CN103772941B - 一种高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子合金材料技术领域，涉及一种高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料及其制备方法。该材料由包括以下重量份的组分制成：聚碳酸酯A 30～60份，聚碳酸酯B 10‑20份，聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯2～40份，玻璃纤维5～30份，阻燃剂1～10份，光热稳定剂0.1～1份，润滑剂0.1～1份。本发明流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定，同时该增强合金材料的不仅在材料的强度、刚性方面得到大幅改善，同时材料的尺寸稳定性也得到加强，另一方面材料的加工性能良好、外观优良，减少制品表面浮纤，光泽度高，可用于成型各种对材料强度要求比较严苛、尺寸要求较高，同时对表面有一定要求的产品领域。

Description

一种高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子合金材料技术领域，涉及一种高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料及其制备方法。
背景技术
目前聚碳酸酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯合金（PC/PET或PC/PBT）已经不断发展，拥有高韧性、价格低等一系列优势，但在某些情况下材料的刚性以及尺寸稳定性略显不足，通常采用玻纤增强的方式，虽然提高了材料的刚性，但是制品表面却往往会产生浮纤等不良现象，使制件无法在外观件方面使用，因而在某些领域限制了其应用。本发明在同时满足上述性能指标的条件下，可提高制品的表面光泽度、减少浮纤，成本也可控制在相对较低的范围内，也拓展了其应用领域。
发明内容
本发明是针对现有技术的缺陷提出的一种高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料PC/PET（聚碳酸/聚对苯二甲酸乙二醇酯）或PC/PBT（聚碳酸/聚对苯二甲酸丁二醇酯）合金材料及其制备方法。该材料具有刚性高、加工成型好、尺寸稳定性好等特点，重点是材料的外观良好，制品表面光泽度较好、减少浮纤，可用于成型各种要求材料强度高、尺寸稳定性好，同时外观良好的产品等领域。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料，该材料由包括以下重量份的组分制成：
聚碳酸酯A 30～60份，
聚碳酸酯B 10～20份，
聚对苯二甲酸乙二醇酯或
聚对苯二甲酸丁二醇酯 2～40份，
玻璃纤维 5～30份，
阻燃剂 1～10份，
光热稳定剂 0.1～1份，
润滑剂 0.1～1份；
所述的聚碳酸酯A选自相对密度为1.19g/cm3～1.21g/cm3，熔融温度为220～230℃的、分子量为20000-30000的聚碳酸酯；
所述的聚碳酸酯B选自相对密度为1.19g/cm3～1.21g/cm3，熔融温度为200～220℃的、分子量为5000-15000的聚碳酸酯。
所述的聚对苯二甲酸丁二酯或聚对苯二甲酸丁二酯中，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯的相对密度为1.38g/cm3～1.40g/cm3，熔点为245～255℃；所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.30g/cm3～1.32g/cm3，熔点为220～230℃。
所述的玻璃纤维选自短切长度为1～6mm，单丝直径为9～13μm的短玻纤。
所述的阻燃剂选自磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯和亚磷酸酯化合物中的至少一种。
所述的光热稳定剂选自硫代酯类热稳定剂、有机锡类热稳定剂、受阻胺类热稳定剂、受阻酚类热稳定剂、亚磷酸二苯酯类热稳定剂和亚磷酸三苯酯类热稳定剂中的至少一种。
所述的光热稳定剂中，所述的硫代酯类热稳定剂选自硫代二丙酸二（十二醇）酯、硫代二丙酸二（十八醇）酯、硫代二丙酸二（十三醇）酯或硫代二丙酸二（十四醇）酯；
所述的有机锡类热稳定剂选自含硫醇锡盐、马来酸锡盐或羧酸锡盐；
所述的受阻胺类热稳定剂选自萘胺、二苯胺或对苯二胺；
所述的受阻酚类热稳定剂选自2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯或四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯。
所述的有机锡类热稳定剂中，所述的含硫醇锡盐选自二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡或二甲基二巯基乙酸异辛酯锡；
所述的马来酸锡盐选自马来酸二正丁基锡；
所述的羧酸锡盐选自二月桂酸二正丁基锡或二月桂酸二正辛基锡。
所述的润滑剂选自固体石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺、N，N-乙撑双硬脂酸酰胺、硅油和季戊四醇硬脂酸脂中的至少一种。
本发明还提供了一种上述聚碳酸酯合金材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）按权利要求1所述的比例称取各原料，将聚碳酸酯A 30～60份，聚碳酸酯B 10-20份，聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯2～40份，阻燃剂1～10份，光热稳定剂0.1～1份，润滑剂0.1～1份混合均匀；
（2）将步骤（1）中获得的混合物料送入双螺杆挤出机中；同时，将玻璃纤维5～30份进行侧喂料；
（3）在螺杆的输送和剪切作用下，物料充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
其中双螺杆挤出机一区螺杆温度为200～220℃；二区至机头的螺杆温度为230～260℃，其中侧喂料口处的螺杆温度为250-260℃。
本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1.本发明所制备的材料力学性能较好，尤其是材料的外观良好，制品的表面光泽度较高，且可以有效减少制品表面浮纤现象，材料具有刚性高、尺寸稳定性好、易加工成型等特点，可用于成型各种要求材料强度高、尺寸稳定性好，同时外观良好的产品领域。
2.本发明采用了不同分子量的PC以及玻纤等原材料，可有效降低材料成本，性价比较高。
