CN105694410B - 一种低浮纤长玻纤、包含该长玻纤的聚碳酸酯复合材料 - Google Patents
一种低浮纤长玻纤、包含该长玻纤的聚碳酸酯复合材料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种低浮纤长玻纤采用升温、降温的工艺，配合醋酸镁和六亚甲基四胺对长玻纤改性，提高长玻纤对聚碳酸酯材料的相容性，消除长玻纤与聚碳酸酯材料因流动性、密度等差异造成的浮纤问题，可使长玻纤均匀、稳定地存在于聚碳酸酯材料中，最终有效地提高所制得的聚碳酸酯复合材料的力学性能。本发明同时提供一种高抗冲聚碳酸酯复合材料，该材料具有优异的抗冲性能，且表面光滑无浮纤，尤其适用于制备汽车零部件、电子产品外壳等产品。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体一种低浮纤长玻纤、包含该长玻纤的聚碳酸酯复合材料及其制备方法。
背景技术
长玻璃纤维增强粒料指的是纤维单向排布的粒料,其纤维长度与粒料长度相等,一般大于5mm。在国内，长玻纤的研究仍处于起步阶段，长玻纤一般用于改善高分子材料的力学性能。聚碳酸酯是一种用途广泛的通用塑料，优点在于密度低、价格便宜，并具有优良的耐化学腐蚀性、较好的机械性能、突出的耐折叠性和良好的成型加工性能。
长玻纤增强聚碳酸酯材料是具有高强度，高抗冲击性能，尺寸稳定好，是一种“强而韧”的材料，聚碳酸酯在添加玻璃纤维增强后，大大提高其机械性能、耐热型和尺寸稳定性。在实际应用中可以以塑代钢和取代增强工程塑料，满足轻武器包装箱、汽车领域、家电等领域使用要求。但现有的长玻纤材料用于增强聚碳酸酯时，容易出现浮现现象。浮纤”现象是玻纤外露造成的，白色的玻纤在塑料熔体充模流动过程中浮露于外表，待冷凝成型后便在塑件表面形成放射状的白色痕迹，当塑件为黑色时会因色泽的差异加大而更加明显。对于绝大部分外观制件来说，产品表面必须浮纤少，而且在使用过程中抗冲击性好和耐跌落性强。而现有的技术还不能满足制件的需要。尤其是长玻纤，由于其密度、流动性与聚碳酸酯树脂相比具有更大的差别，在材料制备时更容易与聚碳酸酯分离而浮于表面，不但导致其增强聚碳酸酯力学性能的目的无法实现，更加容易导致所获得的聚碳酸酯复合材料局部长玻纤含量过高而抗冲击性能过低。用这种材料生产的产品可靠性降低，甚至不如普通的聚碳酸酯材料。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种低浮纤的长玻纤。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种低浮纤长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续玻纤 80-110份；
醋酸镁 0.01-0.08份；
六亚甲基四胺 10-40份。
进一步的，所述无碱连续玻纤长度为6-12mm，直径为11-20μm；
进一步的，所述低浮纤长玻纤的制备方法为将无碱连续玻纤加入水中加热至80-100℃，投入温度为2-3℃的水中，加入醋酸镁和六亚甲基四胺，保温1-5min，干燥后获得所述低浮纤长玻纤。
本发明中，无碱长玻纤、醋酸镁、六亚甲基四胺均可选用现有技术制成。
醋酸镁为无色单斜晶体，易潮解。溶于水，水溶液通常为中性或弱酸性。在空气中易潮解，加热脱水。用作试剂、医药、催化剂等。可由碳酸镁与乙酸反应制得。六亚甲基四胺主要用作树脂和塑料的固化剂、氨基塑料的催化剂和发泡剂、橡胶硫化的促进剂（促进剂H）、纺织品的防缩剂等。本发明中，醋酸镁和六亚甲基四胺些小，可以有效提高长玻纤与聚碳酸酯材料的相容性，在制备聚碳酸酯复合材料时，无需经过其他特殊处理便可使长玻纤与聚碳酸酯等其他材料混熔，不易发生结团、上浮等问题，长玻纤均匀地分布在所制成的聚碳酸酯复合材料之中，有效提高聚碳酸酯复合材料的力学性能。尤其是用这种聚碳酸酯复合材料进行注塑生产汽车零部件、家电外壳，产品表面光滑、无浮纤，产品强韧且高抗冲，具有较高的实用价值。特别要指出的是，一旦醋酸镁或六亚甲基四胺不存在，所制得的长玻纤材料上述低浮纤的性能即发生降低或消失。本发明的长玻纤可选用任一种是现有技术产品实现。特别的，本发明提供的制备方法可以进一步提高长玻纤的低浮纤性能。
