CN106433069A - 一种轻量化聚碳酸酯塑料及其制备方法 - Google Patents

一种轻量化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，公开了一种轻量化聚碳酸酯塑料，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯100‑120份、玻璃纤维布15‑25份、膨胀蛭石6‑12份、贝壳粉6‑12份、单甘脂0.3‑0.5份、马来酸酐0.6‑0.8份、硬脂酸锌0.6‑0.8份、二氧化钛3‑5份、纳米氧化铝4‑8份、聚乙烯蜡10‑20份、聚氧乙烯醚0.5‑0.7份、抗氧剂0.3‑0.5份、碳纳米纤维6‑10份。本发明所制备的轻量化聚碳酸酯塑料的密度较小，同时具有良好的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、和弯曲模量，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

一种轻量化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，涉及一种轻量化聚碳酸酯塑料，本发明还涉及该轻量化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。
由于环保和节能的需求，汽车发展的趋势之一就是轻量化。汽车的轻量化就是在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能的降低汽车的整车质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。因为聚碳酸酯具有前面所述的优点，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，如电器仪表盘、汽车仪表盘、车灯、透明窗材等等。所以开发轻量化的聚碳酸酯材料可以满足汽车轻量化的要求。
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，提供一种轻量化聚碳酸酯塑料，所制备的轻量化聚碳酸酯塑料的密度较小，同时具有良好的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、和弯曲模量。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种轻量化聚碳酸酯塑料，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯100-120份、玻璃纤维布15-25份、膨胀蛭石6-12份、贝壳粉6-12份、单甘脂0.3-0.5份、马来酸酐0.6-0.8份、硬脂酸锌0.6-0.8份、二氧化钛3-5份、纳米氧化铝4-8份、聚乙烯蜡10-20份、聚氧乙烯醚0.5-0.7份、抗氧剂0.3-0.5份、碳纳米纤维6-10份。
进一步的，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯100份、玻璃纤维布15份、膨胀蛭石6份、贝壳粉6份、单甘脂0.3份、马来酸酐0.6份、硬脂酸锌0.6份、二氧化钛3份、纳米氧化铝4份、聚乙烯蜡10份、聚氧乙烯醚0.5份、抗氧剂0.3份、碳纳米纤维6份。
进一步的，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯120份、玻璃纤维布25份、膨胀蛭石12份、贝壳粉12份、单甘脂0.5份、马来酸酐0.8份、硬脂酸锌0.8份、二氧化钛5份、纳米氧化铝8份、聚乙烯蜡20份、聚氧乙烯醚0.7份、抗氧剂0.5份、碳纳米纤维10份。
进一步的，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯110份、玻璃纤维布20份、膨胀蛭石9份、贝壳粉9份、单甘脂0.4份、马来酸酐0.7份、硬脂酸锌0.7份、二氧化钛4份、纳米氧化铝6份、聚乙烯蜡15份、聚氧乙烯醚0.6份、抗氧剂0.4份、碳纳米纤维8份。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的混合物。
本发明的另一目的是提供一种轻量化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，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，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)微波干燥后的物料送入纳米研磨机，进行研磨，得玻璃纤维粉末；
(4)将膨胀蛭石粗粉碎后，与贝壳粉混合在600℃下加热30min，然后放入冰水中淬冷，再进行超微粉碎，过325目筛，得混合超微粉；
(5)按配比称取聚碳酸酯、单甘脂、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、聚氧乙烯醚、抗氧剂，与步骤(3)制备的玻璃纤维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；
(6)将马来酸酐加入步骤(5)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、纳米氧化铝、碳纳米纤维与步骤(4)制得的混合超微粉加入步骤(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，即得所述的轻量化聚碳酸酯塑料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明生产的轻量化聚碳酸酯塑料通过填充二氧化钛和贝壳粉，提高了聚碳酸酯的亮度，同时加入玻璃纤维、碳纳米纤维，进一步提高了聚碳酸酯的耐热性、耐腐蚀性、韧性和抗疲劳性，大大提高了聚碳酸酯的机械性能和热性能。
(2)本发明选取废弃的玻璃纤维布下脚料为原料，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性能。
(3)本发明的制备方法中，将玻璃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；将多孔羟基磷灰石粗粉碎后，经高温下加热、冰水淬冷后再进行超微粉碎，使多孔羟基磷灰石可以更容易的被粉碎，且粉碎粒度小且均匀，矿石原料利用率高；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。
(4)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
一种轻量化聚碳酸酯塑料，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯100份、玻璃纤维布15份、膨胀蛭石6份、贝壳粉6份、单甘脂0.3份、马来酸酐0.6份、硬脂酸锌0.6份、二氧化钛3份、纳米氧化铝4份、聚乙烯蜡10份、聚氧乙烯醚0.5份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂1680.2份、碳纳米纤维6份。
所述轻量化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，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，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)微波干燥后的物料送入纳米研磨机，进行研磨，得玻璃纤维粉末；
(4)将膨胀蛭石粗粉碎后，与贝壳粉混合在600℃下加热30min，然后放入冰水中淬冷，再进行超微粉碎，过325目筛，得混合超微粉；
(5)按配比称取聚碳酸酯、单甘脂、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、聚氧乙烯醚、抗氧剂，与步骤(3)制备的玻璃纤维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；
(6)将马来酸酐加入步骤(5)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、纳米氧化铝、碳纳米纤维与步骤(4)制得的混合超微粉加入步骤(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，即得所述的轻量化聚碳酸酯塑料。
实施例2
一种轻量化聚碳酸酯塑料，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯120份、玻璃纤维布25份、膨胀蛭石12份、贝壳粉12份、单甘脂0.5份、马来酸酐0.8份、硬脂酸锌0.8份、二氧化钛5份、纳米氧化铝8份、聚乙烯蜡20份、聚氧乙烯醚0.7份、抗氧剂1010 0.3份、抗氧剂1680.2份、碳纳米纤维10份。
所述轻量化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，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，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)微波干燥后的物料送入纳米研磨机，进行研磨，得玻璃纤维粉末；
(4)将膨胀蛭石粗粉碎后，与贝壳粉混合在600℃下加热30min，然后放入冰水中淬冷，再进行超微粉碎，过325目筛，得混合超微粉；
(5)按配比称取聚碳酸酯、单甘脂、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、聚氧乙烯醚、抗氧剂，与步骤(3)制备的玻璃纤维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；
(6)将马来酸酐加入步骤(5)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、纳米氧化铝、碳纳米纤维与步骤(4)制得的混合超微粉加入步骤(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，即得所述的轻量化聚碳酸酯塑料。
实施例3
一种轻量化聚碳酸酯塑料，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯110份、玻璃纤维布20份、膨胀蛭石9份、贝壳粉9份、单甘脂0.4份、马来酸酐0.7份、硬脂酸锌0.7份、二氧化钛4份、纳米氧化铝6份、聚乙烯蜡15份、聚氧乙烯醚0.6份、抗氧剂1010 0.2份、抗氧剂1680.2份、碳纳米纤维8份。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的混合物。
所述轻量化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，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，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)微波干燥后的物料送入纳米研磨机，进行研磨，得玻璃纤维粉末；
(4)将膨胀蛭石粗粉碎后，与贝壳粉混合在600℃下加热30min，然后放入冰水中淬冷，再进行超微粉碎，过325目筛，得混合超微粉；
(5)按配比称取聚碳酸酯、单甘脂、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、聚氧乙烯醚、抗氧剂，与步骤(3)制备的玻璃纤维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；
(6)将马来酸酐加入步骤(5)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、纳米氧化铝、碳纳米纤维与步骤(4)制得的混合超微粉加入步骤(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，即得所述的轻量化聚碳酸酯塑料。
性能测试
本发明还对实施例1-3所制备的轻量化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轻量化聚碳酸酯塑料的力学性能测试结果
上述测试结果表明，本发明所制备的轻量化聚碳酸酯塑料的密度在1g/CM3以下，密度较小，同时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 (6)

