CN106336642A - 一种改性聚碳酸酯塑料及其制备方法 - Google Patents

一种改性聚碳酸酯塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于塑料领域，公开了一种改性聚碳酸酯塑料及其制备方法，所述改性聚碳酸酯塑料由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯80‑100份、二氧化钛2‑4份、玻璃纤维布5‑7份、抗氧剂0.2‑0.4份、邻苯二甲酸酯1‑2份、硬脂酸锌0.6‑1份、单甘脂0.3‑0.5份、三氧化二锑2‑3份、硅酮0.6‑0.8份、碳纤维4‑6份、氢氧化镁2‑4份、聚酯纤维2‑3份、贝壳粉5‑7份、马来酸酐0.6‑0.8份、硬化剂0.8‑1份。本发明的改性聚碳酸酯塑料力学性能好，具有很好的稳定性能，制备方法操作工艺简单，可实现工业化生产，具有良好的应用前景。

Description

一种改性聚碳酸酯塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料领域，涉及一种改性聚碳酸酯塑料，本发明还涉及该改性聚碳酸酯塑料的制备方法。
背景技术
聚碳酸酯是一种无定型、无臭、无味、无毒的热塑性聚合物，是一种分子结构特殊、综合性能优良的热塑性工程树脂。目前，它的应用迅速发展，在五大工程树脂中的应用中，排名第二，仅次于尼龙的应用。聚碳酸酷的分子链上含有苯环和碳酸脂结构，因此，其分子链的刚性非常大。由于聚碳酸酷的这种特殊的分子结构，决定了聚碳酸酷的许多独特的力学、热学、光学等方面的性能。聚碳酸酯无色透明，耐弱酸、耐弱碱、耐中性油，耐热、抗冲击，在普通使用温度内都有良好的机械性能。
因为聚碳酸酯具有上述所述的优点，综合性能优良，在建筑采光、汽车玻璃和飞机、军用防护材料等领域中市场潜力巨大。但是由于其疲劳强度低，易产生应力开裂，缺口敏感性差，耐磨性较差。聚碳酸酯对热、氧、大气和紫外线均有良好的稳定性，但是若长期在室外使用或受强烈光照，其表面会变暗、失去光泽和泛黄，甚至产生龟裂，机械性能降低。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述提到的现有技术中的不足，提供一种改性聚碳酸酯塑料及其制备方法，该改性聚碳酸酯塑料力学性能好，具有很好的稳定性能。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种改性聚碳酸酯塑料，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯80-100份、二氧化钛2-4份、玻璃纤维布5-7份、抗氧剂0.2-0.4份、邻苯二甲酸酯1-2份、硬脂酸锌0.6-1份、单甘脂0.3-0.5份、三氧化二锑2-3份、硅酮0.6-0.8份、碳纤维4-6份、氢氧化镁2-4份、聚酯纤维2-3份、贝壳粉5-7份、马来酸酐0.6-0.8份、硬化剂0.8-1份。
优选的，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯80份、二氧化钛2份、玻璃纤维布5份、抗氧剂0.2份、邻苯二甲酸酯1份、硬脂酸锌0.6份、单甘脂0.3份、三氧化二锑2份、硅酮0.6份、碳纤维4份、氢氧化镁2份、聚酯纤维2份、贝壳粉5份、马来酸酐0.6份、硬化剂0.8份。
优选的，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯100份、二氧化钛4份、玻璃纤维布7份、抗氧剂0.4份、邻苯二甲酸酯2份、硬脂酸锌1份、单甘脂0.5份、三氧化二锑3份、硅酮0.8份、碳纤维6份、氢氧化镁4份、聚酯纤维3份、贝壳粉7份、马来酸酐0.8份、硬化剂1份。
