CN104629339A - 一种高耐侯玻璃纤维增强pc材料及其制备方法 - Google Patents

一种高耐侯玻璃纤维增强pc材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种高耐侯玻璃纤维增强PC材料及其制备方法。该玻璃纤维增强PC材料由包含以下重量份的组分制成：PC树脂100份，玻璃纤维15-50份，增韧剂5～15份，纳米二氧化钛0.3～1.5份，光稳剂0.2-1.0份，润滑剂0.4～1.0份，抗氧剂0.4～1.2份。本发明提供的玻璃纤维增强PC材料具有优异的持久耐候性、能够持久的保证浅色制品的颜色稳定性，显著减少光老化后颜色色差，可广泛应用于家电外壳、包装材料、管道、建筑型材以及板材等社会生活各个领域，具有极大的经济价值和社会价值。

Description

一种高耐侯玻璃纤维增强PC材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种耐侯玻璃纤维增强PC材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯（PC）因其物理机械性能优良，抗冲击强度高，良好的电性能，尺寸稳定性好等特点而被广泛应用于电子电器、建材、包装、汽车工业等社会生活各领域，是目前产量最大，应用最广泛的聚合物之一。玻璃纤维增强聚碳酸酯材料能够大幅提高聚碳酸酯材料的力学性能，降低材料的热膨胀系数，改善其应力开裂性能，提高抗疲劳强度，可以用于替代铝、锌等材料应用与电气、仪表、电信等工业产品中制造各种零部件。
玻璃纤维增强聚碳酸酯材料长期暴露在光照条件下、特别是在户外使用时由于长期受到日光（特别是紫外光）照射，发生老化断链，造成性能机械性能下降，材料表面粉化、变色，影响制品的使用、美观，限制了玻璃纤维增强聚碳酸酯材料的应用，尤其是作为户外制品的外饰件的使用。
目前人们主要通过在聚合物中添加UV吸收剂、炭黑、涂敷等手段来改善材料的耐候性。其中碳黑作为紫外线屏蔽剂能够很好的改善材料的耐候性，但必须有足够的添加量，所得产品大多为黑色制品，对制件的外观颜色局限较大，无法满足市场上对浅色外观设计的需求。而通过大量添加抗UV助剂来改善材料的耐候性，制得的浅色制品，能够较好的提高老化后材料力学性能的保持率，但对于制品的老化变色现象难有改善，而对抑制材料黄变效果较好的受阻胺类光稳剂多为碱性会促进PC降解难以应用于PC材料体系也增加了这一问题的难度，且抗UV助剂价格昂贵，材料成本价格高，难以为市场接受。涂敷工艺，工艺繁琐，价格同样较高。因此，对于浅色的玻纤增强聚碳酸酯材料市场上缺乏一些耐候方面的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种耐侯玻璃纤维增强PC材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种耐候玻璃纤维增强PC材料，该材料由包含以下重量份的组分制成：
所述的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯。
所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维，直径为6-18μm，优选直径为7-11μm。
所述的纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
所述的光稳剂选自苯并三唑、二苯甲酮、受阻胺或位阻苯甲酸中的一种或一种以上。
所述的助剂由增韧剂、润滑剂、抗氧剂组成；其中增韧剂为5～15份，润滑剂0.4～1.0份，抗氧剂0.4～1.2份。
所述的增韧剂选自乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物（EMA-GMA）、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯（LLDPE-g-MAH）或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（MBS）中的一种或一种以上。
所述的抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）或双（2,4-二叔丁基苯酚）季戊四醇二亚磷酸酯（抗氧剂626）中的一种或一种以上。
所述的润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯（PETS）、乙撑双硬脂酰胺（EBS）或PE蜡或硅酮粉中的一种或一种以上。
一种上述耐候玻璃纤维增强ABS/PBT材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）称取100份PC树脂、5～15份增韧剂、0.5～2份纳米二氧化钛、0.2-1.0份光稳剂、0.4～1.0份润滑剂、0.4～1.2份抗氧剂，经高混机高速混匀；
（2）将步骤（1）中的原料混合均匀后，所得的混合物料和15-50份玻璃纤维加入双螺杆挤出机挤出造粒，经螺杆挤出机拉条切粒即制得玻璃纤维增强PC材料。
所述的步骤（1）中高混机转速为500～700rpm，混合温度为40～80℃，混合时间为3～10min。
所述的步骤（2）中螺杆挤出机为双螺杆挤出机，各区的温度为220～275℃。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明选用无机纳米粒子作为光屏蔽剂，显著的提高了材料的耐候持久性同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明提供了一种高耐候玻璃纤维增强聚碳酸酯材料及其制备方法，利用无机纳米粒子既能反射、散射又能吸收紫外线具有超高的紫外线屏蔽阻隔能力的特点，所得材料具有更为持久的耐候性，加入无机纳米粒子光屏蔽剂后，材料性能保持率更高，颜色更加稳定，老化前后色差明显减小，可满足户外使用的需求，同时无机纳米粒子为白色粉体，不影响材料配色，可以制得颜色稳定的浅色制品，克服了碳黑作为光屏蔽剂只能制的黑色制品的缺陷，极大的扩展了玻璃纤维增强聚碳酸酯材料的应用范围，可广泛应用于电器外壳、包装材料、管道、建筑型材以及板材等社会生活各个领域，在对耐候要求较高的户外环境中使用，具有极大的经济价值和社会价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
以下实施例中PC树脂为聚碳酸酯。
实施例1
（1）按表1中组成比例称取PC、增韧剂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳剂、润滑剂，加入到高混机高速混匀，控制高混机速度为500rmp，混合温度为80℃，混合3min混合均匀；
（2）将混合物料和玻璃纤维加入双螺杆挤出机挤出造粒，控制各区温度（自喂料口至挤出机模头）分别为240℃，250℃，260℃，275℃，265℃，挤出机拉条切粒即可得到玻纤增强PC材料。
将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。挤出好的样条在50%相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试。测试结果见表1。
实施例2
（1）按表1中组成比例称取PC、增韧剂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳剂、润滑剂，加入到高混机高速混匀，控制高混机速度为700rmp，混合温度为40℃，混合6min混合均匀；
（2）将混合物料和玻璃纤维加入双螺杆挤出机挤出造粒，控制各区温度（自喂料口至挤出机模头）分别为230℃，240℃，255℃，270℃，260℃，挤出机拉条切粒即可得到玻纤增强PC材料。
将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。挤出好的样条在50%相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试。测试结果见表1。
实施例3-4
（1）按表1中组成比例称取PC、增韧剂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳剂、润滑剂，加入到高混机高速混匀，控制高混机速度为600rmp，混合温度为60℃，混合10min混合均匀；
（2）将混合物料和玻璃纤维加入双螺杆挤出机挤出造粒，控制各区温度（自喂料口至挤出机模头）分别为220℃，235℃，250℃，265℃，260℃，挤出机拉条切粒即可得到玻纤增强PC材料。
将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。挤出好的样条在50%相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试。测试结果见表1。
比较例1
（1）按表1中组成比例称取PC、增韧剂、纳米二氧化钛、抗氧剂、光稳剂、润滑剂，加入到高混机高速混匀，控制高混机速度为700rmp，混合温度为40℃，混合6min混合均匀；
（2）将混合物料和玻璃纤维加入双螺杆挤出机挤出造粒，控制各区温度（自喂料口至挤出机模头）分别为230℃，240℃，255℃，270℃，260℃，挤出机拉条切粒即可得到玻纤增强PC材料。
将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时后用注塑机注塑成型，注塑温度为225℃。挤出好的样条在50%相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试。测试结果见表1。
表1
由上表可知，本发明所制备的高耐候玻璃纤维增强聚碳酸酯材料，通过加入纳米二氧化钛，来改善材料的持久耐候性。加入纳米二氧化钛后，老化前后，材料性能保持率显著提高，由约50%提高到91.6%，颜色更加稳定，色差明显减小，168h紫外老化后，材料色差由16.49降低到2.63，持久耐候性提高显著，同时少量的无机纳米粒子的加入材料的缺口冲击强度还略有提高，极大的扩展了玻璃纤维增强聚碳酸酯材料的应用范围，可广泛应用于电器外壳、包装材料、管道、建筑型材以及板材等社会生活各个领域，在对耐候要求较高的户外环境中使用，具有极大的经济价值和社会价值。
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 (10)