本发明同时提供一种包含上述低浮纤长玻纤的的聚碳酸酯复合材料，其原料按重量计包括：
低浮纤长玻纤 10-20份；
聚碳酸酯 80-130份；
抗氧剂 0.1-0.7份；
乙撑双硬脂酰胺 1-4份。
上述原料均可选用现有技术实现。抗氧剂可优选抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂627。这几种抗氧剂与本发明的低浮纤长玻纤有较高的相容性。乙撑双硬脂酰胺可进一步提高长玻纤与聚碳酸酯材料在注塑时的相容性，降低注塑工件表面的浮纤。
本发明采用升温、降温的工艺，配合过氧化氢和硝酸钾对长玻纤改性，提高长玻纤对聚碳酸酯材料的相容性，消除长玻纤与聚碳酸酯材料因流动性、密度等差异造成的浮纤问题，可使长玻纤均匀、稳定地存在于聚碳酸酯材料中，最终有效地提高所制得的聚碳酸酯复合材料的力学性能。本发明同时提供一种聚碳酸酯复合材料，该材料具有优异的抗冲性能，且表面光滑无浮纤，尤其适用于制备汽车零部件、电子产品外壳等产品。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
本实施例提供一种低浮纤长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续玻纤 95份；
醋酸镁 0.06份；
六亚甲基四胺 25份。
本实施例优选的，所述无碱连续玻纤长度为10mm，直径为15μm；
优选的，所述低浮纤长玻纤的制备方法为将无碱连续玻纤加入水中加热至90℃，投入温度为3℃的水中，加入醋酸镁和六亚甲基四胺，保温5min，干燥后获得所述低浮纤长玻纤。
本实施例还提供一种低浮纤长玻纤的聚碳酸酯复合材料，其原料按重量计包括：
低浮纤长玻纤 15份；
聚碳酸酯 100份；
抗氧剂 0.6份；
乙撑双硬脂酰胺 3份。
本实施例的聚碳酸酯复合材料选用现有技术的共混法制成。
实施例2
本实施例提供一种低浮纤长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续玻纤 110份；
醋酸镁 0.01份；
六亚甲基四胺 40份。
本实施例优选的，所述无碱连续玻纤长度为5mm，直径为10μm；
优选的，所述低浮纤长玻纤的制备方法为将无碱连续玻纤加入水中加热至80-100℃，投入温度为2-3℃的水中，加入醋酸镁和六亚甲基四胺，保温1-5min，干燥后获得所述低浮纤长玻纤。
本实施例还提供一种低浮纤长玻纤的聚碳酸酯复合材料，其原料按重量计包括：
低浮纤长玻纤 10份；
聚碳酸酯 130份；
抗氧剂 0.1份；
乙撑双硬脂酰胺 4份。
本实施例的聚碳酸酯复合材料选用现有技术的共混法制成。
实施例3
本实施例提供一种低浮纤长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续玻纤 80份；
醋酸镁 0.08份；
六亚甲基四胺 10份。
本实施例优选的，所述无碱连续玻纤长度为12mm，直径为11μm；
优选的，所述低浮纤长玻纤的制备方法为将无碱连续玻纤加入水中加热至100℃，投入温度为2℃的水中，加入醋酸镁和六亚甲基四胺，保温5min，干燥后获得所述低浮纤长玻纤。
本实施例还提供一种低浮纤长玻纤的聚碳酸酯复合材料，其原料按重量计包括：
低浮纤长玻纤 20份；
聚碳酸酯 80份；
抗氧剂 0.7份；
乙撑双硬脂酰胺 1份。
本实施例的聚碳酸酯复合材料选用现有技术的共混法制成。
实施例4
本实施例提供一种低浮纤长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续玻纤 90份；
醋酸镁 0.05份；
六亚甲基四胺 30份。
