CN107987505A - 一种高强度耐磨工程塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高强度耐磨工程塑料，由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂40‑50份、聚四氟乙烯7‑8份、聚酰胺10‑12份、炭黑7‑9份、硬脂酸9‑11份、有机硅油6‑8份、甲壳素6‑8份、紫外线吸收剂2‑4份、硫酸钙9‑11份、相容剂2‑3份、抗氧化剂6‑8份、负离子粉12‑13份、阻燃剂7‑9份、内脱模剂3‑5份、增稠剂2‑4份和铝硅酸钠1‑3份；该工程塑料耐磨性能好，机械强度高，使用寿命长，且无刺激性气味，对人体安全无害。

Description

一种高强度耐磨工程塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度耐磨工程塑料及其制备方法。
背景技术
工程塑料是指被用做工业零件外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。和通用塑料相比，工程塑料在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面能达到更高的要求，而且加工更方便并可替代金属材料。近年来工程塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业，以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。工程塑料已成为当今世界塑料工业中增长速度最快的领域，其发展不仅对国家支柱产业和现代高新技术产业起着支撑作用，同时也推动传统产业改造和产品结构的调整。
由于我国汽车、电子和建筑等行业发展迅速，当前，我国已成为全球工程塑料需求增长最快的国家。据中投分析，在今后，随着国内经济的不断发展，工程塑料的需求会进一步得到增长，我国工程塑料行业发展前景十分广阔。以家电行业来说，今后仅以冰箱、冷柜、洗衣机、空调及各类小家电产品每年的工程塑料需求量会达60万吨左右，而用于通信基础设施建设以及铁路、公路建设等方面的工程塑料用量则更为惊人，预计今后数年内总需求量会达到450万吨以上，因此，工程塑料的需求极为庞大。
但是，目前传统的工程材料的强度、耐冲击性、耐磨性、阻燃性能和抗老化性能很难满足市场需求。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种耐磨性能好，机械强度高，使用寿命长，且无刺激性气味，对人体安全无害的工程塑料。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种高强度耐磨工程塑料，由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂40-50份、聚四氟乙烯7-8份、聚酰胺10-12份、炭黑7-9份、硬脂酸9-11份、有机硅油6-8份、甲壳素6-8份、紫外线吸收剂2-4份、硫酸钙9-11份、相容剂2-3份、抗氧化剂6-8份、负离子粉12-13份、阻燃剂7-9份、内脱模剂3-5份、增稠剂2-4份和铝硅酸钠1-3份。
进一步的，所述一种高强度耐磨工程塑料，由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂50份、聚四氟乙烯8份、聚酰胺12份、炭黑9份、硬脂酸11份、有机硅油8份、甲壳素8份、紫外线吸收剂4份、硫酸钙11份、相容剂3份、抗氧化剂8份、负离子粉13份、阻燃剂9份、内脱模剂5份、增稠剂4份和铝硅酸钠3份。
进一步的，所述一种高强度耐磨工程塑料，由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂40份、聚四氟乙烯7份、聚酰胺10份、炭黑7份、硬脂酸9份、有机硅油6份、甲壳素6份、紫外线吸收剂2份、硫酸钙9份、相容剂2份、抗氧化剂6份、负离子粉12份、阻燃剂7份、内脱模剂3份、增稠剂2份和铝硅酸钠1份。
进一步的，所述一种高强度耐磨工程塑料，由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂45份、聚四氟乙烯7.5份、聚酰胺11份、炭黑8份、硬脂酸10份、有机硅油7份、甲壳素7份、紫外线吸收剂3份、硫酸钙10份、相容剂2.5份、抗氧化剂7份、负离子粉12.5份、阻燃剂8份、内脱模剂4份、增稠剂3份和铝硅酸钠2份。
进一步的，所述的相容剂为邻苯二甲酰亚胺、琥珀酰亚胺、戊二酰亚胺、马来酰亚胺和马来酸酐中的一种或多种混合。
进一步的，所述的内脱模剂为聚乙二醇。
进一步的，所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵和硼酸中的一种或多种混合。
进一步的，所述的增稠剂为钠基膨润土、有机膨润土、硅藻土和凹凸棒石土中的一种或多种混合。
