CN105838052A - 碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品，所述复合材料按重量份数表示包括：聚碳酸酯树脂100份；碳纤维5-50份；碳纤维除外的无机填充材料0-50份；阻燃剂0.1-15份；其中，所述碳纤维的直径为0.4-0.5微米。本发明的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品，用直径为0.4-0.5微米的碳纤维增强聚碳酸酯树脂，使所述复合材料成型后的产品具有高刚性，且能够用于成型薄壁产品，在薄壁部显示较优异的性能。

Description

碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品
【技术领域】
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品。
【背景技术】
随着时代的发展，手持类等电子消费品外壳已从单一的塑胶外壳逐渐呈现出多样化趋势。例如，电脑、平板、手机或电视等行业向更轻薄化发展，该行业现主要使用铝合金、铁框、PC/ABS/GF等材料，而铝合金、铁框工序繁多，且价格较贵；PC/ABS/GF材料可免喷涂，具有高黑亮的优点，但却刚性不足，厚度只能做到1.8mm，无法做薄壁产品，应用受到限制。
碳纤维具有密度小，重量轻、刚性强等特性，这些优良的特性也逐渐使之成为主要手持类等电子消费品外壳材料。
有鉴于此，实有必要开发一种碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品，以解决上述聚碳酸酯刚性不足，且无法做薄壁产品的问题。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品，采用该复合材料成型后的产品具有高刚性，且可以做薄壁产品。
为了达到上述目的，本发明的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其按重量份数表示包括：
其中，所述碳纤维的直径为0.4-0.5微米。
可选地，所述碳纤维的重量份数为10-30份。
可选地，在环境温度为300℃，负荷为1.2kg时，所述聚碳酸酯树脂的品质流动速率(MFR)为3-30g/10min。
可选地，所述碳纤维除外的无机填充材料的重量份数为5-15份。
可选地，所述碳纤维除外的无机填充材料为5000目-30000目的滑石粉、直径为8-20微米的圆形玻璃纤维、具有扁平截面扁平率为0.1-0.5的特殊形状玻璃纤维中的一种或多种复配无机填充材料。
可选地，所述阻燃剂为四氟丁基磺酸盐、磷酸酯、次磷酸酯、膦酸酯、聚硅氧烷的一种或多种复配阻燃剂。
可选地，所述碳纤维增强复合材料还包括润滑剂、静电防止剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、脱模剂或着色剂中的至少一种。
另外，本发明还提供一种产品，所述产品为碳纤维增强聚碳酸酯复合材料成型后产生的产品。
可选地，所述产品的薄壁部的厚度为0.6-1.2mm。
可选地，所述产品的薄壁部的厚度为0.8-1.0mm。
相较于现有技术，本发明的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品，用直径为0.4-0.5微米的碳纤维增强聚碳酸酯树脂，使所述复合材料成型后的产品具有高刚性，且能够用于成型薄壁产品，在薄壁部显示较优异的性能，更广泛地应用于手持类等电子消费品外壳材料中。
【具体实施方式】
本发明的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其按重量份数表示包括：
聚碳酸酯树脂100份，所述聚碳酸酯是一种聚合物，化学名称为2,2-双(4-羟基苯基)丙烷聚碳酸酯，在环境温度为300℃，负荷为1.2kg时，所述聚碳酸酯树脂的品质流动速率(MFR)为3-30g/10min，所述聚碳酸酯树脂是一类强韧的耐高温的热塑性树脂；
碳纤维5-50份，所述碳纤维的的直径为0.4-0.5微米，在直径为0.4-0.5微米时，弯曲强度和冲击强度都可以维持在特别高的水准，而且添加量不足5份的话，成型品的刚性有降低的担忧，另一方面超过50份的话，有树脂组合物的流动性降低以及冲击强度降低的可能，因此不太理想，较佳的为添加10-30份的碳纤维，成型品的强度增高、不易发生收缩等成形的不良现象，流动性也高，具有光泽；
碳纤维除外的无机填充材料0-50份，所述碳纤维除外的无机填充材料为5000目-30000目的滑石粉、直径为8-20微米的圆形玻璃纤维、具有扁平截面扁平率(短径：长径)为0.1-0.5的特殊形状玻璃纤维中的一种或多种复配无机填充材料，无机填充材料的添加量超过50份的话，树脂组合物的流动性降低，浮纤严重，无光泽，因此并不理想，较佳的为添加5-15份，在保证产品高黑亮，无需喷涂的优点外，不易引起流动性和冲击强度降低；
阻燃剂0.1-15份，所述阻燃剂为四氟丁基磺酸盐、磷酸酯、次磷酸酯、膦酸酯、聚硅氧烷的一种或多种复配阻燃剂。
所述碳纤维增强复合材料还可以包括润滑剂、静电防止剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、脱模剂或着色剂中的至少一种。
为对本发明的目的、技术手段及技术功效有进一步的了解，现结合具体实施例和对比例说明如下。
实施例中所使用为台丽的直径为0.4-0.5微米的碳纤维及Nittobo的横截面为扁平状，扁平率(短径：长径)＝0.25的玻璃纤维。
实施例1
聚碳酸酯树脂 100份；
