CN105060738A - 一种增强聚碳酸酯的短切玻璃纤维专用浸润剂 - Google Patents

Abstract

一种增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，由以下组分制成，各组分的总重量为100％计，各组分的重量百分比如下：(1)偶联剂：含量在0.1～2.0％，所述的偶联剂为硅烷偶联剂；(2)成膜剂：所述的成膜剂为聚碳酸酯类聚氨酯乳液和聚氨酯改性的环氧乳液的混合物，所述的混合物中，含有的聚碳酸酯类聚氨酯乳液的比例小于聚氨酯改性的环氧乳液的比例，总含量在5.0～30.0％；(3)润滑剂：含量在0.01～1.0％，所述润滑剂采用多元醇类非离子型表面活性剂和/或离子型表面活性剂；(4)余量为去离子水。用本发明的浸润剂生产短切玻璃纤维，产品集束性好、毛羽少，加工性能优异，用来增强聚碳酸酯树脂，由此制成的复合材料力学性能优异。

Description

一种增强聚碳酸酯的短切玻璃纤维专用浸润剂

技术领域

本发明涉及一种增强聚碳酸酯的短切玻璃纤维专用浸润剂。

背景技术

聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，具有很好的光学性、高韧性、高热变形温度、耐水解性等特性，由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的工程塑料。玻璃纤维在表面涂覆专用的浸润剂后，可用于增强聚碳酸酯，由此制成的复合材料具有优异的力学性能，如拉伸、弯曲、冲击等性能显著提高。玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，由于其力学性能的提升，其应用领域进一步获得拓展，具有广阔的运用空间。因此，研制一种前述用于涂覆于玻璃纤维表面以使其达到增强聚碳酸酯性能的浸润剂，显得越来越重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种增强聚碳酸酯的短切玻璃纤维专用浸润剂，用该浸润剂生产短切玻璃纤维，产品集束性好、毛羽少，加工性能优异，用来增强聚碳酸酯树脂，由此制成的复合材料力学性能优异。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，其特征在于由以下组分组成，各组分的总重量为100％计，各组分的重量百分比如下：

(1)偶联剂：含量在0.1～2.0％，所述的偶联剂为硅烷偶联剂；

(2)成膜剂：所述的成膜剂为聚碳酸酯类聚氨酯乳液和聚氨酯改性的环氧乳液的混合物，所述的混合物中，含有的聚碳酸酯类聚氨酯乳液的比例小于聚氨酯改性的环氧乳液的比例，总含量在5.0～30.0％，其中聚碳酸酯类聚氨酯乳液和聚氨酯改性的环氧乳液的含量均以各自的固含量计；

(3)润滑剂：含量在0.01～1.0％，所述润滑剂采用多元醇类非离子型表面活性剂或离子型表面活性剂；

(4)余量为去离子水。

本发明中，所述硅烷偶联剂优选γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的组合，两者的质量比优选为1:8～7:1，更优选为1～3:1，最优选1:1。本发明中，硅烷偶联剂的含量优选为0.5～1.0％，更优选为0.8～0.9％。

本发明中，成膜剂为聚氨酯乳液和环氧乳液复配的体系，其中的聚氨酯乳液是聚碳酸酯类聚氨酯乳液，分子量范围是40000～80000，赋予产品良好的集束性，同时与聚碳酸酯树脂良好的相容性。环氧乳液是聚氨酯改性的环氧乳液，分子量范围是600到3000，赋予材料良好的力学性能。本发明中，成膜剂总含量优选10.0～20.0％，更优选15.0～17.0％，最优选为16.0％。其中聚碳酸酯类聚氨酯乳液与聚氨酯改性的环氧乳液的含量之比以各自的固含量计优选为1:2～3。

本发明中，多元醇类非离子型表面活性剂优选聚乙二醇600单油酸酯。离子型表面活性剂优选十八烷基三甲基氯化铵。本发明中，润滑剂的含量优选为0.05～0.10％，更优选为0.05～0.07％，最优选0.05％。

进一步，本发明优选所述增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂由以下组分制成，各组分的总重量为100％计，各组分的重量百分比如下：

(1)偶联剂：硅烷偶联剂的总含量在0.5～1.0％；

(2)成膜剂：总含量以各自的固含量之和计在10.0～20.0％；

(3)润滑剂：含量在0.05～0.10％；

(4)余量为去离子水。

更进一步，本发明优选所述增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂由以下组分制成，各组分的总重量为100％计，各组分的重量百分比如下：

(1)硅烷偶联剂：所述硅烷偶联剂是γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的组合，两者的质量比为1:8～7:1，硅烷偶联剂的总含量在0.8～0.9％；