进一步的，所述的紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9。
进一步的，所述的抗氧化剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双硫醚、四季戊四醇酯中的一种或多种混合。
本发明要解决的另一技术问题为提供一种高强度耐磨工程塑料的制备方法，包括以下步骤：
1)取炭黑7-9份、阻燃剂7-9份和增稠剂2-4份放入球磨机中，以1200-1400r/min的速度高速球磨5-7min，得到填料粉末，备用；
2)取聚酰胺10-12份投入反应釜内，在320-330℃的条件下加热8-10min，停止加热，静置3-5min后，在反应釜内投入PC树脂40-50份和聚四氟乙烯7-8份，在220-260℃的条件下，以260-300r/min的速度搅拌7-9min，得到第一混合物料，备用；
3)将步骤1)制得的填料粉末加入到步骤2)制得的第一混合物料中，在100-120℃的条件下，以380-420r/min的速度搅拌20-30min，得到第二混合物料，备用；
4)取硬脂酸9-11份、有机硅油6-8份、甲壳素6-8份、紫外线吸收剂2-4份、硫酸钙9-11份、相容剂2-3份、抗氧化剂6-8份、负离子粉12-13份、内脱模剂3-5份、铝硅酸钠1-3份和步骤3)制得的第二混合物料投入到低混机中，以180-200r/min的速度搅拌混合20-30min，使得低混机中的各物料混合均匀，得到第三混合物料，备用；
5)将步骤4)制得的第三混合物料置于干燥箱中，在135-140℃条件下干燥1-1.5h，得到混合干燥物料，备用；
6)将步骤5)制得的混合干燥物料送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的加工温度为220-240℃，主机转速为360-380r/min，经过挤出后，冷却造粒，即得高强度耐磨工程塑料。
本发明的有益效果在于：本发明以PC树脂为基础材料，配合以聚四氟乙烯和聚酰胺，使其具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性能好，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，并添加以耐磨性能和阻燃性能良好的炭黑、阻燃剂和增稠剂，以及硬脂酸、有机硅油、紫外线吸收剂、硫酸钙、相容剂、抗氧化剂、内脱模剂、铝硅酸钠和对人体、环境有益的甲壳素和负离子粉，经过本发明特有的制备方法，制得的工程塑料耐磨性能好，机械强度高，使用寿命长，且无刺激性气味，对人体安全无害，能广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
实施例1
一种高强度耐磨工程塑料，由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂50份、聚四氟乙烯8份、聚酰胺12份、炭黑9份、硬脂酸11份、有机硅油8份、甲壳素8份、紫外线吸收剂4份、硫酸钙11份、相容剂3份、抗氧化剂8份、负离子粉13份、阻燃剂9份、内脱模剂5份、增稠剂4份和铝硅酸钠3份。在本实施例中，所述的相容剂为戊二酰亚胺和马来酸酐混合，所述的内脱模剂为聚乙二醇，所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁和磷酸一铵混合，所述的增稠剂为钠基膨润土和有机膨润土混合，所述的紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9，所述的抗氧化剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和双硫醚混合。
一种高强度耐磨工程塑料的制备方法，包括以下步骤：
1)取炭黑9份、阻燃剂9份和增稠剂4份放入球磨机中，以1400r/min的速度高速球磨7min，得到填料粉末，备用；
2)取聚酰胺12份投入反应釜内，在330℃的条件下加热10min，停止加热，静置5min后，在反应釜内投入PC树脂50份和聚四氟乙烯8份，在260℃的条件下，以300r/min的速度搅拌9min，得到第一混合物料，备用；
3)将步骤1)制得的填料粉末加入到步骤2)制得的第一混合物料中，在120℃的条件下，以420r/min的速度搅拌30min，得到第二混合物料，备用；
4)取硬脂酸11份、有机硅油8份、甲壳素8份、紫外线吸收剂4份、硫酸钙11份、相容剂3份、抗氧化剂8份、负离子粉13份、内脱模剂5份、铝硅酸钠3份和步骤3)制得的第二混合物料投入到低混机中，以200r/min的速度搅拌混合30min，使得低混机中的各物料混合均匀，得到第三混合物料，备用；
5)将步骤4)制得的第三混合物料置于干燥箱中，在140℃条件下干燥1.5h，得到混合干燥物料，备用；
