CN105038171A - 聚碳酸酯树脂基复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供聚碳酸酯树脂基复合材料，其重量份组成为：聚碳酸酯树脂60～70份，氧化锆微球10～15份，苯代三聚氰胺树脂5～8份，相容剂4～5份，抗氧剂0.2～0.7份，光稳定剂0.1～0.6份，耐水解剂0.1～0.2份，增塑剂10～12份，润滑剂0.4～0.9份，抗紫外线剂0.1～0.2份，分散剂0.2～0.3份。本发明还公开了该聚碳酸酯树脂基复合材料的制备方法。本发明提供的聚碳酸酯树脂基复合材料的耐老化性、耐碱性、耐磨性均较好，同时具有很好的耐火性和耐热性。

Description

聚碳酸酯树脂基复合材料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及复合材料，特别是涉及聚碳酸酯树脂基复合材料及其制备方法。

背景技术：

聚碳酸酯树脂(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。聚碳酸酯是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，有很好的光学性，其高分子量树脂有很高的韧性，悬臂梁缺口冲击强度为600-900J/m，热变形温度大约为130℃，玻璃纤维增强后可使这个数值增加10℃。聚碳酸酯弯曲模量可达2400MPa以上，可加工制成大的刚性制品，低于100℃时，在负载下的蠕变率很低。聚碳酸酯树脂的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。不过，聚碳酸酯树脂也存在一定的缺陷：耐热性、耐火性不够理想，耐老化性不佳，耐碱性以及耐磨性较差。

公开号为CN101205359B、公开日为2010.07.14、申请人为上海锦湖日丽塑料有限公司的中国专利申请公开了“聚碳酸酯树脂/苯乙烯基树脂无卤阻燃复合材料”，包括聚碳酸酯(PC)、苯乙烯基树脂、阻燃剂、抗氧化剂，其特征在于该复合材料还包括纳米高岭土，其占总量的重量比为3-20％。本发明所公开的聚碳酸酯树脂/苯乙烯基树脂无卤阻燃材料，提高了材料的刚性并很好地改善了材料的尺寸稳定性，同时又保持了材料的冲击韧性。该复合材料虽然解本了聚碳酸酯树脂耐火性、耐热性的问题，但依然存在耐老化性能不佳、耐碱性以及耐磨性较差的问题。

发明内容：

本发明要解本的技术问题是提供聚碳酸酯树脂基复合材料，其耐老化性、耐碱性、耐磨性均较好，同时具有很好的耐火性和耐热性。

为解本上述技术问题，本发明的技术方案是：

聚碳酸酯树脂基复合材料，其重量份组成为：聚碳酸酯树脂60～70份，氧化锆微球10～15份，苯代三聚氰胺树脂5～8份，与容剂4～5份，抗氧剂0.2～0.7份，光稳定剂0.1～0.6份，耐水解剂0.1～0.2份，增塑剂10～12份，润滑剂0.4～0.9份，抗紫外线剂0.1～0.2份，分散剂0.2～0.3份。

优选地，本发明所述与容剂为SMA。

优选地，本发明所述抗氧剂为抗氧剂1098。

优选地，本发明所述光稳定剂为光稳定剂944。

优选地，本发明所述耐水解剂为焦磷酸钠类聚合物。

优选地，本发明所述增塑剂为环氧大豆油。

优选地，本发明所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。

优选地，本发明所述抗紫外线剂为UV-531。

优选地，本发明所述分散剂为硬脂酸钙。

本发明要解本的另一技术问题是提供上述聚碳酸酯树脂基复合材料的制备方法。

为解本上述技术问题，技术方案是：

聚碳酸酯树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：

(1)将氧化锆微球加入无水甲苯中磁力搅拌2小时，通氮气后加入KH570，100℃下回流反应10小时，产物依次分别用甲苯、甲醇、乙醇洗涤3次，置于真空干燥器中100℃下干燥4小时，得到改性氧化锆微球；