(2)成膜剂：所述的成膜剂为聚碳酸酯类聚氨酯乳液和聚氨酯改性的环氧乳液的混合物，其中聚碳酸酯类聚氨酯乳液的分子量范围是40000～80000，聚氨酯改性的环氧乳液的分子量范围是600～3000；成膜剂总含量以各自的固含量之和计在15.0～17.0％，所述的混合物中含有的聚碳酸酯类聚氨酯乳液的比例小于聚氨酯改性的环氧乳液的比例，其中聚碳酸酯类聚氨酯乳液与聚氨酯改性的环氧乳液的含量之比以各自的固含量计；

(3)润滑剂：所述的润滑剂是聚乙二醇600单油酸酯和十八烷基三甲基氯化铵的组合，润滑剂的总含量在0.05～0.07％；

(4)余量为去离子水。

再更进一步，本发明优选所述增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂由以下组分制成，各组分的总重量为100％计，各组分的重量百分比如下：

(1)硅烷偶联剂：所述硅烷偶联剂是γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的组合，两者的质量比为1～3:1，硅烷偶联剂的总含量在0.8～0.9％；

(2)成膜剂：所述的成膜剂为聚碳酸酯类聚氨酯乳液和聚氨酯改性的环氧乳液的混合物，其中聚碳酸酯类聚氨酯乳液的分子量范围是40000～80000，聚氨酯改性的环氧乳液的分子量范围是600～3000；成膜剂总含量以各自的固含量之和计在16.0％，其中聚碳酸酯类聚氨酯乳液与聚氨酯改性的环氧乳液的含量之比以各自的固含量计为1:2～3；

(3)润滑剂：所述的润滑剂是聚乙二醇600单油酸酯和十八烷基三甲基氯化铵的组合，润滑剂的总含量在0.05％；

(4)余量为去离子水。

本发明所述的增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂的制备方法为：首先把硅烷偶联剂水解，然后向水解好的硅烷偶联剂体系中逐个加入成膜剂、润滑剂，混合均匀后即制得所述浸润剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的增强聚碳酸酯的短切玻璃纤维专用浸润剂，用该浸润剂生产短切玻璃纤维，产品集束性好、毛羽少，加工性能优异，用来增强聚碳酸酯树脂，由此制成的复合材料力学性能优异。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的内容，下面通过具体的实施例来进一步说明本发明的技术方案，而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1-6

实施例采用的浸润剂原料为：

偶联剂A：γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷，迈图A187；

偶联剂B：γ-氨丙基三乙氧基硅烷，迈图A1100；

成膜剂A：BayerBaybondLPRSC1187；

成膜剂B：DSMNEOXILPS0151；

润滑剂A：聚乙二醇600单油酸酯，江苏海天石化生产；

润滑剂B：十八烷基三甲基氯化铵，山东诺克化学工业有限公司生产。

表1为实施例1-6的浸润剂的配方，其中各原料的质量百分比含量是基于整个浸润剂体系：

表1、浸润剂配方

组份

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

偶联剂A

0.10％

0.30％

0.50％

0.60％

0.70％

0.70％

偶联剂B

0.80％

0.50％

0.40％

0.20％

0.20％

0.10％

成膜剂A

2.00％

3.00％

4.00％

5.00％

6.00％

7.00％

成膜剂B

14.00％

13.00％

12.00％

11.00％

10.00％

9.00％

润滑剂A

0.04％

0.02％

0.03％

0.02％

0.04％

0.04％

润滑剂B

0.03％

0.04％

0.02％

0.03％

0.01％

0.02％

去离子水

83.03％

83.14％

83.05％

83.15％

83.05％

83.14％

按照上述配方配制成不同的浸润剂，然后采用铂金漏板拉丝，涂覆不同的浸润剂，再经过烘制、短切，最后制成短切原丝产品。

将以上不同浸润剂处理的短切原丝产品，通过双螺杆挤出机，和聚碳酸树脂进行熔融混炼、造粒，最终制得玻璃纤维增强聚碳酸树脂料粒(玻纤含量30％)；再将料粒进行充分干燥后，利用注塑成型机制成评价用的试验样条，最后根据下述的评价方法对复合材料的性能进行综合评价：

(1)拉伸强度和模量

根据ISO527试验标准；

(1)弯曲强度和模量

根据ISO178试验标准；

(3)冲击强度

根据ISO179Charpy试验标准，测定了材料的剪支梁冲击强度。

结果如表2所示：

表2

材料性能测试	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							拉伸强度(MPa)	105.9	110.2	127.6	122.1	110.4	107.3
拉伸模量(GPa)	6.23	6.78	7.65	7.36	6.92	6.74
							弯曲强度(MPa)	162.45	173.78	200.56	195.3	180.15	173.24
弯曲模量(GPa)	6.81	7.32	8.10	8.01	7.76	7.48
							无缺口冲击强度(kJ/m2)	56.9	60.3	67.2	65.7	57.8	53.41
缺口冲击强度(MPa)	15.02	16.93	18.13	18.02	17.45	16.02

