CN103396661B

CN103396661B - 一种无卤高耐热玻纤增强pc/sma合金及其制备方法

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Publication number: CN103396661B
Application number: CN201310288876.6A
Authority: CN
Inventors: 徐东; 徐永; 许江威
Original assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Current assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: CN103396661A

Abstract

本发明提供一种无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金，其包括按照重量百分比的如下组分：聚碳酸酯30～80%，SMA共聚物5～30%，玻璃纤维10～30%，增韧剂3～8%，无卤阻燃剂0.03～0.1%，偶联剂0.2～1%，光亮润滑剂0.3～1%，抗氧剂0.2～1%，抗滴落剂0.2～2%。本发明还提供该无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的制备方法。该无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金综合性能优异，具有加工工序简单、成本低廉等优点。

Description

一种无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金及其制备方法。

背景技术

SMA树脂及其玻纤增强合金具有较高的耐热性、良好的尺寸稳定性、优异的成型加工性、较好的耐化学药品性及适中的价格等特点，在建材、汽车内饰件、仪表板、机械罩壳、电子电器零件、包装材料等方面需用量日益扩大，其优异的综合性能和突出的分子极性作为高分子相容剂及塑料合金改性组份，在精细和专用高分子树脂市场上具有较强的竞争能力。然而，普通的玻纤增强SMA合金存在冲击性能差，阻燃性能差等缺点，限制了其适用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金及其制备方法。

本发明提供一种无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金，其包括按照重量百分比的如下组分：

以及，提供上述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的制备方法，其包括如下步骤：

按上述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的配方称取各组分；

将所述聚碳酸酯、SMA、玻璃纤维、增韧剂、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、光亮润滑剂、抗氧剂和抗滴落剂混合5～10分钟，得混合物料；

将混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒，获得所述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金。

本发明提供的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的制备方法，通过聚碳酸酯、SMA、玻璃纤维、增韧剂、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、光亮润滑剂、抗氧剂和抗滴落剂的合理复配，制得的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金。聚碳酸酯（PC）是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击性、优良的力学性能和阻燃性。阻燃等级为UL94-V-2。因此，PC/SMA合金可以有效弥补SMA材料的天然缺陷，而玻纤增强的PC/SMA的应用范围也会更加广泛。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的一种无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金，其包括按照重量百分比的如下组分：

优选地，所述聚碳酸酯在300℃和1.2Kg条件下熔融指数（MI）为3～15g/10min。

所述SMA为高分子量的苯乙烯-马来酸酐无规共聚物，其中MA的质量含量为8%～26%。

优选地，所述玻璃纤维经过表面处理，具体为：

所述玻璃纤维采用偶联剂处理，具体处理过程如下：

将占玻璃纤维重量0.1～2%的钛酸酯偶联剂用有机溶剂稀释，然后把玻纤浸润在稀释后的偶联剂中，加热1～2h后溶剂完全挥发，得到钛酸酯偶联剂改性的玻璃纤维；将占玻璃纤维重量0.5～3%的硅烷偶联剂，在水中乳化20～50min，再将该乳化后的硅烷偶联剂加入到钛酸酯偶联剂改性的玻璃纤维中，放入烘箱中在80～100℃下干燥至恒重，除去游离水；然后将烘箱温度升高至100～120℃，再次干燥至恒重，使玻纤表面与偶联剂中的羟基缩合，获得偶联剂处理的玻璃纤维。

所述增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸酯的共聚物、核-壳结构的丙烯酸酯有机硅共聚物中的至少一种。

所述无卤阻燃剂为芳香族磺酸盐、有机硅系阻燃剂和芳香族磷酸酯类阻燃剂中的至少一种。

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物，其重量比为1：2～2：1。具体地，所述抗氧剂为四[3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯酯）的混合物，或者三甘醇双-3-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙烯腈与三（2,4-二叔丁基酚）亚磷酸酯的混合物。

