CN107177179A - 碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品 - Google Patents

碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是涉及一种应用于IMR成型中的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10‑60份；阻燃剂5‑30份；所述阻燃剂为两种或两种以上的复配阻燃剂。所述产品，为经所述碳纤维增强聚碳酸酯复合材料成型后产生的产品。本发明的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品，不仅能保证复合材料的阻燃性、流动性，又可降低复合材料的注塑温度，使复合材料可应用于IMR成型中，使IMR薄膜应用于高端超薄产品中，而且还能够注塑出外观漂亮的结构件产品。

Description

碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品
【技术领域】
本发明涉及高分子材料技术领域，具体是涉及一种应用于IMR成型中的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品。
【背景技术】
近年来，随着智能手机、平板电脑、笔记本电脑的快速发展，众多厂家竞争日益激烈，电子产品逐渐向外观鲜艳多彩、超薄、轻质化发展。
IMR成型技术(模内转印技术)技术可以实现注塑成型、装饰一体化及一次完成的功效，还可做出各种不同的特殊效果，在电子产品上应用越来越广泛。
然而，IMR薄膜的片材材质通常为PET膜，由于PET膜和油墨的不耐高温的缺陷，导致IMR薄膜现在多用在较厚的产品外壳中，在高端超薄产品上的应用还很少。
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，以克服现状的不足及瓶颈，可应用于IMR成型中，使IMR薄膜应用于高端超薄产品中。
【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，该复合材料可低温注塑成型，克服IMR薄膜和油墨不耐高温的缺陷，可应用于IMR成型中，使IMR薄膜应用于高端超薄产品中。
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，应用于IMR成型中，该复合材料按重量份数表示包括：
聚碳酸酯树脂 100份；
碳纤维 10-60份；
阻燃剂 5-30份；
所述阻燃剂为两种或两种以上的复配阻燃剂。
可选地，在环境温度为300℃，负荷为1.2Kg时，所述聚碳酸酯的熔融指数为5-30g/10min。
可选地，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、有机硅-聚碳酸酯、含醚键双酚型聚碳酸酯或者含硫、氮、磷、硅双酚型聚碳酸酯中的至少一种。
可选地，所述碳纤维的直径为3-10微米，浸润剂为聚氨酯、环氧树脂、芳族聚合物中的一种。
可选地，所述阻燃剂为磷酸脂、次磷酸酯、次磷酸盐、膦酸脂、有机硅氧烷中的两种或两种以上复配阻燃剂。
可选地，所述阻燃剂中含有10-20重量份的磷系阻燃剂。
可选地，所述碳纤维增强聚碳酸酯复合材料中还包括润滑剂、静电防止剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、脱模剂及着色剂中的至少一种。
本发明还提供一种产品，所述产品为经所述碳纤维增强聚碳酸酯复合材料成型后产生的产品。
可选地，所述产品的厚度为0.8-1.5mm。
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，通过在复合材料中添加高效复配阻燃剂，不仅能保证复合材料的阻燃性、流动性，又可降低复合材料的注塑温度，使复合材料的注塑温度在240-270℃，热流道温度在200-250℃，上述加工温度不仅能够避免IMR薄膜和油墨不耐高温的缺陷，使复合材料可应用于IMR成型中，使IMR薄膜应用于高端超薄产品中，而且还能够注塑出外观漂亮的结构件产品。
【具体实施方式】
本发明的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，应用于IMR成型中，所述复合材料按重量份数表示包括：
100重量份的聚碳酸酯，其中，在环境温度为300℃，负荷为1.2Kg时，所述聚碳酸酯的熔融指数为5-30g/10min，熔融指数太低，流动性差，不利于注塑成型，熔融指数太高，结合线处的强度会下降。所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、有机硅-聚碳酸酯、含醚键双酚型聚碳酸酯或者含硫、氮、磷、硅双酚型聚碳酸酯中的至少一种。
10-60重量份的碳纤维，所述碳纤维的直径为3-10微米，浸润剂为聚氨酯、环氧树脂、芳族聚合物中的一种，通过添加碳纤维，可以得到高强度、高刚性的复合材料。
5-30重量份的阻燃剂，该阻燃剂为高效复配阻燃剂，该阻燃剂为磷酸脂、次磷酸酯、次磷酸盐、膦酸脂、有机硅氧烷中的两种或两种以上复配阻燃剂，采用高效复配阻燃剂既可以保证复合材料的阻燃性、流动性，又可降低复合材料的注塑温度，使复合材料的注塑温度(塑胶粒熔融的温度)在240-270℃，热流道温度在200-250℃，更佳的为阻燃剂中含有10-20重量份的磷系阻燃剂，可以达到更好的效果，磷系阻燃剂指上述磷酸脂、次磷酸酯、次磷酸盐、膦酸脂。