3.本发明采用双螺杆挤出工艺制备，具有流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定的优点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。（以下实施例所述份数均为重量份）
本发明所制备的高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料物理性能测试标准见表1。
表1
本发明实施例所用原料如下：
PC树脂A为日本出光的IR2200，其为聚碳酸酯，相对密度为1.20g/cm3，熔融温度为220～230℃的中粘度聚碳酸酯（分子量约为20000）。
PC树脂B为拜耳的PC2205，其为聚碳酸酯，相对密度为1.20g/cm3，熔融温度为200～220℃的低粘度聚碳酸酯（分子量约为10000）。
PET树脂为远纺上海的PET CB-608S，密度为1.40g/cm3，熔点为250℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
PBT树脂为台湾长春的PBT 1200-211M，密度为1.30g/cm3，熔点为225℃的聚对苯二甲酸丁二醇酯。
玻纤为市售 ECS-13-3.0，无碱玻纤，单丝直径13μm，短切长度为3mm。
阻燃剂：磷酸三苯酯TPP、亚磷酸三苯酯TPPi、十八烷基亚磷酸酯。
光热稳定剂：受阻酚类光热稳定剂1076（即CIBA的Irganox1076 β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯））和亚磷酸三苯酯类光热稳定剂168（即CIBA的Irganox168（三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯））、硫代二丙酸二（十二醇）酯（DLTP）、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、二月桂酸二正丁基锡(DBTL)、马来酸二正丁基锡(DBTM)、二月桂酸二正辛基锡(DOTL)、二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡(DOTTG)。
润滑剂：季戊四醇硬脂酸脂（PETS）、固体石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡（A-C540A）、硬脂酸酰胺（SR）、硅油、N，N-乙撑双硬脂酸酰胺（EBS）。
实施例1
（1）将60份PC IR2200树脂，10份PC 2205树脂，20份PET CB-608S树脂，3份阻燃剂TPP，0.3份光热稳定剂（1076：168=1：2，重量比）及0.1份润滑剂PETS经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，同时将5份玻纤ECS-13-3.0从侧喂料加料口进行加料。
在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
其中双螺杆挤出机一区螺杆温度为200～220℃；二区至机头的螺杆温度为230～260℃，其中侧喂料口处的螺杆温度为250-260℃。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例2
（1）将50份PC IR2200树脂，10份PC 2205树脂，19份PBT 1200-211M树脂，5份阻燃剂TPPi，0.6份光热稳定剂（DLTP：DBTL=1：1，重量比）及0.5份润滑剂硅油经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，将10份玻纤ECS-13-3.0从侧喂料加料口进行加料。
（3）在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
其中双螺杆挤出机一区螺杆温度为200～220℃；二区至机头的螺杆温度为230～260℃，其中侧喂料口处的螺杆温度为250-260℃。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例3
（1）将40份PC IR2200树脂，20份PC 2205树脂，2份PET CB-608S树脂，10份阻燃剂十八烷基亚磷酸酯，0.9份光热稳定剂（DOTL：DOTTG=1：2，重量比）及1份润滑剂A-C540A经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，将20份玻纤ECS-13-3.0从侧喂料加料口进行加料。
（3）在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
其中双螺杆挤出机一区螺杆温度为200～220℃；二区至机头的螺杆温度为230～260℃，其中侧喂料口处的螺杆温度为250-260℃。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例4
（1）将30份PC IR2200树脂，20份PC 2205树脂，2份PBT 1200-211M树脂，10份阻燃剂TPP，0.1份光热稳定剂（DLTP：2，6-三级丁基-4-甲基苯酚=2：1，重量比）及1份润滑剂EBS经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，将30份玻纤ECS-13-3.0从侧喂料加料口进行加料。
（3）在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
其中双螺杆挤出机一区螺杆温度为200～220℃；二区至机头的螺杆温度为230～260℃，其中侧喂料口处的螺杆温度为250-260℃。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例5
（1）将30份PC IR2200树脂，10份PC 2205树脂，30份PBT 1200-211M树脂，5份阻燃剂亚磷酸三苯酯TPPi，0.6份光热稳定剂（DBTL：DBTM=1：1，重量比）及0.5份润滑剂固体石蜡和液体石蜡（质量比1：1）经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，将20份玻纤ECS-13-3.0从侧喂料加料口进行加料。
（3）在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
其中双螺杆挤出机一区螺杆温度为200～220℃；二区至机头的螺杆温度为230～260℃，其中侧喂料口处的螺杆温度为250-260℃。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例6