优选的，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯90份、二氧化钛3份、玻璃纤维布6份、抗氧剂0.3份、邻苯二甲酸酯1.5份、硬脂酸锌0.8份、单甘脂0.4份、三氧化二锑2.5份、硅酮0.7份、碳纤维5份、氢氧化镁3份、聚酯纤维2.5份、贝壳粉6份、马来酸酐0.7份、硬化剂0.9份。
进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的混合物。
进一步的，所述硬化剂为六次甲基四胺、均苯四甲酸二酐、邻苯二甲酸酐中的一种或它们的任意组合。
本发明的另一目的是提供一种改性聚碳酸酯塑料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)称取玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料，清洗至无泥浆、污物等，干燥至无水分，然后将干燥后的玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料分别送入切段机进行切段，分别切成长度为4-5cm的小段料；
(2)按配比称取步骤(1)所得的玻璃纤维布小段料和聚酯纤维小段料，混合均匀后送入微波干燥机进行微波干燥，微波干燥温度为150-200℃，时间为1-3min；
(3)将步骤(2)微波干燥后的混合物料送入纳米研磨机，进行研磨，得混合粉末；
(4)按配比称取聚碳酸酯、邻苯二甲酸酯、硬脂酸锌、单甘脂、马来酸酐，与步骤(3)制备的混合粉末充分调制均匀后，置于双螺杆挤出机中，在260-300℃下，挤出基料A；
(5)将贝壳粉进行超微粉碎至500目，备用；
(6)将硅酮加入步骤(4)所得的造粒制备基料A中，充分搅拌混合均匀，得基料B；
(7)将二氧化钛、抗氧剂、三氧化二锑、碳纤维、氢氧化镁、步骤(5)超微粉碎的贝壳粉加入步骤(6)所得的造粒制备基料B中，充分搅拌均匀，得基料C；
(8)将步骤(7)所得的造粒制备基料C与硬化剂置于双螺杆挤出机中熔融挤出，将挤出料在50±5℃下烘干除去水分，即得所述的改性聚碳酸酯塑料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明生产的改性聚碳酸酯塑料通过填充二氧化钛，提高了聚碳酸酯塑料的亮度，同时加入玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维，进一步提高了聚碳酸酯的耐热性、耐腐蚀性，提高了聚碳酸酯的韧性、抗疲劳性以及低温抗裂性，大大提高了聚碳酸酯的力学性能。
(2)本发明配方中添加少量三氧化二锑和氢氧化镁，三氧化二锑和氢氧化镁配合使用，赋予了聚碳酸酯良好的阻燃性，尤其添加了贝壳粉，在增加聚碳酸酯塑料光泽度的基础上赋予了其防静电、抗菌抑菌的功能。
(3)本发明选取废弃的玻璃纤维、聚酯纤维下脚料为原料，变废为宝，既降低了原料成本，循环经济，又进一步提高了聚碳酸酯的耐热性、耐腐蚀性，提高了聚碳酸酯的韧性、抗疲劳性以及低温抗裂性，大大提高了聚碳酸酯的力学性能。
(4)本发明的制备方法中，将玻璃纤维和聚酯纤维小段料现进行微波干燥处理后，再进行纳米研磨，微波干燥处理后，使得小段料变脆，再纳米研磨时，就会减少研磨时间而达到所需要的粒度，节省生产时间；所有原材料共混后相容性好，挤出后不会发生析出现象，对聚碳酸酯塑料的力学性能影响可忽略不计。
(5)本发明的制备方法操作工艺简单，可实现工业化生产，具有良好的应用前景。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
实施例1
一种改性聚碳酸酯塑料，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯80份、二氧化钛2份、玻璃纤维布5份、抗氧剂0.2份、邻苯二甲酸酯1份、硬脂酸锌0.6份、单甘脂0.3份、三氧化二锑2份、硅酮0.6份、碳纤维4份、氢氧化镁2份、聚酯纤维2份、贝壳粉5份、马来酸酐0.6份、六次甲基四胺0.8份。