碳纤维 10份；
阻燃剂 10份。
将聚碳酸酯树脂在带有除湿干燥机烘箱中干燥；称取干燥后的聚碳酸酯树脂；称取阻燃剂，然后加入到高速混合机中高速预混；将上述步骤中混合物及称取的碳纤维分别加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。
实施例2
聚碳酸酯树脂 100份；
碳纤维 20份；
阻燃剂 10份。
将聚碳酸酯树脂在带有除湿干燥机烘箱中干燥；称取干燥后的聚碳酸酯树脂；称取阻燃剂，然后加入到高速混合机中高速预混；将上述步骤中混合物及称取的碳纤维分别加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。
实施例3
将聚碳酸酯树脂在带有除湿干燥机烘箱中干燥；称取干燥后的聚碳酸酯树脂；称取阻燃剂，然后加入到高速混合机中高速预混；将上述步骤中混合物及称取的碳纤维、玻璃纤维分别加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。
对比例1为将实施例1中的10份的碳纤维更换为三菱的直径为0.7-0.8微米的10份普通碳纤维；对比例2为将实施例2中的20份的碳纤维更换为三菱的直径为0.7-0.8微米的20份普通碳纤维；对比例3为将实施例3中的10份的碳纤维更换为三菱的直径为0.7-0.8微米的10份普通碳纤维，将实施例3中的15份玻璃纤维更换为巨石的15份普通玻璃纤维，普通玻璃纤维横截面为圆形，直径在13微米。
以上各实施例及对比例熔融挤出造粒后，然后在注塑机上注塑成型GB标准测试样条，按GB标准测试所得材料的机械性能，其中按照ISO1183测试比重，按照ISO527-1或ISO527-2测试拉伸强度，按照ISO527-1或ISO527-2测试断裂伸长率，按照ISO178测试弯曲强度及弯曲模量，按照ISO180测试冲击强度，测试结果如表1所示：
表1：实施例的测试结果
测试项目 实施例1 比较例1 实施例2 比较例2 实施例3 比较例3
比重(g/cm3) 1.2 1.2 1.31 1.31 1.32 1.32
拉伸强度(MPa) 115 100 180 160 140 125
断裂伸长率(％) 2.5 2 1.5 1.2 2.7 2.6
弯曲强度(MPa) 190 145 260 225 210 150
弯曲模量(MPa) 11000 7000 19000 14500 13500 8000
冲击强度(KJ/m2) 8 4.5 7 4 9 6
通过表1可以得出：实施例中在聚碳酸酯树脂中添加直径为0.4-0.5微米的碳纤维，使所述复合材料成型后的产品具有高刚性：弯曲模量可达10000以上，明显高于对比例中的弯曲模量，且各方面性能均优于对比例，因此能够用于成型薄壁产品，在薄壁部显示较优异的性能，更广泛地应用于手持类等电子消费品外壳材料中。另外，各实施例按照UL-94标准测试阻燃性，均可达到0.6mmV-0等级，具有优异的阻燃性。
本发明还提供一种产品，所述产品为碳纤维增强聚碳酸酯复合材料成型后产生的产品，所述产品的薄壁部(成型品的最薄的部分)的厚度为0.6-1.2mm，薄壁部的厚度不足0.6mm的话，有成形时的填充不充分的担忧；另一方面，薄壁部的厚度超过1.2mm的话，成型品的特性不会改变，不能得到本发明的效果，较佳的，所述产品的薄壁部的厚度为0.8-1.0mm。

Claims (10)

1.一种碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，按重量份数表示包括：
其中，所述碳纤维的直径为0.4-0.5微米。
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述碳纤维的重量份数为10-30份。
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，在环境温度为300℃，负荷为1.2kg时，所述聚碳酸酯树脂的品质流动速率为3-30g/10min。
4.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述碳纤维除外的无机填充材料的重量份数为5-15份。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述碳纤维除外的无机填充材料为5000目-30000目的滑石粉、直径为8-20微米的圆形玻璃纤维、具有扁平截面扁平率为0.1-0.5的特殊形状玻璃纤维中的一种或多种复配无机填充材料。
6.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为四氟丁基磺酸盐、磷酸酯、次磷酸酯、膦酸酯、聚硅氧烷的一种或多种复配阻燃剂。
7.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述碳纤维增强复合材料还包括润滑剂、静电防止剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、脱模剂、着色剂中的至少一种。
8.一种产品，其特征在于，所述产品为经权利要求1至7中任一项所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料成型后产生的产品。
9.根据权利要求8所述的产品，其特征在于，所述产品的薄壁部的厚度为0.6-1.2mm。
10.根据权利要求9所述的产品，其特征在于，所述产品的薄壁部的厚度为0.8-1.0mm。
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