CN105331073A - 一种玄武岩纤维增强pc/abs复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料及其制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(a)将PC树脂和ABS树脂分别于90～110℃和80～110℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥10～12小时；(b)称取步骤(a)干燥后的PC树脂和ABS树脂并混合在一起；(c)称取增韧剂、相容剂、稳定剂、硅烷偶联剂、润滑剂加入到高速混合机中高速预混；(d)将上述步骤(b)中混合物、步骤(c)中混合物、称取的玄武岩纤维依次加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒后即可得成品。它有效提高该复合材料的力学性能，同时可以降低其吸水率、蠕变性、成型收缩率以及成本，因此可广泛的应用于汽车、电子等行业，拓宽了该PC/ABS复合材料的应用领域。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料。
背景技术
PC/ABS合金(聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物)是一种重要的工程塑料合金，这种材料具有良好的成型流动性能，可用于成型大面积及结构复杂的制品，具有良好的耐低温冲击性能，较高的热变形温度和良好的光稳定性。
玄武岩纤维增强PC/ABS复合材料能有效提高该复合材料的力学性能，也能有效地提高其耐热性和耐磨性，同时由于玄武岩纤维增强PC/ABS复合材料有很好的的延展性，在撞击中对于能量的吸收要比传统材料高出很多，可以降低其吸水率、蠕变性、成型收缩率以及成本，因此可广泛的应用于汽车、电子等行业。
玄武岩在我国分布较广，价格便宜，而玄武岩纤维的制造成本低，相对化学纤维、玻璃纤维、碳纤维等有较为明显的综合优势，替代潜力大，是高科技含量和高附加值的新产品。玄武岩纤维与玻璃纤维相比，在耐高低温、力学、电学、声学性能及化学稳定性等方而均具有较大优势。由于玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金属氧化物排出，使玄武岩纤维制造过程的池炉排放烟尘中无有害物质析出，不向大气排放有害气体，无工业垃圾及有毒物质污染环境。
所以玄武岩纤维作为PC/ABS合金材料的增强介质，可以大大增强PC/ABS合金材料的刚性和柔性，提高其力学性能，拓宽PC/ABS复合材料的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，在体系配方中加入了玄武岩纤维作为增强介质，有效提高该复合材料的力学性能，同时该玄武岩纤维增强PC/ABS复合材料有很好的的延展性，在撞击中对于能量的吸收要比传统材料高出很多，可以降低其吸水率、蠕变性、成型收缩率以及成本，因此可广泛的应用于汽车、电子等行业，拓宽了该PC/ABS复合材料的应用领域。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，其特征在于，按重量百分数计算，其包括如下组分组成:
所述PC分子量为10000～40000。
所述ABS中丁二烯含量为ABS重量的10％～40％。
所述玄武岩纤维为短切纤维或连续纤维。
所述玄武岩纤维的截面的短径为3～25um，截面的长径为30～250um。
所述的增韧剂为烯烃-α烯烃-辛烯三元共聚物、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、乙烯与丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物、三元乙丙胶和聚氨酯中的一种或几种混合物。
所述相容剂为马来酸酐、丙烯酸和丙烯酸酯中的至少一种接枝ABS，其接枝率为0.1～2％。
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述热稳定剂为二苯基对苯二胺、4-羟基十八烷酰替苯胺、亚磷酸三苯酯、亚磷酸辛二苯酯和硫代二丙酸二月桂酯中的至少一种。
所述稳定剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、杯芳烃类和硫代二丙酸二月桂酯中的一种、两种或两种以上的混合物；所述润滑剂为脂肪酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉、芥酸酰胺中的一种、两种或两种以上的混合物。
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(a)将PC树脂和ABS树脂分别于90～110℃和80～110℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥10～12小时；
(b)称取步骤(a)干燥后的PC树脂和ABS树脂并混合在一起；
(c)称取增韧剂、相容剂、稳定剂、硅烷偶联剂、润滑剂加入到高速混合机中高速预混；
(d)将上述步骤(b)中混合物、步骤(c)中混合物、称取的玄武岩纤维依次加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒后即可得成品。
本发明的有益效果是：相较于现有技术，本发明的玄武岩纤维增强PC/ABS复合材料及其制备方法，通过使用玄武岩纤维增强PC/ABS复合材料，，在体系配方中加入了玄武岩纤维作为增强介质，有效提高该复合材料的力学性能，同时该玄武岩纤维增强PC/ABS复合材料有很好的延展性，在撞击中对于能量的吸收要比传统材料高出很多，可以降低其吸水率、蠕变性、成型收缩率以及成本，因此可广泛的应用于汽车、电子等行业，拓宽了该PC/ABS复合材料的应用领域。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，按重量百分数计算，其包括如下组分组成:PC10～60％；ABS10～60％；玄武岩纤维8～75％；增韧剂1～9％；相容剂3～10％；硅烷偶联剂0.5～1％；稳定剂0.3～1％；润滑剂0.3～1％；所述PC分子量为10000～40000。所述ABS中丁二烯含量为ABS重量的10％～40％。所述玄武岩纤维为短切纤维或连续纤维。所述玄武岩纤维的截面的短径为3～25um，截面的长径为30～250um。