1.一种耐候玻璃纤维增强PC材料，其特征在于：该材料由包含以下重量份的组分制成：
2.根据权利要求1所述的耐候玻璃纤维增强PC材料，其特征在于：所述的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯；
或所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维，直径为6-18μm，优选直径为7-11μm。
3.根据权利要求1所述的耐候玻璃纤维增强PC材料，其特征在于：所述的纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的耐候玻璃纤维增强PC材料，其特征在于：所述的光稳剂选自苯并三唑、二苯甲酮、受阻胺或位阻苯甲酸中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1所述的耐候玻璃纤维增强PC材料，其特征在于：所述的助剂由增韧剂、润滑剂、抗氧剂组成；其中增韧剂为5～15份，润滑剂0.4～1.0份，抗氧剂0.4～1.2份。
6.根据权利要求5所述的耐候玻璃纤维增强PC材料，其特征在于：所述的增韧剂选自乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中的一种或一种以上。
7.根据权利要求5所述的耐候玻璃纤维增强PC材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯或双（2,4-二叔丁基苯酚）季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或一种以上。
8.根据权利要求5所述的耐候玻璃纤维增强PC材料，其特征在于：所述的润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺或PE蜡或硅酮粉中的一种或一种以上。
9.一种权利要求1-8中任一所述的耐候玻璃纤维增强ABS/PBT材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）称取100份PC树脂、5～15份增韧剂、0.5～2份纳米二氧化钛、0.2-1.0份光稳剂、0.4～1.0份润滑剂、0.4～1.2份抗氧剂，经高混机高速混匀；
（2）将步骤（1）中的原料混合均匀后，所得的混合物料和15-50份玻璃纤维加入双螺杆挤出机挤出造粒，经螺杆挤出机拉条切粒即制得玻璃纤维增强PC材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中高混机转速为500～700rpm，混合温度为40～80℃，混合时间为3～10min；
或所述的步骤（2）中螺杆挤出机为双螺杆挤出机，各区的温度为220～275℃。
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