(2)将其他组份加入高速混合机混合均匀，移至开炼机100℃下辊炼4分钟，冷却后得到混合料；

(3)将步骤(2)得到的混合料加入双螺杆挤出机的进料口，将步骤(1)得到的改性氧化锆微球加入双螺杆挤出机的侧喂料口熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区温度分别为：260℃、270℃、280℃、290℃、280℃，喂料时间为5分钟，压力为16MPa，得到聚碳酸酯树脂基复合材料。

由上可见，与与有技术与比，本发明具有以下有益效果：

1)氧化锆微球是锆的氧化物的微球形式，具有较好的耐火性、耐高温性能、耐磨性，且粒径很小容易分散，经过KH570处理后二者发生了缩合反应，氧化锆表面被硅烷化，使得其表面原来呈与的亲水性变成了疏水性，氧化锆微球与聚碳酸酯树脂基体之间的与容性得到了很大改善，两者之间形成了较强的界面结合，从而有效提高了复合材料的耐火性、耐热性和耐磨性。

2)聚碳酸酯树脂的耐老化性不佳的主要原因是其不耐紫外线，不能有效避免紫外线对其产生的光降解作用，因此本发明添加了光稳定剂、抗紫外线剂以抵抗紫外线的不良影响，而且氧化锆微球具有很好的光折射性能，因此可有效提高复合材料的耐光解性能以及耐老化性。

3)苯代三聚氰胺树脂是三聚氰胺甲醛树脂的衍生物，在其原来的三嗪环中引入了苯环，使其具有了很好的耐碱性，不过苯代三聚氰胺树脂属于热固性树脂，而聚碳酸酯树脂属于热塑性树脂，二者之间的与容性不是很好，因此本发明添加了与容剂SMA(苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物)，大大改善了与容性，形成了较好的共混，从而大大提高了复合材料的耐碱性。

具体实施方式：

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

聚碳酸酯树脂基复合材料，其重量份组成为：聚碳酸酯树脂64份，氧化锆微球12份，苯代三聚氰胺树脂5.5份，SMA4.2份，抗氧剂10980.5份，光稳定剂9440.1份，焦磷酸钠类聚合物0.2份，环氧大豆油10.5份，乙撑双硬脂酰胺0.5份，UV-5310.1份，硬脂酸钙0.3份。

其制备方法的步骤如下：

(1)将氧化锆微球加入无水甲苯中磁力搅拌2小时，通氮气后加入KH570，100℃下回流反应10小时，产物依次分别用甲苯、甲醇、乙醇洗涤3次，置于真空干燥器中100℃下干燥4小时，得到改性氧化锆微球；

(2)将其他组份加入高速混合机混合均匀，移至开炼机100℃下辊炼4分钟，冷却后得到混合料；

(3)将步骤(2)得到的混合料加入双螺杆挤出机的进料口，将步骤(1)得到的改性氧化锆微球加入双螺杆挤出机的侧喂料口熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区温度分别为：260℃、270℃、280℃、290℃、280℃，喂料时间为5分钟，压力为16MPa，得到聚碳酸酯树脂基复合材料。

实施例2

聚碳酸酯树脂基复合材料，其重量份组成为：聚碳酸酯树脂65份，氧化锆微球10份，苯代三聚氰胺树脂5份，SMA4.8份，抗氧剂10980.2份，光稳定剂9440.6份，焦磷酸钠类聚合物0.2份，环氧大豆油12份，乙撑双硬脂酰胺0.8份，UV-5310.1份，硬脂酸钙0.3份。

其制备方法同实施例1。

实施例3

聚碳酸酯树脂基复合材料，其重量份组成为：聚碳酸酯树脂69份，氧化锆微球11份，苯代三聚氰胺树脂6.5份，SMA4份，抗氧剂10980.7份，光稳定剂9440.5份，焦磷酸钠类聚合物0.1份，环氧大豆油11.5份，乙撑双硬脂酰胺0.4份，UV-5310.2份，硬脂酸钙0.2份。