所述抗滴落剂为聚四氟乙烯类的抗滴落剂，其分子量为400-500万，大分子量的聚四氟乙烯在受到螺杆的剪切力的作用下纤维化从而形成网状结构，起到防滴落的作用。

本发明实施例提供的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金通过合理选择聚碳酸酯、SMA、玻璃纤维、增韧剂、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、光亮润滑剂、抗氧剂和抗滴落剂的种类和配比，获得综合性能优异的材料。SMA树脂是一种高分子量的苯乙烯-马来酸酐无规共聚物，具有良好的耐热性、尺寸稳定性和加工流动性；因马来酸酐基团的极性和反应性，与玻纤、大多数工程塑料有良好的相容性。因此，玻纤增强PC中加入SMA树脂可很好的将PC和玻纤融合在一起，提高此类复合材料的力学性能，特别是弯曲强度和拉伸强度。

本发明实施例还提供上述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的制备方法，其包括如下步骤：

S01：按上述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的配方称取各组分；

S02：将所述聚碳酸酯、SMA、玻璃纤维、增韧剂、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、光亮润滑剂、抗氧剂和抗滴落剂混合5～10分钟，得混合物料；

S03：将混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒，获得所述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金。

具体地，步骤S01中，所有物料称量准确，精确至0.001千克。所述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金配方中的各组分优选含量和种类如上所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

步骤S03中，双螺杆挤出机的工艺条件为：双螺杆挤出机加料段温度为180℃～225℃，塑化段温度为235℃～245℃，均化段温度为230℃～240℃，机头温度215℃～230℃，螺杆转速200～400rpm。

本发明实施例提供无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的制备方法，该玻纤增强PC/SMA合金材料制备方法工序简单，易控，成本低，适合工业化生产。

以下通过具体配方和制备方法的实施例来说明上述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金及其制备方法。

实施例1：

本实施例中的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金按重量百分比，由以下组分组成：PC树脂73.2%、SMA共聚物10%、偶联剂处理过的玻璃纤维10%、增韧剂5%、无卤阻燃剂0.5%、偶联剂0.2%、光亮润滑剂0.5%、抗氧剂0.3%和抗滴落剂0.3%。

本实施例中的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的制备方法为：

S11：按上述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的配方称取各组分；

S12：将所述聚碳酸酯、SMA、玻璃纤维、增韧剂、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、光亮润滑剂、抗氧剂和抗滴落剂混合10分钟，得混合物料；

S13：将混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒，获得所述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金。

实施例2：

本实施例中的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金按重量百分比，由以下组分组成：PC树脂52.9%、SMA共聚物20%、偶联剂处理过的玻璃纤维20%、增韧剂5%、无卤阻燃剂0.8%、偶联剂0.2%、光亮润滑剂0.5%、抗氧剂0.3%和抗滴落剂0.3%。

本实施例中的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的制备方法为：

S21：按上述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的配方称取各组分；

S22：将所述聚碳酸酯、SMA、玻璃纤维、增韧剂、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、光亮润滑剂、抗氧剂和抗滴落剂混合8分钟，得混合物料；

S23：将混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒，获得所述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金。

实施例3：

本实施例中的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金按重量百分比，由以下组分组成：PC树脂32.9%、SMA共聚物30%、偶联剂处理过的玻璃纤维30%、增韧剂5%、无卤阻燃剂0.8%、偶联剂0.2%、光亮润滑剂0.5%、抗氧剂0.3%和抗滴落剂0.3%。

本实施例中的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的制备方法为：

S31：按上述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的配方称取各组分；

S32：将所述聚碳酸酯、SMA、玻璃纤维、增韧剂、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、光亮润滑剂、抗氧剂和抗滴落剂混合5分钟，得混合物料；

S33：将混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒，获得所述无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金。