本发明所述的增韧剂为烯烃-α烯烃-辛烯三元共聚物、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、乙烯与丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物、三元乙丙胶和聚氨酯中的一种或几种混合物。
本发明所述相容剂为马来酸酐、丙烯酸和丙烯酸酯中的至少一种接枝ABS，其接枝率为0.1～2％。所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述稳定剂为二苯基对苯二胺、4-羟基十八烷酰替苯胺、亚磷酸三苯酯、亚磷酸辛二苯酯和硫代二丙酸二月桂酯中的至少一种。
所述稳定剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、杯芳烃类和硫代二丙酸二月桂酯中的一种、两种或两种以上的混合物；所述润滑剂为脂肪酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉、芥酸酰胺中的一种、两种或两种以上的混合物。
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(a)将PC树脂和ABS树脂分别于90～110℃和80～110℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥5～12小时；
(b)称取步骤(a)干燥后的PC树脂和ABS树脂并混合在一起；
(c)称取增韧剂、相容剂、稳定剂、硅烷偶联剂、润滑剂加入到高速混合机中高速预混；
(d)将上述步骤(b)中混合物、步骤(c)中混合物、称取的玄武岩纤维依次加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒后即可得成品。
实施例1
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，按重量百分数计算，其包括如下组分：
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
将PC树脂(分子量为10000)和ABS树脂(丁二烯含量为ABS重量的10％)分别于90℃和80℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥5小时；称取干燥后的PC树脂和ABS树脂混合在一起；称取相应百分比的烯烃-α烯烃-辛烯三元共聚物、马来酸酐接枝ABS、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二苯基对苯二胺、脂肪酸加入到高速混合机中高速预混；然后将上述所有混合物及称取的玄武岩纤维依次加入到在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间200～230℃，二区间200～240℃，三区间200～240℃，四区间200～240℃，五区间200～250℃，六区间200～250℃，七区间200～260℃，八区间200～260℃，九区间200～270℃，机头温度为230～270℃。
实施例2
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，按重量百分数计算，其包括如下组分：
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
将PC树脂(分子量为20000)和ABS树脂(丁二烯含量为ABS重量的20％)分别于100℃和90℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥8小时；称取干燥后的PC树脂和ABS树脂混合在一起；称取相应百分比的苯乙烯与丁二烯的共聚物、丙烯酸酯接枝ABS、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、4-羟基十八烷酰替苯胺、硬脂酸钙加入到高速混合机中高速预混；然后将上述所有混合物及称取的玄武岩纤维依次加入到在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间200～230℃，二区间200～240℃，三区间200～240℃，四区间200～240℃，五区间200～250℃，六区间200～250℃，七区间200～260℃，八区间200～260℃，九区间200～270℃，机头温度为230～270℃。
实施例3
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，按重量百分数计算，其包括如下组分：
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
将PC树脂(分子量为30000)和ABS树脂(丁二烯含量为ABS重量的30％)分别于100℃和110℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥10小时；称取干燥后的PC树脂和ABS树脂混合在一起；称取相应百分比的聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、丙烯酸接枝ABS、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、亚磷酸三苯酯、硬脂酸锌加入到高速混合机中高速预混；然后将上述所有混合物及称取的玄武岩纤维依次加入到在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间200～230℃，二区间200～240℃，三区间200～240℃，四区间200～240℃，五区间200～250℃，六区间200～250℃，七区间200～260℃，八区间200～260℃，九区间200～270℃，机头温度为230～270℃。