其中，在不损害本发明的效果的范围内，所述碳纤维增强聚碳酸酯复合材料中还包括润滑剂、静电防止剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、脱模剂及着色剂中的至少一种，从而得到其他功能性复合材料。
为对本发明的目的、技术手段及技术功效有进一步的了解，现结合具体实施例说明如下。
实施例1、2及对比例1中使用的碳纤维为SGL公司生产的型号为SGL-C30的碳纤维；
实施例3中使用的碳纤维为TR公司生产的型号为TR06UL的碳纤维；
实施例1、2、3及对比例1中使用的助剂为抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂及着色剂的混合。
实施例1
称取相应重量的各组分；然后，将各组分利用单轴搅拌桶搅拌；将上述混合物分别加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
实施例2
称取相应重量的各组分；然后，将各组分利用单轴搅拌桶搅拌10分钟；将上述混合物分别加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
实施例3
对比例1
称取相应重量的各组分；然后，将各组分利用单轴搅拌桶搅拌10分钟；将上述混合物分别加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
对比例2
对比例2中为市售商品Sabic DC0041PQ，即为Sabic公司的一种市售商品，牌号为DC0041PQ，其为聚碳酸酯树脂中添加20％重量的碳纤维。
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，并按照UL94标准测试阻燃性能，测试结果如表1所示：
表1：实施例及对比例的测试结果
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
拉伸强度(MPa) 120 160 148 155 158
断裂伸长率(％) 2.9 2.0 1.8 1.6 1.5
弯曲强度(MPa) 190 250 230 250 245
弯曲模量(MPa) 8500 15500 14000 15500 16000
冲击强度(KJ/m2) 10 7.5 6 6.5 5.8
阻燃等级 0.8mmV-0 0.8mm V-0 0.8mm V-0 0.8mmV-0 0.8mm V-0
注塑温度(℃) 260 260 260 300 310
热流道温度(℃) 200 200 200 265 275
通过表1可以得出：本发明的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，通过将实施例1、实施例2、实施例3作对比，得出适当增加或减少碳纤维含量，或者改变为不同厂家生产的碳纤维，对注塑温度及热流道温度均无影响。
将实施例1、实施例2、实施例3与对比例1、对比例2作对比得出：通过在复合材料中添加高效复配阻燃剂，相较于单一的阻燃剂，不仅能保证复合材料的阻燃性、流动性，又可明显降低复合材料的注塑温度，使复合材料的注塑温度及热流道温度低于IMR薄膜和油墨可耐的最高温度，能够避免IMR薄膜和油墨不耐高温的缺陷，使复合材料可应用于IMR成型中。
本发明还提供一种产品，所述产品为经碳纤维增强聚碳酸酯复合材料成型后产生的产品，该产品为外观漂亮的高端超薄结构件产品，该产品的厚度为0.8-1.5mm。该产品可为电子产品的外壳，例如手机、平板电脑、笔记本电脑等。

Claims (9)

1.一种碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，应用于IMR成型中，其特征在于，该复合材料按重量份数表示包括：
聚碳酸酯树脂 100份；
碳纤维 10-60份；
阻燃剂 5-30份；
所述阻燃剂为两种或两种以上的复配阻燃剂。
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，在环境温度为300℃，负荷为1.2Kg时，所述聚碳酸酯的熔融指数为5-30g/10min。
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，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、有机硅-聚碳酸酯、含醚键双酚型聚碳酸酯或者含硫、氮、磷、硅双酚型聚碳酸酯中的至少一种。
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，所述碳纤维的直径为3-10微米，浸润剂为聚氨酯、环氧树脂、芳族聚合物中的一种。
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，所述阻燃剂为磷酸脂、次磷酸酯、次磷酸盐、膦酸脂、有机硅氧烷中的两种或两种以上复配阻燃剂。
6.根据权利要求5所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述阻燃剂中含有10-20重量份的磷系阻燃剂。
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，所述碳纤维增强聚碳酸酯复合材料中还包括润滑剂、静电防止剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、脱模剂及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，所述产品的厚度为0.8-1.5mm。
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