CN104672849A - 一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，由包含以下重量份的组分制成，PC树脂100份，PSF树脂10～40份，玻璃纤维12～60份，相容剂2～8份，润滑剂0.2～1.0份，抗氧剂0.3～1.0份。制备方法如下：将100份PC树脂、10～40份PSF树脂、2～8份相容剂、0.2～1.0份润滑剂、0.3～1.0份抗氧剂混合均匀，和12～60份玻璃纤维一起加入螺杆挤出机挤出造粒，拉条切粒制得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。该复合材料具有热变形温度高，力学性能优良，易于加工的特点。

Description

一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种具有高热变形温度的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法。
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、锌等材料应用于电气、仪表、电信等工业产品中制造各种零部件。
普通PC材料的热变形温度约125℃左右，通过玻璃纤维、填料等方法可以提高材料的热变形温度，但在达到一定的温度后（约140℃）就很难提高，目前还没有关于提高玻璃纤维增强聚碳酸酯材料的热变形温度的报道，市场上还缺乏相应的解决方案。
双酚A型聚砜（PSF）是一种特种工程塑料，具有力学性能优异，刚性大，耐磨、高强度，尤其是耐温性突出，纯树脂热变形温度可达175℃，长期使用温度可达160℃。同时在结构上和加工成型特性上与聚碳酸酯相近，PSF的加入可以提高玻璃纤维的热变形温度和物理机械性能。目前关于PSF改性提高玻璃纤维增强PC材料的热变形温度未见文献报道。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种具有高热变形温度的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，具有热变形温度高，力学性能优良，易于加工的特点。
本发明的另一个目的是提供一种上述具有高热变形温度的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，由包含以下重量份的组分制成：
所述PC树脂为双酚A型聚碳酸酯。
所述PSF树脂为双酚A型聚砜，熔融指数为3～12g/10min。
所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，直径为6～18μm，优选为7～11μm。
所述相容剂选自乙烯-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。
所述润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯（PETS）、环形对苯二甲酸丁二醇酯、PE蜡或硅酮粉中的一种或一种以上。
所述抗氧剂选自四[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）、双（2，4-二酷基）季戊四醇二亚磷酸酯（抗氧剂S-9228）或季戊四醇类十二硫代丙酯（抗氧剂412S）中的一种或一种以上。
本发明还提供了一种上述玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将100份PC树脂、10～40份PSF树脂、2～8份相容剂、0.2～1.0份润滑剂、0.3～1.0份抗氧剂混合均匀，和12～60份玻璃纤维一起加入螺杆挤出机挤出造粒，拉条切粒制得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。
所述混合均匀是在高混机中进行，高混机转速为500～700rpm，混合温度为40～80℃，混合时间为3～10min。
所述螺杆挤出机为双螺杆挤出机，各区的温度为240～295℃。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明提供的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，具有热变形温度高，力学性能优良，易于加工的特点，拓宽了玻璃纤维增强PC材料的应用范围。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
以下所用的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯。
以下所用的PSF树脂为双酚A型聚砜，熔融指数为3～12g/10min。
以下所用的玻璃纤维为短切玻璃纤维，直径为6～18μm，优选为7～11μm。
实施例1
将100份PC树脂、10份PSF树脂（熔融指数为8g/10min）、2份相容剂LLDPE-g-MAH、0.2份润滑剂PE蜡和0.3份抗氧剂（抗氧剂1010/抗氧剂S-9228=1/2），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；
将混合物料和12份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260℃，270℃，280℃，285℃，295℃，挤出机拉条切粒制得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。
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285℃。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
将100份PC树脂、25份PSF树脂（熔融指数为6.5g/10min）、5份相容剂MBS、0.8份润滑剂环形对苯二甲酸丁二醇酯和0.5份抗氧剂（抗氧剂1076/抗氧剂412S=2/3），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；
将混合物料和30份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250℃，265℃，280℃，280℃，290℃，挤出机拉条切粒制得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。
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285℃。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
将100份PC树脂、32份PSF树脂（熔融指数为12g/10min）、8份相容剂EMA-GMA、1.0份润滑剂硅酮粉和0.8份抗氧剂（抗氧剂1010/抗氧剂412S=3/5），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；
将混合物料和60份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℃，255℃，270℃，285℃，295℃，挤出机拉条切粒制得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。
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285℃。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4
将100份PC树脂、40份PSF树脂（熔融指数为3g/10min）、6.5份相容剂EMA-GMA、0.6份润滑剂PETS和1.0份抗氧剂（抗氧剂1076/抗氧剂S-9228=2/3），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；
将混合物料和48份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℃，255℃，270℃，285℃，295℃，挤出机拉条切粒制得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。
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285℃。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）100份PC树脂、0份PSF树脂、5份相容剂MBS、0.6份润滑剂环形对苯二甲酸丁二醇酯和0.5份抗氧剂（抗氧剂1076/抗氧剂412S=2/3），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30份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250℃，265℃，280℃，280℃，290℃，挤出机拉条切粒即可得到玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。
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285℃。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
组成 比较例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度（MPa） 118.2 88.3 116.4 139.8 126.4
弯曲强度（MPa） 182.7 144.7 178.2 196.7 195.3
弯曲模量（MPa） 6716 3928 6028 7383 7936
缺口冲击强度（KJ/m2） 15 13 16 17 16
热变形温度（℃/1.8MPa） 142 144.2 150.3 154.5 157.8
由上表可知，本发明制备的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，热变形温度明显提高，与对比例1相比较，实施例3、4热变形温度分别提高了12.5、15.8度，而且力学性能也更为优越，与普通玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料有着更为优越的耐热性，使用范围更为宽广。
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)

1.一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于：由包含以下重量份的组分制成：
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述PC树脂为双酚A型聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述PSF树脂为双酚A型聚砜，熔融指数为3～12g/10min。
4.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，直径为6～18μm，优选为7～11μm。
5.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述相容剂选自乙烯-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。
6.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯、环形对苯二甲酸丁二醇酯、PE蜡或硅酮粉中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂选自四[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、双（2，4-二酷基）季戊四醇二亚磷酸酯或季戊四醇类十二硫代丙酯中的一种或一种以上。
8.一种权利要求1至7任一所述的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将100份PC树脂、10～40份PSF树脂、2～8份相容剂、0.2～1.0份润滑剂、0.3～1.0份抗氧剂混合均匀，和12～60份玻璃纤维一起加入螺杆挤出机挤出造粒，拉条切粒制得玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。
9.根据权利要求8所述的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述混合均匀是在高混机中进行，高混机转速为500～700rpm，混合温度为40～80℃，混合时间为3～10min。
10.根据权利要求8所述的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述螺杆挤出机为双螺杆挤出机，各区的温度为240～295℃。
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