实施例4
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，按重量百分数计算，其包括如下组分：
一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
将PC树脂(分子量为40000)和ABS树脂(丁二烯含量为ABS重量的40％)分别于110℃和100℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥12小时；称取干燥后的PC树脂和ABS树脂混合在一起；称取相应百分比的乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、丙烯酸接枝ABS、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、亚磷酸辛二苯酯、硅酮粉加入到高速混合机中高速预混；然后将上述所有混合物及称取的玄武岩纤维依次加入到在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间200～230℃，二区间200～240℃，三区间200～240℃，四区间200～240℃，五区间200～250℃，六区间200～250℃，七区间200～260℃，八区间200～260℃，九区间200～270℃，机头温度为230～270℃。
以上各实施例熔融挤出造粒后，然后在注塑机上注塑成型ASTM标准测试样条，按ASTM标准测试所得材料的机械性能，其中按照ASTMD638测试拉伸强度，按照ASTMD790测试弯曲强度及弯曲模量，按照ASTMD256测试冲击强度，按照ASTMD1238测试熔体流动速率，并目测成型品翘曲程度，测试结果如表1所示：
表1
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 拉伸强度Mpa | 110 | 123 | 155 | 187 |
| 弯曲强度Mpa | 150 | 165 | 177 | 191 |
| 弯曲模量Mpa | 5813 | 6877 | 7965 | 9986 |
| 冲击强度KJ/m2 | 13.1 | 14.3 | 14.7 | 13.1 |
| 熔体流动速率g/10min | 12.1 | 12.3 | 11.0 | 10.7 |
Claims (10)
1.一种玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，其特征在于，按重量百分数计算，其包括如下组分组成:
2.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，其特征在于，所述PC分子量为10000～40000。
3.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，其特征在于，所述ABS中丁二烯含量为ABS重量的10％～40％。
4.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，其特征在于，所述玄武岩纤维为短切纤维或连续纤维。
5.根据权利要求1或4所述玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，其特征在于，所述玄武岩纤维的截面的短径为3～25um，截面的长径为1.0～250um。
6.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为烯烃-α烯烃-辛烯三元共聚物、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、乙烯与丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物、三元乙丙胶和聚氨酯中的一种或几种混合物。
7.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐、丙烯酸和丙烯酸酯中的至少一种接枝ABS，其接枝率为0.1～2％。
8.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强的PC/ABS合金材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述热稳定剂为二苯基对苯二胺、4-羟基十八烷酰替苯胺、亚磷酸三苯酯、亚磷酸辛二苯酯和硫代二丙酸二月桂酯中的至少一种。
9.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料，其特征在于，所述稳定剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、杯芳烃类和硫代二丙酸二月桂酯中的一种、两种或两种以上的混合物；所述润滑剂为脂肪酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉、芥酸酰胺中的一种、两种或两种以上的混合物。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述玄武岩纤维增强的PC/ABS复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(a)将PC树脂和ABS树脂分别于90～110℃和80～110℃的温度下在带有除湿干燥机烘箱中干燥5～12小时；
(b)称取步骤(a)干燥后的PC树脂和ABS树脂并混合在一起；
(c)称取增韧剂、相容剂、稳定剂、硅烷偶联剂、润滑剂加入到高速混合机中高速预混；
(d)将上述步骤(b)中混合物、步骤(c)中混合物、称取的玄武岩纤维依次加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒后即可得成品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160217 |