所述改性聚碳酸酯塑料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料，清洗至无泥浆、污物等，干燥至无水分，然后将干燥后的玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料分别送入切段机进行切段，分别切成长度为4-5cm的小段料；
(2)按配比称取步骤(1)所得的玻璃纤维布小段料和聚酯纤维小段料，混合均匀后送入微波干燥机进行微波干燥，微波干燥温度为150-200℃，时间为1-3min；
(3)将步骤(2)微波干燥后的混合物料送入纳米研磨机，进行研磨，得混合粉末；
(4)按配比称取聚碳酸酯、邻苯二甲酸酯、硬脂酸锌、单甘脂、马来酸酐，与步骤(3)制备的混合粉末充分调制均匀后，置于双螺杆挤出机中，在260-300℃下，挤出基料A；
(5)将贝壳粉进行超微粉碎至500目，备用；
(6)将硅酮加入步骤(4)所得的造粒制备基料A中，充分搅拌混合均匀，得基料B；
(7)将二氧化钛、抗氧剂、三氧化二锑、碳纤维、氢氧化镁、步骤(5)超微粉碎的贝壳粉加入步骤(6)所得的造粒制备基料B中，充分搅拌均匀，得基料C；
(8)将步骤(7)所得的造粒制备基料C与六次甲基四胺置于双螺杆挤出机中熔融挤出，将挤出料在50±5℃下烘干除去水分，即得所述的改性聚碳酸酯塑料。
实施例2
一种改性聚碳酸酯塑料，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯100份、二氧化钛4份、玻璃纤维布7份、抗氧剂0.4份、邻苯二甲酸酯2份、硬脂酸锌1份、单甘脂0.5份、三氧化二锑3份、硅酮0.8份、碳纤维6份、氢氧化镁4份、聚酯纤维3份、贝壳粉7份、马来酸酐0.8份、六次甲基四胺0.5份、邻苯二甲酸酐0.5份。
所述改性聚碳酸酯塑料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料，清洗至无泥浆、污物等，干燥至无水分，然后将干燥后的玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料分别送入切段机进行切段，分别切成长度为4-5cm的小段料；
(2)按配比称取步骤(1)所得的玻璃纤维布小段料和聚酯纤维小段料，混合均匀后送入微波干燥机进行微波干燥，微波干燥温度为150-200℃，时间为1-3min；
(3)将步骤(2)微波干燥后的混合物料送入纳米研磨机，进行研磨，得混合粉末；
(4)按配比称取聚碳酸酯、邻苯二甲酸酯、硬脂酸锌、单甘脂、马来酸酐，与步骤(3)制备的混合粉末充分调制均匀后，置于双螺杆挤出机中，在260-300℃下，挤出基料A；
(5)将贝壳粉进行超微粉碎至500目，备用；
(6)将硅酮加入步骤(4)所得的造粒制备基料A中，充分搅拌混合均匀，得基料B；
(7)将二氧化钛、抗氧剂、三氧化二锑、碳纤维、氢氧化镁、步骤(5)超微粉碎的贝壳粉加入步骤(6)所得的造粒制备基料B中，充分搅拌均匀，得基料C；
(8)将步骤(7)所得的造粒制备基料C与六次甲基四胺、邻苯二甲酸酐置于双螺杆挤出机中熔融挤出，将挤出料在50±5℃下烘干除去水分，即得所述的改性聚碳酸酯塑料。
实施例3
一种改性聚碳酸酯塑料，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯90份、二氧化钛3份、玻璃纤维布6份、抗氧剂0.3份、邻苯二甲酸酯1.5份、硬脂酸锌0.8份、单甘脂0.4份、三氧化二锑2.5份、硅酮0.7份、碳纤维5份、氢氧化镁3份、聚酯纤维2.5份、贝壳粉6份、马来酸酐0.7份、均苯四甲酸二酐0.9份。
所述改性聚碳酸酯塑料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料，清洗至无泥浆、污物等，干燥至无水分，然后将干燥后的玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料分别送入切段机进行切段，分别切成长度为4-5cm的小段料；
