CN103923448A - 一种微孔发泡聚碳酸酯材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微孔发泡聚碳酸酯材料的制备方法，包括以下步骤：制备改性纳米碳酸钙、将聚碳酸酯与改性纳米碳酸钙挤出造粒、微孔发泡得发泡均匀、泡孔密度较高，且具有较好力学性能的聚碳酸酯材料。本发明制备的微孔发泡聚碳酸酯材料由于有均匀微孔的存在，使PC塑料受到冲击时，在微孔的周围，特别在微孔赤道附近会引发大量银纹，大量银纹的产生和扩展要消耗大量的能量，从而使其具有优异的冲击强度，同时提高了其他的力学性能；并使得本发明制备的PC塑料的冲击性能相对于传统发泡方法制备的PC塑料有较大提高。
Description
技术领域
本发明属于一种微孔发泡技术，具体涉及一种纳米碳酸钙修饰的微孔发泡聚碳酸酯材料的制备方法。
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，其耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。目前PC广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，并且随着改性研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。另外，由于PC良好的电绝缘性能，现已经大量替代原有的酚醛塑料而应用于通信电信设备领域。经发泡的PC材料由于其比强度高，具有优异的吸能抗震性能和隔音隔热性能，已广泛应用于包装材料、工业部件和建筑材料上。但现有的发泡技术是通过在开炼机中加入发泡助剂，置于恒温的模压机上施加一定压力的微孔发泡方法来制备，制备的PC制件容易引起泡孔塌陷，致泡孔孔径增加，因而在应力集中处增多，产生裂纹的机会就大大地增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微孔发泡聚碳酸酯材料的制备方法，可制备出发泡均匀、泡孔密度较高，且具有较好力学性能的发泡PC材料。
一种微孔发泡聚碳酸酯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将干燥的纳米碳酸钙与硅烷偶联剂一起溶于乙醇溶液中，搅拌分散后，经过滤、干燥得改性纳米碳酸钙；
（2）将聚碳酸酯与改性纳米碳酸钙按质量比为40：0.2-3投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒；
（3）在二氧化碳的气氛中，将（2）挤出的粒子放入密闭容器中，加热至熔融状态后通入二氧化碳，保持3-24小时后降压得微孔发泡聚碳酸酯材料。
进一步，所述步骤（1）中硅烷偶联剂的添加比例为纳米碳酸钙质量百分比的1%-5%；所述硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）。
所述步骤（1）中搅拌分散的温度40-80℃、时间为4-10小时；所述干燥的纳米碳酸钙是经过温度为40-70℃、时间为2-8小时干燥所得。
所述步骤（3）中加热至熔融状态的温度为280-320℃。
所述步骤（3）中通入二氧化碳的压力为1-5 atm。
所以本发明的有益效果：
1、本发明在聚碳酸酯中加入改性纳米碳酸钙，有助于提高聚碳酸酯材料的微孔密度，使发泡均匀；
2、本发明在纳米碳酸钙修饰的聚碳酸酯熔融状态中通入二氧化碳，使其发泡均匀，有助于提高聚碳酸酯材料的微孔密度，增加材料内部泡孔数目，从而降低聚碳酸酯材料的密度。
3、本发明制备的微孔发泡聚碳酸酯材料由于有均匀微孔的存在，使PC塑料受到冲击时，在微孔的周围，特别在微孔赤道附近会引发大量银纹，大量银纹的产生和扩展要消耗大量的能量，从而使其具有优异的冲击强度，同时提高了其他的力学性能；并使得本发明制备的PC塑料的冲击性能相对于传统发泡方法制备的PC塑料有较大提高。
具体实施方式
下面实施例中使用的聚碳酸酯的型号分别如下：
PC IR2200由日本出光公司生产
PC7022PJ为日本三菱公司生产
PC 30WB由德国拜耳公司生产。
PC SC-1100R00由韩国三星公司生产。
PC SC-1220R为韩国三星公司生产。
实施例1
（1）将在60℃的条件下干燥6小时的纳米碳酸钙与占纳米碳酸钙质量百分比为3%的KH550一起溶于乙醇溶液中，在50℃搅拌分散6小时后，过滤、再在50℃温度下干燥7小时得改性纳米碳酸钙；
（2）将PC IR2200与改性纳米碳酸钙按质量比为40：1投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒；