本实施例优选的，所述无碱连续玻纤长度为8mm，直径为14μm；
优选的，所述低浮纤长玻纤的制备方法强各原料投入100℃的热水中保持20Min，干燥获得成品。
本实施例还提供一种低浮纤长玻纤的聚碳酸酯复合材料，其原料按重量计包括：
低浮纤长玻纤 11份；
聚碳酸酯 120份；
抗氧剂 0.7份；
乙撑双硬脂酰胺 4份。
本实施例的聚碳酸酯复合材料选用现有技术的共混法制成。
对比例1
本对比例提供一种长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续玻纤 110份；
硫酸镁 0.08份；
六亚甲基四胺 40份。
本对比例优选的，所述无碱连续玻纤长度为12mm，直径为20μm。
本对比例还提供一种聚碳酸酯复合材料，其原料按重量计包括：
上述长玻纤 10份；
聚碳酸酯 100份；
抗氧剂 0.3份；
乙撑双硬脂酰胺 2份。
本对比例的聚碳酸酯复合材料选用现有技术的共混法制成。
对比例2
本对比例提供一种长玻纤，其原料按重量计包括：
无碱连续玻纤 85份；
醋酸镁 0.07份；
苯甲胺 30份。
本对比例优选的，所述无碱连续玻纤长度为6mm，直径为11μm。
本对比例还提供一种聚碳酸酯复合材料，其原料按重量计包括：
上述长玻纤 20份；
聚碳酸酯 130份；
抗氧剂 0.7份；
乙撑双硬脂酰胺 4份。
本对比例的聚碳酸酯复合材料选用现有技术的共混法制成。
复合材料的力学性能通过测试所得的拉伸强度判断，材料的抗冲击性通过两种方法表征，一种是通过测试材料的缺口冲击强度和无缺口冲击强度表征，另一种是通过把材料制成100mm*100mm*3mm的方板，把方板通过支撑物架住，用0.5KG的圆球从不同的高度自由落体撞击到方板上，观察方板在多少高度出现裂纹。复合材料的浮纤情况是通过在表面进行抛光处理的模具上把材料制成方板，通过二次原相仪对表面进行观察。
对实施例1-3和对比例1-2进行拉伸强度、冲击性能和表面浮纤情况进行测定，其测试结果见表1。
| 测试项目 | 拉伸强度/MPa | 缺口冲击强度/KJ/m2 | 无缺口冲击强度/KJ/m2 | 落球冲击/cm | 浮纤情况 |
| 实施例1 | 110 | 45 | 62 | 100 | 无明显浮纤 |
| 实施例2 | 115 | 40 | 55 | 145 | 无明显浮纤 |
| 实施例3 | 120 | 43 | 50 | 80 | 无明显浮纤 |
| 实施例4 | 125 | 35 | 45 | 135 | 少量浮纤 |
| 对比例1 | 120 | 22 | 37 | 70 | 浮纤明显 |
| 对比例2 | 115 | 20 | 38 | 80 | 浮纤明显 |
注塑测试。
将聚碳酸酯复合材料采用现有技术进行注塑，成型为30cm×30cm×30cm的方块，观察其表面浮纤情况。在方块的6个表面切割出30cm×30cm×2cm的表皮，并获得一切去表皮的小方块；测试表皮和小方块的密度差率。密度差率ρ=（ρ表皮-ρ小方块）×100%。其结果如表2所示。
| 实验组 | ρ（%） |
| 实施例1 | 0.030±0.003 |
| 实施例2 | 0.042±0.004 |
| 实施例3 | 0.030±0.004 |
| 对比例1 | 3.437±0.003 |
| 对比例2 | 4.203±0.003 |
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种阻燃的玻纤聚碳酸酯合金，其原料按重量计包括：
玻纤 30-40份；
聚碳酸酯 60-80份；
阻燃剂 0 .20-1 .30份；
所述阻燃剂其原料按重量计包括硝酸钙8份、己二醇2份、柠檬酸铁0 .07份；
还包括按重量计0 .3份的热塑稳定剂；所述热塑稳定剂包括按重量计4份的硫酸钠、0.1份双乙酸钠以及5份3wt%浓度的盐酸。
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