6)将步骤5)制得的混合干燥物料送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的加工温度为240℃，主机转速为380r/min，经过挤出后，冷却造粒，即得高强度耐磨工程塑料。
实施例2
一种高强度耐磨工程塑料，由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂40份、聚四氟乙烯7份、聚酰胺10份、炭黑7份、硬脂酸9份、有机硅油6份、甲壳素6份、紫外线吸收剂2份、硫酸钙9份、相容剂2份、抗氧化剂6份、负离子粉12份、阻燃剂7份、内脱模剂3份、增稠剂2份和铝硅酸钠1份。在本实施例中，所述的相容剂为邻苯二甲酰亚胺、琥珀酰亚胺和戊二酰亚胺混合，所述的内脱模剂为聚乙二醇，所述的阻燃剂为磷酸一铵、氯化铵和硼酸混合，所述的增稠剂为有机膨润土、硅藻土和凹凸棒石土混合，所述的紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9，所述的抗氧化剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双硫醚和四季戊四醇酯混合。
一种高强度耐磨工程塑料的制备方法，包括以下步骤：
1)取炭黑7份、阻燃剂7份和增稠剂2份放入球磨机中，以1200r/min的速度高速球磨5min，得到填料粉末，备用；
2)取聚酰胺10份投入反应釜内，在320℃的条件下加热8min，停止加热，静置3min后，在反应釜内投入PC树脂40份和聚四氟乙烯7份，在220℃的条件下，以260r/min的速度搅拌7min，得到第一混合物料，备用；
3)将步骤1)制得的填料粉末加入到步骤2)制得的第一混合物料中，在100℃的条件下，以380r/min的速度搅拌20min，得到第二混合物料，备用；
4)取硬脂酸9份、有机硅油6份、甲壳素6份、紫外线吸收剂2份、硫酸钙9份、相容剂2份、抗氧化剂6份、负离子粉12份、内脱模剂3份、铝硅酸钠1份和步骤3)制得的第二混合物料投入到低混机中，以180r/min的速度搅拌混合20min，使得低混机中的各物料混合均匀，得到第三混合物料，备用；
5)将步骤4)制得的第三混合物料置于干燥箱中，在135℃条件下干燥1h，得到混合干燥物料，备用；
6)将步骤5)制得的混合干燥物料送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的加工温度为220℃，主机转速为360r/min，经过挤出后，冷却造粒，即得高强度耐磨工程塑料。
实施例3
一种高强度耐磨工程塑料，由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂45份、聚四氟乙烯7.5份、聚酰胺11份、炭黑8份、硬脂酸10份、有机硅油7份、甲壳素7份、紫外线吸收剂3份、硫酸钙10份、相容剂2.5份、抗氧化剂7份、负离子粉12.5份、阻燃剂8份、内脱模剂4份、增稠剂3份和铝硅酸钠2份。在本实施例中，所述的相容剂为邻苯二甲酰亚胺、马来酰亚胺和马来酸酐混合，所述的内脱模剂为聚乙二醇，所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁和硼酸混合，所述的增稠剂为钠基膨润土、硅藻土和凹凸棒石土混合，所述的紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9，所述的抗氧化剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双硫醚和四季戊四醇酯混合。
一种高强度耐磨工程塑料的制备方法，包括以下步骤：
1)取炭黑8份、阻燃剂8份和增稠剂3份放入球磨机中，以1300r/min的速度高速球磨6min，得到填料粉末，备用；
2)取聚酰胺11份投入反应釜内，在325℃的条件下加热9min，停止加热，静置4min后，在反应釜内投入PC树脂45份和聚四氟乙烯7.5份，在240℃的条件下，以280r/min的速度搅拌8min，得到第一混合物料，备用；
3)将步骤1)制得的填料粉末加入到步骤2)制得的第一混合物料中，在110℃的条件下，以400r/min的速度搅拌25min，得到第二混合物料，备用；
4)取硬脂酸10份、有机硅油7份、甲壳素7份、紫外线吸收剂3份、硫酸钙10份、相容剂2.5份、抗氧化剂7份、负离子粉12.5份、内脱模剂4份、铝硅酸钠2份和步骤3)制得的第二混合物料投入到低混机中，以190r/min的速度搅拌混合25min，使得低混机中的各物料混合均匀，得到第三混合物料，备用；
5)将步骤4)制得的第三混合物料置于干燥箱中，在138℃条件下干燥1h，得到混合干燥物料，备用；
6)将步骤5)制得的混合干燥物料送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的加工温度为230℃，主机转速为370r/min，经过挤出后，冷却造粒，即得高强度耐磨工程塑料。
实验例