对比例1：

本对比例中的高分子合金按重量百分比，由以下组分组成：PC树脂83.2%、偶联剂处理过的玻璃纤维10%、增韧剂5%、无卤阻燃剂0.5%、偶联剂0.2%、光亮润滑剂0.5%、抗氧剂0.3%和抗滴落剂0.3%。

本对比例中的高分子合金的制备方法为：

S101：按上述高分子合金的配方称取各组分；

S102：将所述聚碳酸酯、玻璃纤维、增韧剂、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、光亮润滑剂、抗氧剂和抗滴落剂混合10分钟，得混合物料；

S103：将混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒，获得所述高分子合金。

对比例2：

本对比例中的高分子合金按重量百分比，由以下组分组成：SAM共聚物72.9%、偶联剂处理过的玻璃纤维20%、增韧剂5%、无卤阻燃剂0.8%、偶联剂0.2%、光亮润滑剂0.5%、抗氧剂0.3%和抗滴落剂0.3%。

本对比例中的PC合金的制备方法为：

S201：按上述PC合金的配方称取各组分；

S202：将所述SAM共聚物、玻璃纤维、增韧剂、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、光亮润滑剂、抗氧剂和抗滴落剂混合10分钟，得混合物料；

S203：将混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒，获得所述PC合金。

性能测试及评价：

将上述实施例1～3制备的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金材料及对比例1和2得到的合金材料先在鼓风烘箱中80～90℃的条件下干燥2小时，然后将干燥好的粒子物料用注射成型机制成标准测试样条测试。

其中，拉伸强度按ASTMD-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸（mm）：（176±2）（长）×（12.6±0.2）（端部宽度）×(3.05±0.2)（厚度），拉伸速度为50mm/min；

缺口冲击强度按ASTMD-256标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸（mm）：（63±2）×（12.45±0.2）×(3.1±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为1.9mm。

实施例1～3和对比例1和2所制备的制备的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金材料的性能见表1。

表1

从实施例1～3和对比例1和2的性能表征可以得出，本发明提供的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金具有良好的机械性能以及耐热性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金，其特征在于，包括按照重量百分比的如下组分：

其中，所述玻璃纤维采用偶联剂进行表面处理，所述表面处理的方法为：

将占所述玻璃纤维重量0.1～2％的钛酸酯偶联剂用有机溶剂稀释，然后把所述玻璃纤维浸润在稀释后的偶联剂中，加热1～2h，得到钛酸酯偶联剂改性的玻璃纤维，再将占所述玻璃纤维重量0.5～3％的硅烷偶联剂在水中乳化20～50min，将乳化后的硅烷偶联剂加入到所述钛酸酯偶联剂改性的玻璃纤维中，80～100℃下干燥至恒重，然后将温度升高至100～120℃，再次干燥至恒重，获得表面用偶联剂预先处理的玻璃纤维。

2.根据权利要求1所述的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金，其特征在于，所述聚碳酸酯在300℃和1.2Kg条件下熔融指数为3～15g/10min。

3.根据权利要求1所述的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金，其特征在于，所述SMA共聚物中MA的质量含量为8％～26％。

4.根据权利要求1所述的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金，其特征在于，所述无卤阻燃剂为芳香族磺酸盐、有机硅系阻燃剂和芳香族磷酸酯类阻燃剂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物，所述受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1：2～2：1。

6.一种无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的制备方法，其包括如下步骤：

按权利要求1～5任一所述的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的配方称取各组分；

将所述聚碳酸酯、SMA、玻璃纤维、增韧剂、无卤阻燃剂、偶联剂、光亮润滑剂、抗氧剂和抗滴落剂混合5～10分钟，得混合物料；

7.根据权利要求6所述的无卤高耐热玻纤增强PC/SMA合金的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的工艺条件为：双螺杆挤出机加料段温度为180℃～225℃，塑化段温度为235℃～245℃，均化段温度为230℃～240℃，机头温度215℃～230℃，螺杆转速200～400rpm。