CN103351589A - 一种高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料及制备方法，由下述重量份数的原料制成：聚碳酸酯、陶瓷粉、增韧剂、阻燃剂、抗氧剂、热稳定剂、润滑剂。本发明制备的仿陶瓷聚碳酸酯复合材料具有优秀的抗冲击性，良好的阻燃性和炫丽表面视觉效果，可以完全替代传统的陶瓷材料，克服传统陶瓷材料易碎、笨重、回收困难的缺点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料及制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，耐热、吸水率低，广泛应用于建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域。
传统陶瓷材料具有脆性、耐冲击性低，笨重，加工工艺单一，回收困难等缺点。如果能制备出高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料，则能克服传统陶瓷材料的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、操作方便、材料性能好的高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料及制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料的制备方法.
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料，由下述重量份数的原料制成：
聚碳酸酯 55~90%
陶瓷粉 2~ 20%
增韧剂 5~25%
阻燃剂 1~ 3 %
抗滴落剂 0.2~ 0.8%
抗氧剂 0.1 ~0.2%
润滑剂 0.2 ~0.8% 。
所述聚碳酸酯为低粘和中粘的直链聚碳酸酯或者支链聚碳酸酯的混合，熔融指数在11~25g /10MIN。
所述陶瓷粉为目数为2000~3000目，PH为6-8的白色粉末。
所述的增韧剂为合成时已经过处理的聚碳酸酸酯和硅氧烷复配物，聚碳酸酯的含量为20%。
所述阻燃剂为一种无卤环保高效的液体磷系阻燃剂。
所述的抗滴落剂为一种包覆改性的聚四氟乙烯，表面活性剂为辛基-苯氧基聚乙氧基乙醇和壬基 苯氧基聚乙氧基乙醇的复配物。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和有机亚磷酸脂类抗氧剂的复配物。
所述润滑剂为季戊四醇硬酯酸脂或N,N'-乙撑双硬脂酰胺。
一种高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取聚碳酸酯、陶瓷粉、增韧剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂；
（2）将聚碳酸酯、陶瓷粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂低高速混合；
（3）将步骤（2）中混好的原料与阻燃剂掺混，经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。
将称取聚碳酸酯、陶瓷粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂低高速混合在低高速混合器中:低速混合240S，再高速混合320S，确保物料混合均匀；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度140-160 ℃ ，二区温度240-260℃，三区温度 240-260℃，四区温度 240-260℃，五区温度 240-260℃，六区温度 240-260℃,七区温度 240-260℃，八区温度 240-260℃，模头温度为 260-280℃ ，混合料在螺杆中输送时间为1~2分钟。
本发明采用聚酯为双酚A型聚碳酸脂和优质陶瓷粉，加上增韧剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂对普通聚碳酸脂材料进行改性处理；本产品力学性能优良，具有优秀的抗冲击性，良好的阻燃性和炫丽表面视觉效果，完全可以替代传统的陶瓷材料。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作详细的说明：
聚碳酸脂（PC）为进口PC粉，美国通用电气塑料有限公司生产的，牌号为ML5721和ML5221。
陶瓷粉为广州森细化工生产的优质超细陶瓷粉，目数为3000目。
增韧剂为美国通用电气塑料有限公司产聚碳酸酯/硅氧烷共聚物，商品名称为SIXOLANE COPOLYMER 20% PC。
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯（商品名为PETS）。
阻燃剂为阿克苏诺贝尔公司生产四苯基（双酚A）二磷酸脂。抗氧剂为受阻胺抗氧剂（1076）和有机亚磷酸类抗氧剂（A0-168）的复配物。
抗滴落剂为熵能聚合物公司生产的包覆性聚四氟乙烯，商品名为SN3300B7。
实施例1，将PC粉（ 35%ML5221+53%ML5721）重量百分比为88份，陶瓷粉5份，增韧剂（SIXOLANE COPOLYMER 20% PC）5份，抗滴落剂0.4份，抗氧剂（50%1076+50%AO-168）0.3份，润滑剂（PETS）0.3份，在搅拌机中低速混合240S再高速混合成320S，阻燃剂（BDP）1份在挤出机第七区注嘴泵入，经过熔融温度为150--270℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区段温度为：一区150℃，二区150℃，三区255℃，四区255℃，五区255℃，六区255℃，七区255℃，八区255℃，模头270℃，停留时间为120秒钟。