Claims (10)

1.一种增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，其特征在于由以下组分制成，各组分的总重量为100％计，各组分的重量百分比如下：

(1)偶联剂：含量在0.1～2.0％，所述的偶联剂为硅烷偶联剂；

(2)成膜剂：所述的成膜剂为聚碳酸酯类聚氨酯乳液和聚氨酯改性的环氧乳液的混合物，所述的混合物中，含有的聚碳酸酯类聚氨酯乳液的比例小于聚氨酯改性的环氧乳液的比例，总含量在5.0～30.0％，其中聚碳酸酯类聚氨酯乳液和聚氨酯改性的环氧乳液的含量均以各自的固含量计；

(3)润滑剂：含量在0.01～1.0％，所述润滑剂采用多元醇类非离子型表面活性剂和/或离子型表面活性剂；

(4)余量为去离子水。

2.如权利要求1所述的增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，其特征在于：各组分的重量百分比如下：

(1)偶联剂：硅烷偶联剂的总含量在0.5～1.0％；

(2)成膜剂：总含量以各自的固含量之和计在10.0～20.0％；

(3)润滑剂：含量在0.05～0.10％；

(4)余量为去离子水。

3.如权利要求1或2所述的增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂是γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的组合。

4.如权利要求3所述的增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，其特征在于：γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的的质量比为1:8～7:1。

5.如权利要求4所述的增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，其特征在于：γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的的质量比为为1～3:1。

6.如权利要求1或2所述的增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，其特征在于：聚碳酸酯类聚氨酯乳液的分子量范围是40000～80000，聚氨酯改性的环氧乳液的分子量范围是600～3000。

7.如权利要求6所述的增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，其特征在于：聚碳酸酯类聚氨酯乳液与聚氨酯改性的环氧乳液的含量之比以各自的固含量计为1:2～3。

8.如权利要求1或2所述的增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，其特征在于：所述多元醇类非离子型表面活性剂为聚乙二醇600单油酸酯，所述离子型表面活性剂为十八烷基三甲基氯化铵。

9.如权利要求1所述的增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，其特征在于：所述增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂由以下组分制成，各组分的总重量为100％计，各组分的重量百分比如下：

(1)硅烷偶联剂：所述硅烷偶联剂是γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的组合，两者的质量比为1:8～7:1，硅烷偶联剂的总含量在0.8～0.9％；

(2)成膜剂：所述的成膜剂为聚碳酸酯类聚氨酯乳液和聚氨酯改性的环氧乳液的混合物，其中聚碳酸酯类聚氨酯乳液的分子量范围是40000～80000，聚氨酯改性的环氧乳液的分子量范围是600～3000；成膜剂总含量以各自的固含量之和计在15.0～17.0％，所述的混合物中含有的聚碳酸酯类聚氨酯乳液的比例小于聚氨酯改性的环氧乳液的比例，其中聚碳酸酯类聚氨酯乳液与聚氨酯改性的环氧乳液的含量之比以各自的固含量计；

(3)润滑剂：所述的润滑剂是聚乙二醇600单油酸酯和十八烷基三甲基氯化铵的组合，润滑剂的总含量在0.05～0.07％；

(4)余量为去离子水。

10.如权利要求1所述的增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂，其特征在于：所述增强聚碳酸酯树脂的短切玻璃纤维专用浸润剂由以下组分制成，各组分的总重量为100％计，各组分的重量百分比如下：

(1)硅烷偶联剂：所述硅烷偶联剂是γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的组合，两者的质量比为1～3:1，硅烷偶联剂的总含量在0.8～0.9％；

(2)成膜剂：所述的成膜剂为聚碳酸酯类聚氨酯乳液和聚氨酯改性的环氧乳液的混合物，其中聚碳酸酯类聚氨酯乳液的分子量范围是40000～80000，聚氨酯改性的环氧乳液的分子量范围是600～3000；成膜剂总含量以各自的固含量之和计在16.0％，其中聚碳酸酯类聚氨酯乳液与聚氨酯改性的环氧乳液的含量之比以各自的固含量计为1:2～3；

(3)润滑剂：所述的润滑剂是聚乙二醇600单油酸酯和十八烷基三甲基氯化铵的组合，润滑剂的总含量在0.05％；

(4)余量为去离子水。