(2)按配比称取步骤(1)所得的玻璃纤维布小段料和聚酯纤维小段料，混合均匀后送入微波干燥机进行微波干燥，微波干燥温度为150-200℃，时间为1-3min；
(3)将步骤(2)微波干燥后的混合物料送入纳米研磨机，进行研磨，得混合粉末；
(4)按配比称取聚碳酸酯、邻苯二甲酸酯、硬脂酸锌、单甘脂、马来酸酐，与步骤(3)制备的混合粉末充分调制均匀后，置于双螺杆挤出机中，在260-300℃下，挤出基料A；
(5)将贝壳粉进行超微粉碎至500目，备用；
(6)将硅酮加入步骤(4)所得的造粒制备基料A中，充分搅拌混合均匀，得基料B；
(7)将二氧化钛、抗氧剂、三氧化二锑、碳纤维、氢氧化镁、步骤(5)超微粉碎的贝壳粉加入步骤(6)所得的造粒制备基料B中，充分搅拌均匀，得基料C；
(8)将步骤(7)所得的造粒制备基料C与均苯四甲酸二酐置于双螺杆挤出机中熔融挤出，将挤出料在50±5℃下烘干除去水分，即得所述的改性聚碳酸酯塑料。
实施例4
一种改性聚碳酸酯塑料，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯100份、二氧化钛4份、玻璃纤维布5份、抗氧剂0.3份、邻苯二甲酸酯1.5份、硬脂酸锌0.9份、单甘脂0.5份、三氧化二锑2份、硅酮0.6份、碳纤维6份、氢氧化镁4份、聚酯纤维3份、贝壳粉5份、马来酸酐0.6份、六次甲基四胺0.3份、均苯四甲酸二酐0.5份。
所述改性聚碳酸酯塑料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料，清洗至无泥浆、污物等，干燥至无水分，然后将干燥后的玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料分别送入切段机进行切段，分别切成长度为4-5cm的小段料；
(2)按配比称取步骤(1)所得的玻璃纤维布小段料和聚酯纤维小段料，混合均匀后送入微波干燥机进行微波干燥，微波干燥温度为150-200℃，时间为1-3min；
(3)将步骤(2)微波干燥后的混合物料送入纳米研磨机，进行研磨，得混合粉末；
(4)按配比称取聚碳酸酯、邻苯二甲酸酯、硬脂酸锌、单甘脂、马来酸酐，与步骤(3)制备的混合粉末充分调制均匀后，置于双螺杆挤出机中，在260-300℃下，挤出基料A；
(5)将贝壳粉进行超微粉碎至500目，备用；
(6)将硅酮加入步骤(4)所得的造粒制备基料A中，充分搅拌混合均匀，得基料B；
(7)将二氧化钛、抗氧剂、三氧化二锑、碳纤维、氢氧化镁、步骤(5)超微粉碎的贝壳粉加入步骤(6)所得的造粒制备基料B中，充分搅拌均匀，得基料C；
(8)将步骤(7)所得的造粒制备基料C与六次甲基四胺、均苯四甲酸二酐置于双螺杆挤出机中熔融挤出，将挤出料在50±5℃下烘干除去水分，即得所述的改性聚碳酸酯塑料。
性能测试
本发明还对实施例1-4所制备的聚碳酸酯塑料的力学性能进行了测试，测试标准和测试结果如表1所示。
表1聚碳酸酯塑料的力学性能测试结果
特性参数 测试标准 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度MPa ASTM D638 65.6 64.7 66.1 65.1
断裂伸长率％ ASTM D638 81.2 81.6 80.5 81.0
弯曲强度MPa ASTM D790 105.1 102.7 103.1 104.3
弯曲模量MPa ASTM D790 2192 2267 2201 2300
上述测试结果表明，本发明所制备的聚碳酸酯塑料具有良好的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、和弯曲模量，并没有因加入其它原材料而降低聚碳酸酯塑料的力学性能。