（3）在二氧化碳的气氛中，将（2）挤出的粒子放入密闭容器中，加热300℃使其为熔融状态，然后通入压力为3atm二氧化碳，保持15小时后降压得微孔发泡聚碳酸酯材料。
实施例2
（1）将在50℃的条件下干燥4小时的纳米碳酸钙与占纳米碳酸钙质量百分比为2%的KH550一起溶于乙醇溶液中，在60℃搅拌分散8小时后，过滤、再在60℃温度下干燥5小时得改性纳米碳酸钙；
（2）将 PC7022PJ与改性纳米碳酸钙按质量比为40：2投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒；
（3）在二氧化碳的气氛中，将（2）挤出的粒子放入密闭容器中，加热310℃使其为熔融状态，然后通入压力为1atm二氧化碳，保持20小时后降压得微孔发泡聚碳酸酯材料。
实施例3
（1）将在70℃的条件下干燥2小时的纳米碳酸钙与占纳米碳酸钙质量百分比为4%的KH550一起溶于乙醇溶液中，在80℃搅拌分散4小时后，过滤、再在40℃温度下干燥2小时得改性纳米碳酸钙；
（2）将PC 30WB与改性纳米碳酸钙按质量比为40：3投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒；
（3）在二氧化碳的气氛中，将（2）挤出的粒子放入密闭容器中，加热280℃使其为熔融状态，然后通入压力为5atm二氧化碳，保持3小时后降压得微孔发泡聚碳酸酯材料。
实施例4
（1）将在40℃的条件下干燥8小时的纳米碳酸钙与占纳米碳酸钙质量百分比为5%的KH550一起溶于乙醇溶液中，在40℃搅拌分散10小时后，过滤、再在70℃温度下干燥2小时得改性纳米碳酸钙；
（2）将PC SC-1100R00与改性纳米碳酸钙按质量比为40：0.2投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒；
（3）在二氧化碳的气氛中，将（2）挤出的粒子放入密闭容器中，加热320℃使其为熔融状态，然后通入压力为4atm二氧化碳，保持10小时后降压得微孔发泡聚碳酸酯材料。
实施例5
（1）将在60℃的条件下干燥7小时的纳米碳酸钙与占纳米碳酸钙质量百分比为1%的KH550一起溶于乙醇溶液中，在70℃搅拌分散5小时后，过滤、再在60℃温度下干燥2小时得改性纳米碳酸钙；
（2）将PC SC-1220R与改性纳米碳酸钙按质量比为40：1.5投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒；
（3）在二氧化碳的气氛中，将（2）挤出的粒子放入密闭容器中，加热290℃使其为熔融状态，然后通入压力为2atm二氧化碳，保持24小时后降压得微孔发泡聚碳酸酯材料。
将上述实施例1－5制备的微孔发泡聚碳酸酯材料分别与其使用的聚碳酸酯材料、普通微孔发泡的聚碳酸酯材料按照ISO1133、ISO527、ISO180标准检测其密度、拉伸强度与冲击强度，其具体如下表所示：
从上表可以看出，此发明方法制备的微孔发泡聚碳酸酯材料较传统发泡工艺制得的发泡PC材料具有更低的密度及更好的冲击强度；比未发泡处理的PC材料的密度更低、冲击强度更优。
Claims (5)
1.一种微孔发泡聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将干燥的纳米碳酸钙与硅烷偶联剂一起溶于乙醇溶液中，搅拌分散后，经过滤、干燥得改性纳米碳酸钙；
（2）将聚碳酸酯与改性纳米碳酸钙按质量比为40：0.2-3投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒；
（3）在二氧化碳的气氛中，将（2）挤出的粒子放入密闭容器中，加热至熔融状态后通入二氧化碳，保持3-24小时后降压得微孔发泡聚碳酸酯材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中硅烷偶联剂的添加比例为纳米碳酸钙质量百分比的1%-5%；所述硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中搅拌分散的温度40-80℃、时间为4-10小时；所述干燥的纳米碳酸钙是经过温度为40-70℃、时间为2-8小时干燥所得。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中加热至熔融状态的温度为280-320℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中通入二氧化碳的压力为1-5 atm。
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