实施例2，将PC粉（ 37%ML5221+46%ML5721）重量百分比为83份，陶瓷粉10份，增韧剂（SIXOLANE COPOLYMER 20% PC）5份，抗滴落剂0.4份，抗氧剂（50%1076+50%AO-168）0.3份，润滑剂（PETS）0.3份，在搅拌机中低速混合240S再高速混合成320S，阻燃剂（BDP）1份在挤出机第七区注嘴泵入，经过熔融温度为150--270℃双螺杆挤出机挤出，造粒。制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例3，将PC粉（ 29%ML5221+57%ML5721）重量百分比为86份，陶瓷粉5份，增韧剂（SIXOLANE COPOLYMER 20% PC）7份，抗滴落剂0.4份，抗氧剂（50%1076+50%AO-168）0.3份，润滑剂（PETS）0.3份，在搅拌机中低速混合240S再高速混合成320S，阻燃剂（BDP）1份在挤出机第七区注嘴泵入，经过熔融温度为150--270℃双螺杆挤出机挤出，造粒。制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例4，将PC粉（39%ML5221+40%ML5721）重量百分比为79份，陶瓷粉8份，增韧剂（SIXOLANE COPOLYMER 20% PC）10份，抗滴落剂0.4份，抗氧剂（50%1076+50%AO-168）0.3份，润滑剂（PETS）0.3份，在搅拌机中低速混合240S再高速混合成320S，阻燃剂（BDP）2份在挤出机第七区注嘴泵入，经过熔融温度为150--270℃双螺杆挤出机挤出，造粒。制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例5，将PC粉（32%ML5221+45%ML5721）重量百分比为77份，陶瓷粉8份，增韧剂（SIXOLANE COPOLYMER 20% PC）12份，抗滴落剂0.4份，抗氧剂（50%1076+50%AO-168）0.3份，润滑剂（PETS）0.3份，在搅拌机中低速混合240S再高速混合成320S，阻燃剂（BDP）2份在挤出机第七区注嘴泵入，经过熔融温度为150--270℃双螺杆挤出机挤出，造粒。制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例6、将PC粉（32%ML5221+42%ML5721）重量百分比为74份，陶瓷粉8份，增韧剂（SIXOLANE COPOLYMER 20% PC）15份，抗滴落剂0.4份，抗氧剂（50%1076+50%AO-168）0.3份，润滑剂（PETS）0.3份，在搅拌机中低速混合240S再高速混合成320S，阻燃剂（BDP）2份在挤出机第七区注嘴泵入，经过熔融温度为150--270℃双螺杆挤出机挤出，造粒。制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例7、将PC粉（39%ML5221+29%ML5721）重量百分比为68份，陶瓷粉13份，增韧剂（SIXOLANE COPOLYMER 20% PC）12份，抗滴落剂0.4份，抗氧剂（50%1076+50%AO-168）0.4份，润滑剂（PETS）0.3份，在搅拌机中低速混合240S再高速混合成320S，阻燃剂（BDP）2份在挤出机第七区注嘴泵入，经过熔融温度为150--270℃双螺杆挤出机挤出，造粒。制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例8、将PC粉（32%ML5221+45%ML5721）重量百分比为65份，陶瓷粉13份，增韧剂（SIXOLANE COPOLYMER 20% PC）18份，抗滴落剂0.4份，抗氧剂（50%1076+50%AO-168）0.4份，润滑剂（PETS）0.3份，在搅拌机中低速混合240S再高速混合成320S，阻燃剂（BDP）2份在挤出机第七区注嘴泵入，经过熔融温度为150--270℃双螺杆挤出机挤出，造粒。制备方法同实施例1，在此不再赘述。
性能评价方式及实行标准
将上述实施例1~8中完成造粒的粒子在110--130℃的鼓风烘箱中干燥4~6小时，再将干燥的粒子在100T注塑机上注塑制样，制样过程中保持模温在80~100℃之间。
熔融指数按ISO1133进行测验，300℃/1.2KG。拉伸强度按GB/T 1040标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸（mm）：170（长）×（20±0.2）（端部宽度）×(4±0.2)（厚度），拉伸速度为50 mm/min；弯曲强度和弯曲模量按GB 9341/T标准进行检验。试样类型为试样尺寸（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2)，弯曲速度为20 mm/min；缺口冲击强度按GB/T 1043标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为3.2 mm；热变形温度按GB/T 1634.2标准进行检验,负载为1.80MPa.跨距为100mm。
实施例1-8原料重量份数及制成的复合材料性能表
| 组成（份） | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 |
| PC | 88 | 83 | 86 | 79 | 77 | 74 | 68 | 65 |