以上所述是本发明的优选实施方式，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择，或者对上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，通过任何合适的方式进行组合等，这些等效替换及辅助成分的添加、具体技术特征的组合等也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种改性聚碳酸酯塑料，其特征在于，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯80-100份、二氧化钛2-4份、玻璃纤维布5-7份、抗氧剂0.2-0.4份、邻苯二甲酸酯1-2份、硬脂酸锌0.6-1份、单甘脂0.3-0.5份、三氧化二锑2-3份、硅酮0.6-0.8份、碳纤维4-6份、氢氧化镁2-4份、聚酯纤维2-3份、贝壳粉5-7份、马来酸酐0.6-0.8份、硬化剂0.8-1份。
2.如权利要求1所述的一种改性聚碳酸酯塑料，其特征在于，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯80份、二氧化钛2份、玻璃纤维布5份、抗氧剂0.2份、邻苯二甲酸酯1份、硬脂酸锌0.6份、单甘脂0.3份、三氧化二锑2份、硅酮0.6份、碳纤维4份、氢氧化镁2份、聚酯纤维2份、贝壳粉5份、马来酸酐0.6份、硬化剂0.8份。
3.如权利要求1所述的一种改性聚碳酸酯塑料，其特征在于，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯100份、二氧化钛4份、玻璃纤维布7份、抗氧剂0.4份、邻苯二甲酸酯2份、硬脂酸锌1份、单甘脂0.5份、三氧化二锑3份、硅酮0.8份、碳纤维6份、氢氧化镁4份、聚酯纤维3份、贝壳粉7份、马来酸酐0.8份、硬化剂1份。
4.如权利要求1所述的一种改性聚碳酸酯塑料，其特征在于，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯90份、二氧化钛3份、玻璃纤维布6份、抗氧剂0.3份、邻苯二甲酸酯1.5份、硬脂酸锌0.8份、单甘脂0.4份、三氧化二锑2.5份、硅酮0.7份、碳纤维5份、氢氧化镁3份、聚酯纤维2.5份、贝壳粉6份、马来酸酐0.7份、硬化剂0.9份。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种改性聚碳酸酯塑料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的混合物。
6.如权利要求1-4任一项所述的一种改性聚碳酸酯塑料，其特征在于，所述硬化剂为六次甲基四胺、均苯四甲酸二酐、邻苯二甲酸酐中的一种或它们的任意组合。
7.如权利要求1-4任一项所述的改性聚碳酸酯塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料，清洗至无泥浆、污物等，干燥至无水分，然后将干燥后的玻璃纤维布耳料和聚酯纤维耳料分别送入切段机进行切段，分别切成长度为4-5cm的小段料；
(2)按配比称取步骤(1)所得的玻璃纤维布小段料和聚酯纤维小段料，混合均匀后送入微波干燥机进行微波干燥，微波干燥温度为150-200℃，时间为1-3min；
(3)将步骤(2)微波干燥后的混合物料送入纳米研磨机，进行研磨，得混合粉末；
(4)按配比称取聚碳酸酯、邻苯二甲酸酯、硬脂酸锌、单甘脂、马来酸酐，与步骤(3)制备的混合粉末充分调制均匀后，置于双螺杆挤出机中，在260-300℃下，挤出基料A；
(5)将贝壳粉进行超微粉碎至500目，备用；
(6)将硅酮加入步骤(4)所得的造粒制备基料A中，充分搅拌混合均匀，得基料B；
(7)将二氧化钛、抗氧剂、三氧化二锑、碳纤维、氢氧化镁、步骤(5)超微粉碎的贝壳粉加入步骤(6)所得的造粒制备基料B中，充分搅拌均匀，得基料C；
(8)将步骤(7)所得的造粒制备基料C与硬化剂置于双螺杆挤出机中熔融挤出，将挤出料在50±5℃下烘干除去水分，即得所述的改性聚碳酸酯塑料。
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