与以普通双螺杆挤出方法制得的聚碳酸酯复合材料相比，各项机械新能均有提高，尤其是黄度有重大改善，因此可进一步增大玻璃纤维聚碳酸酯复合材料的应用领域，具有重大工业应用价值。

Claims

1.一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，以二氯乙烷为有机溶剂溶解聚碳酸酯后，加入玻璃纤维进行反应，反应结束后以乙醇萃取产物，制得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将二氯乙烷加热至50～70℃，边搅拌边加入聚碳酸酯；

(2)待聚碳酸酯溶解至无色透明胶状溶液后，加入玻璃纤维；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，以体积与重量比计，所述二氯乙烷与聚碳酸酯的比为(1～3)∶1。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，按重量百分比计，加入的玻璃纤维占聚碳酸酯的15～30％。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的搅拌为70r/s～85r/s。

6.根据权利要求1～5任一所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。

7.根据权利要求1～5任一所述的制备方法，其特征在于，所述聚碳酸酯200℃下的熔融指数为7～10g/10min。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，玻璃纤维与聚碳酸酯混合均匀后，加入助剂。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述助剂选自抗氧剂、偶联剂、防玻璃纤维外露剂中的一种或几种。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂的加入量为聚碳酸酯与玻璃纤维总重量的1～2％；所述偶联剂的加入量为聚碳酸酯与玻璃纤维总重量的1～2％；所述防玻璃纤维外露剂的加入量为聚碳酸酯与玻璃纤维总重量的1～2％。