实验对象：将本发明的高强度耐磨工程塑料作为实验组，现有的以聚酰胺为主要原料的工程塑料作为对照组一，以聚碳酸酯为主要原料的高耐磨工程塑料作为对照组二。
实验方法：使用冲击强度试验机按照GB/T1843-1996标准分别对三组工程塑料进行冲击强度检测，使用微机控制电子万能试验机按照GB/1039-1992和GB2918标准分别对三组工程塑料进行弯曲强度检测，使用拉伸试验机按照GB/T1040-92的执行标准T分别对三组工程塑料进行拉伸性能检测，采用MSH型耐腐蚀磨损试验机分别对三组工程塑料进行砂浆冲蚀磨损实验，检测其耐磨损率。
实验要求：上述三组塑料的面积、厚度大小一致。
下表为三组工程塑料的性能检测记录：
通过上表实验数据，可以看出，与对照组一以聚酰胺为主要原料的工程塑料、对照组二以聚碳酸酯为主要原料的高耐磨工程塑料相比，本发明的工程塑料冲击强度、弯曲强度和拉伸强度高，磨损率低于6％，且加热长度变化率小。
本发明的有益效果在于：本发明以PC树脂为基础材料，配合以聚四氟乙烯和聚酰胺，使其具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性能好，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，并添加以耐磨性能和阻燃性能良好的炭黑、阻燃剂和增稠剂，以及硬脂酸、有机硅油、紫外线吸收剂、硫酸钙、相容剂、抗氧化剂、内脱模剂、铝硅酸钠和对人体、环境有益的甲壳素和负离子粉，经过本发明特有的制备方法，制得的工程塑料耐磨性能好，机械强度高，使用寿命长，且无刺激性气味，对人体安全无害，能广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业，具有广阔的市场前景。
当然，以上只是本发明的典性实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度耐磨工程塑料，其特征在于：由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂40-50份、聚四氟乙烯7-8份、聚酰胺10-12份、炭黑7-9份、硬脂酸9-11份、有机硅油6-8份、甲壳素6-8份、紫外线吸收剂2-4份、硫酸钙9-11份、相容剂2-3份、抗氧化剂6-8份、负离子粉12-13份、阻燃剂7-9份、内脱模剂3-5份、增稠剂2-4份和铝硅酸钠1-3份。
2.如权利要求1所述的一种高强度耐磨工程塑料，其特征在于：由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂50份、聚四氟乙烯8份、聚酰胺12份、炭黑9份、硬脂酸11份、有机硅油8份、甲壳素8份、紫外线吸收剂4份、硫酸钙11份、相容剂3份、抗氧化剂8份、负离子粉13份、阻燃剂9份、内脱模剂5份、增稠剂4份和铝硅酸钠3份。
3.如权利要求1所述的一种高强度耐磨工程塑料，其特征在于：由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂40份、聚四氟乙烯7份、聚酰胺10份、炭黑7份、硬脂酸9份、有机硅油6份、甲壳素6份、紫外线吸收剂2份、硫酸钙9份、相容剂2份、抗氧化剂6份、负离子粉12份、阻燃剂7份、内脱模剂3份、增稠剂2份和铝硅酸钠1份。
4.如权利要求1所述的一种高强度耐磨工程塑料，其特征在于：由以下重量份数配比的原料制成：PC树脂45份、聚四氟乙烯7.5份、聚酰胺11份、炭黑8份、硬脂酸10份、有机硅油7份、甲壳素7份、紫外线吸收剂3份、硫酸钙10份、相容剂2.5份、抗氧化剂7份、负离子粉12.5份、阻燃剂8份、内脱模剂4份、增稠剂3份和铝硅酸钠2份。
5.如权利要求1所述的一种高强度耐磨工程塑料，其特征在于：所述的相容剂为邻苯二甲酰亚胺、琥珀酰亚胺、戊二酰亚胺、马来酰亚胺和马来酸酐中的一种或多种混合。
6.如权利要求1所述的一种高强度耐磨工程塑料，其特征在于：所述的内脱模剂为聚乙二醇。
7.如权利要求1所述的一种高强度耐磨工程塑料，其特征在于：所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵和硼酸中的一种或多种混合。
8.如权利要求1所述的一种高强度耐磨工程塑料，其特征在于：所述的增稠剂为钠基膨润土、有机膨润土、硅藻土和凹凸棒石土中的一种或多种混合。
9.如权利要求1所述的一种高强度耐磨工程塑料，其特征在于：所述的紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9。
10.如权利要求1所述的一种高强度耐磨工程塑料，其特征在于：所述的抗氧化剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双硫醚、四季戊四醇酯中的一种或多种混合。
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