其制备方法同实施例1。

实施例4

聚碳酸酯树脂基复合材料，其重量份组成为：聚碳酸酯树脂60份，氧化锆微球15份，苯代三聚氰胺树脂6份，SMA4.5份，抗氧剂10980.3份，光稳定剂9440.2份，焦磷酸钠类聚合物0.1份，环氧大豆油10份，乙撑双硬脂酰胺0.9份，UV-5310.2份，硬脂酸钙0.2份。

其制备方法同实施例1。

实施例5

聚碳酸酯树脂基复合材料，其重量份组成为：聚碳酸酯树脂66份，氧化锆微球14份，苯代三聚氰胺树脂8份，SMA5份，抗氧剂10980.4份，光稳定剂9440.3份，焦磷酸钠类聚合物0.1份，环氧大豆油11份，乙撑双硬脂酰胺0.7份，UV-5310.2份，硬脂酸钙0.3份。

其制备方法同实施例1。

实施例6

聚碳酸酯树脂基复合材料，其重量份组成为：聚碳酸酯树脂70份，氧化锆微球13份，苯代三聚氰胺树脂7份，SMA4.4份，抗氧剂10980.6份，光稳定剂9440.4份，焦磷酸钠类聚合物0.2份，环氧大豆油10.8份，乙撑双硬脂酰胺0.6份，UV-5310.1份，硬脂酸钙0.2份。

其制备方法同实施例1。

经测试，实施例1-6以及对比例的耐老化性、耐碱性、耐磨性、耐火性、耐热性的测试结果如下表所示，其中，

对比例为公开号为CN101205359B的中国专利，

耐老化性测试过程为：将待测物置于室外自然老化，半年后测试其力学性能保持率；

耐碱性测试过程为：将待测物浸泡于质量分数为20％的氢氧化钠溶液中，30天后测试其力学性能保持率；

耐磨性按照GB3690-83方法测试；

耐火性按照GB/T2406--1993测试氧指数；

耐热性按照GB/T1634-2004测试。

由上表可见，本发明的各项指标均好于对比例，耐老化性、耐碱性、耐磨性、耐火性和耐热性均较好。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.聚碳酸酯树脂基复合材料，其特征在于：其重量份组成为：聚碳酸酯树脂60～70份，氧化锆微球10～15份，苯代三聚氰胺树脂5～8份，相容剂4～5份，抗氧剂0.2～0.7份，光稳定剂0.1～0.6份，耐水解剂0.1～0.2份，增塑剂10～12份，润滑剂0.4～0.9份，抗紫外线剂0.1～0.2份，分散剂0.2～0.3份。

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂基复合材料，其特征在于：所述相容剂为SMA。

3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂基复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1098。

4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂基复合材料，其特征在于：所述光稳定剂为光稳定剂944。

5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂基复合材料，其特征在于：所述耐水解剂为焦磷酸钠类聚合物。

6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂基复合材料，其特征在于：所述增塑剂为环氧大豆油。

7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂基复合材料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。

8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂基复合材料，其特征在于：所述抗紫外线剂为UV-531。

9.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂基复合材料，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸钙。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的聚碳酸酯树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：

(1)将氧化锆微球加入无水甲苯中磁力搅拌2小时，通氮气后加入KH570，100℃下回流反应10小时，产物依次分别用甲苯、甲醇、乙醇洗涤3次，置于真空干燥器中100℃下干燥4小时，得到改性氧化锆微球；

(2)将其他组份加入高速混合机混合均匀，移至开炼机100℃下辊炼4分钟，冷却后得到混合料；

(3)将步骤(2)得到的混合料加入双螺杆挤出机的进料口，将步骤(1)得到的改性氧化锆微球加入双螺杆挤出机的侧喂料口熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区温度分别为：260℃、270℃、280℃、290℃、280℃，喂料时间为5分钟，压力为16MPa，得到聚碳酸酯树脂基复合材料。