| 陶瓷粉 | 5 | 10 | 5 | 8 | 8 | 8 | 13 | 13 |
| 增韧剂 | 5 | 5 | 7 | 10 | 12 | 15 | 15 | 18 |
| 阻燃剂 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 |
| 抗滴落剂 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 润滑剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 熔融指数 | 15.2 | 16.09 | 14.99 | 16.96 | 17.99 | 15.96 | 16.39 | 14.06 |
| 热变形温度 | 91 | 89 | 90 | 90 | 118 | 109.3 | 98.3 | 85.3 |
| 缺口冲击强度 | 55.96 | 58.69 | 59.06 | 62.94 | 87.7 | 88.1 | 82.1 | 87.4 |
| 断裂伸长率 | 70 | 80 | 75 | 89 | 92 | 90 | 89 | 91 |
| 拉伸强度 | 1903 | 2100 | 2094 | 2140 | 2245 | 2249 | 2139 | 2063 |
| 弯曲模量 | 1956 | 2020 | 2150 | 2209 | 2419 | 2361 | 2203 | 2167 |
| UL94 | V1 | V1 | V1 | V0 | V0 | V0 | V0 | V0 |
在本专利中使用聚碳酸酯与硅氧烷的共聚物作增韧剂用量达到原料总重量的12%时，陶瓷粉含量达到8%，磷系阻燃剂达到原料总重量的2%时，冲击强度显著提升，达到87.7KJ/㎡，阻燃级别达到V0，综合性能最好，性价比最高，表面视觉效果也最佳。由此可见，本发明的PC复合材料可以模塑成形，替代传统的陶瓷材料。
以上对本发明所提供的仿陶瓷聚碳酸酯复合材料及制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料，其特征在于: 该仿陶瓷聚碳酸酯复合材料由下述重量份数的原料制成：
聚碳酸酯 55～90%
陶瓷粉 2～ 20%
增韧剂 5～25%
阻燃剂 1～3 %
抗滴落剂 0.2～0.8%
抗氧剂 0.1 ～0.2%
润滑剂 0.2 ～0.8%。
2.根据权利要求1所述的高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料，其特征在于:所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料，其特征在于:所述陶瓷粉目数为2000～3000，PH值6-8。
4.根据权利要求1所述的高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料，其特征在于:所述的增韧剂为由20%聚碳酸酯和80%硅氧烷所组成的共聚物。
5.根据权利要求1所述的高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料，其特征在于:所述的阻燃剂为四苯基(双酚-A)二磷酸酯。
6.根据权利要求1所述的高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料，其特征在于:所述的抗滴落剂为经过包覆改性过的聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料，其特征在于:所述的抗氧化剂为受阻胺类抗氧剂和有机亚磷酸盐的复配物。
8.根据权利要求1所述的高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料，其特征在于:所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯或N,N'-乙撑双硬脂酰胺。
9.一种高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于: 仿陶瓷聚碳酸酯复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）称取聚碳酸酯、陶瓷粉、增韧剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂；
（2）将聚碳酸酯、陶瓷粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂低高速混合；
（3）将步骤（2）中混好的原料与阻燃剂掺混，经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。
10.根据权利要求9所述的高性能仿陶瓷聚碳酸酯复合材料及制备方法，其特征在于:将称取聚碳酸酯、陶瓷粉、增韧剂、抗氧剂、润滑剂低高速混合在低高速混合器中:低速混合240S，再高速混合320S，确保物料混合均匀；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度140-160 ℃ ，二区温度240-260℃，三区温度 240-260℃，四区温度 240-260℃，五区温度 240-260℃，六区温度 240-260℃,七区温度 240-260℃，八区温度 240-260℃，模头温度为 260-280℃ ，混合料在螺杆中输送时间为1～2分钟。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131016 |