（1）将30份PC IR2200树脂，10份PC 2205树脂，40份PET CB-608S树脂，1份阻燃剂磷酸三苯酯TPP，1.0份光热稳定剂（DOTL：DOTTG=1：2，重量比）及0.6份润滑剂聚乙烯蜡（A-C540A）和硬脂酸酰胺（SR）（1：1，质量比）经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，将15份玻纤ECS-13-3.0从侧喂料加料口进行加料。
（3）在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
其中双螺杆挤出机一区螺杆温度为200～220℃；二区至机头的螺杆温度为230～260℃，其中侧喂料口处的螺杆温度为250-260℃。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
对比例
（1）将70份PC IR2200树脂，20份PET CB-608S树脂，0.3份光热稳定剂（1076： 168=1：2，重量比）及0.1份润滑剂PETS经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，将10份长玻纤从侧喂料加料口进行加料。
（3）在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
其中双螺杆挤出机一区螺杆温度为200～220℃；二区至机头的螺杆温度为230～260℃，其中侧喂料口处的螺杆温度为250-260℃。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
表2
由表2可以看出，通过适当控制各组分之间的比例、玻纤长度的控制以及玻纤侧喂料的使用，使材料对比于现有的一般的玻纤增强聚碳酸酯合金材料来讲，不仅保持了材料刚性且可以根据制件的不同实际要求来达到相应的强度，另一方面，材料在表观方面可解决浮纤等外观问题，保持材料的光泽度，提高了材料外观性，可在对力学性能以及外观均有要求的场合使用。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料，其特征在于：该材料由包括以下重量份的组分制成：
聚碳酸酯A 30～60份，
聚碳酸酯B 10～20份，
聚对苯二甲酸乙二醇酯或
聚对苯二甲酸丁二醇酯 2～40份，
玻璃纤维 5～30份，
阻燃剂 1～10份，
光热稳定剂 0.1～1份，
润滑剂 0.1～1份；
所述的聚碳酸酯A选自相对密度为1.19g/cm3～1.21g/cm3，熔融温度为220～230℃的、分子量为20000-30000的聚碳酸酯；
所述的聚碳酸酯B选自相对密度为1.19g/cm3～1.21g/cm3，熔融温度为200～220℃的、分子量为5000-15000的聚碳酸酯；
所述的阻燃剂选自磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯和亚磷酸酯化合物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的聚对苯二甲酸丁二酯或聚对苯二甲酸丁二酯中，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯的相对密度为1.38g/cm3～1.40g/cm3，熔点为245～255℃；所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.30g/cm3～1.32g/cm3，熔点为220～230℃。
3.根据权利要求1所述的高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的玻璃纤维选自短切长度为1～6mm，单丝直径为9～13μm的短玻纤。
4.根据权利要求1所述的高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的光热稳定剂选自硫代酯类热稳定剂、有机锡类热稳定剂、受阻胺类热稳定剂、受阻酚类热稳定剂、亚磷酸二苯酯类热稳定剂和亚磷酸三苯酯类热稳定剂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的光热稳定剂中，所述的硫代酯类热稳定剂选自硫代二丙酸二（十二醇）酯、硫代二丙酸二（十八醇）酯、硫代二丙酸二（十三醇）酯或硫代二丙酸二（十四醇）酯；
所述的有机锡类热稳定剂选自含硫醇锡盐、马来酸锡盐或羧酸锡盐；
所述的受阻胺类热稳定剂选自萘胺、二苯胺或对苯二胺；
所述的受阻酚类热稳定剂选自2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯或四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯。
6.根据权利要求5所述的高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的有机锡类热稳定剂中，所述的含硫醇锡盐选自二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡或二甲基二巯基乙酸异辛酯锡；
所述的马来酸锡盐选自马来酸二正丁基锡；
所述的羧酸锡盐选自二月桂酸二正丁基锡或二月桂酸二正辛基锡。
7.根据权利要求1所述的高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的润滑剂选自固体石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺、N，N-乙撑双硬脂酸酰胺、硅油和季戊四醇硬脂酸脂中的至少一种。
8.一种上述权利要求1-7中任一所述的高光泽玻纤增强聚碳酸酯合金材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）将聚碳酸酯A 30～60份，聚碳酸酯B 10-20份，聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯2～40份，阻燃剂1～10份，光热稳定剂0.1～1份，润滑剂0.1～1份混合均匀；
（2）将步骤（1）中获得的混合物料送入双螺杆挤出机中；同时，将玻璃纤维5～30份进行侧喂料；
（3）在螺杆的输送和剪切作用下，物料充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机一区螺杆温度为200～220℃；二区至机头的螺杆温度为230～260℃，其中侧喂料口处的螺杆温度为250-260℃。
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