1.一种轻量化聚碳酸酯塑料，其特征在于，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯100-120份、玻璃纤维布15-25份、膨胀蛭石6-12份、贝壳粉6-12份、单甘脂0.3-0.5份、马来酸酐0.6-0.8份、硬脂酸锌0.6-0.8份、二氧化钛3-5份、纳米氧化铝4-8份、聚乙烯蜡10-20份、聚氧乙烯醚0.5-0.7份、抗氧剂0.3-0.5份、碳纳米纤维6-10份。
2.如权利要求1所述的一种轻量化聚碳酸酯塑料，其特征在于，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯100份、玻璃纤维布15份、膨胀蛭石6份、贝壳粉6份、单甘脂0.3份、马来酸酐0.6份、硬脂酸锌0.6份、二氧化钛3份、纳米氧化铝4份、聚乙烯蜡10份、聚氧乙烯醚0.5份、抗氧剂0.3份、碳纳米纤维6份。
3.如权利要求1所述的一种轻量化聚碳酸酯塑料，其特征在于，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯120份、玻璃纤维布25份、膨胀蛭石12份、贝壳粉12份、单甘脂0.5份、马来酸酐0.8份、硬脂酸锌0.8份、二氧化钛5份、纳米氧化铝8份、聚乙烯蜡20份、聚氧乙烯醚0.7份、抗氧剂0.5份、碳纳米纤维10份。
4.如权利要求1所述的一种轻量化聚碳酸酯塑料，其特征在于，由以下重量份数的组分制成：聚碳酸酯110份、玻璃纤维布20份、膨胀蛭石9份、贝壳粉9份、单甘脂0.4份、马来酸酐0.7份、硬脂酸锌0.7份、二氧化钛4份、纳米氧化铝6份、聚乙烯蜡15份、聚氧乙烯醚0.6份、抗氧剂0.4份、碳纳米纤维8份。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种轻量化聚碳酸酯塑料，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任一项所述的一种轻量化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，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，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)微波干燥后的物料送入纳米研磨机，进行研磨，得玻璃纤维粉末；
(4)将膨胀蛭石粗粉碎后，与贝壳粉混合在600℃下加热30min，然后放入冰水中淬冷，再进行超微粉碎，过325目筛，得混合超微粉；
(5)按配比称取聚碳酸酯、单甘脂、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、聚氧乙烯醚、抗氧剂，与步骤(3)制备的玻璃纤维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；
(6)将马来酸酐加入步骤(5)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、纳米氧化铝、碳纳米纤维与步骤(4)制得的混合超微粉加入步骤(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，即得所述的轻量化聚碳酸酯塑料。
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