CN108117727A

CN108117727A - 一种高刚高韧耐热低翘曲导电pc/pct合金及其制备方法

Info

Publication number: CN108117727A
Application number: CN201711378923.0A
Authority: CN
Inventors: 罗洪梅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2018-06-05

Abstract

本发明公开了一种高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金及其制备方法，该材料包括以下组分：由PC 20～60份、PCT 20～60份、导电纤维5～30份、导电填料5～30份、复配型无卤阻燃剂5～30份、增容剂1～10份、增韧剂2～10份、偶联剂0.1～2份、抗氧剂0.1～1份、成核剂0.1～1份、加工助剂0.1～1份。本材料具有高韧性、防撞击开裂、优异强度和刚性、优良的相容性、耐高温、阻燃、导电、导热和优良加工性能等一系列优点，可安全地应用在各种电气、电子设备部件，车辆设备部件。

Description

一种高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及工程塑料领域，尤其涉及一种高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)是新型的工程树脂，其性质与PET、PBT相似，具有良好的韧性、热稳定性、易加工性、耐化学性和低吸湿性。相比PBT和PET，PCT具有较高的耐热性。PCT很少单独使用，其商品化产品几乎均为与其他高分子聚合物共混或进行化学改性所得。中国专利CN104164058B用20-30％PCT、35-55％PBT、0.5-1.5％聚酯成核剂、10-30％碳纤维、3-10％增韧剂、0.5-1％抗氧剂、0.5-1％润滑剂制备了碳纤增强PCT/PBT。该材料存在以下不足：①PCT与PBT相容性差，且PCT和PBT自身强度较低，导致机械性能欠佳；②碳纤维在材料中只能实现单向的尺寸稳定性，因此更易发生翘曲；③该材料不具有阻燃性能，碳纤维的灯芯效应使材料更易燃烧。中国专利CN102964785B将20-50％PCT、10-30％聚酯、5-25％复配阻燃剂、10-40％玻璃纤维、2-10％增韧剂、0.3-1％成核剂、0.1-0.9％抗氧剂、0.2-0.6％润滑剂制备了PCT/聚酯合金，该材料存在以下不足：①PCT与聚酯相容性差，且PCT和所述聚酯自身强度较低，导致机械性能欠佳；②玻纤的存在使材料更易发生翘曲；③该材料不具有导电性能，限制了其在导电、导热等领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金及其制备方法，该材料具有高刚、高韧、高强度、高耐热、导电性能好、导热性能好、耐磨性佳的特点。

本发明提供了一种高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于由如下质量份的组分组成：

本发明还提供了所述高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金的制备方法，具体步骤如下：

步骤1)：将PC、PCT、导电填料、增容剂、增韧剂、偶联剂、抗氧剂、成核剂和加工助剂经高速混合机高速混合均匀；

步骤2)：将步骤1)混合的物料加入到双螺杆挤出机主喂料口，导电纤维加入到双螺杆挤出机侧喂料口，经熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒成粒料。所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在240～310℃。

本发明的有益效果是：

1、增韧剂的加入，可提高PC/PCT合金的冲击强度；而含基团的增韧剂还可以提高其与合金的相容性；另外，含氟硅的增韧剂还能赋予合金更佳的耐候性、耐低温、耐氧化、耐腐蚀、阻燃等性能。

2、导电纤维的加入，可提高PC/PCT合金的强度、刚性、耐热性和机械性能。

3、导电填料的加入，可提高PC/PCT合金的强度、刚性和韧性，赋予材料导电性能，降低材料的收缩率和翘曲。

4、偶联剂的加入，提高了玻纤、填料与基体之间的相容性；加工助剂的加入有利于PC/PCT合金的加工。

5、成核剂的加入，进一步提高材料中PCT和PC的结晶速度，细化结晶度，使材料的机械性能进一步提高，同时降低翘曲。

所得的高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，具有高韧性、防撞击开裂、优异强度和刚性、优良的相容性、耐高温、阻燃、导电、导热和优良加工性能等一系列优点，可安全地应用在各种电气、电子设备部件，车辆设备部件，以及化学设备部件，甚至军工、航空航天等领域。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种一种高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于由如下质量份的组分组成：

本发明中，所述的导电纤维为碳纤维、金属纤维中的至少一种。导电纤维不仅为材料提供导电导热性能，而且对材料进行增强，提高材料的力学性能。导电纤维用量过小，材料的导电和增强性能提高有限；导电纤维用量过大，对挤出加工会带来困难。

本发明中，所述的导电填料为铁粉、铝粉、铜粉、银粉、碳纳米管、炭黑、石墨烯、石墨、ATO、ITO中的至少一种，其中导电填料的粒径为5nm～500μm。导电填料不仅为材料提供了导电和导热性能，而且降低了材料的翘曲。导电填料用量过小，材料的导电导热性能和翘曲性能提高有限；导电填料用量过大，对挤出加工会带来困难。

本发明中，所述的复配型无卤阻燃剂为磷系阻燃剂与氮系阻燃剂复配而成，其中磷系阻燃剂为磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、间亚苯基四苯基双磷酸酯中的至少一种，氮系阻燃剂为三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺中的至少一种。复配型无卤阻燃剂为材料提供了环保阻燃性能。

本发明中，所述的增容剂为亚磷酸、亚磷酸盐、环氧树脂及其改性物、烯烃类共聚物、苯乙烯类共聚物和马来酸酐接枝物中的至少一种。具体包括环氧树脂、改性环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯腈共聚物、苯乙烯接枝乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的接枝共聚物、苯乙烯和丙烯腈接枝到乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的接枝共聚物、苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶、PS-g-MAH、PE-g-MAH、PCT-g-MAH中至少一种。相容剂可在PC和PCT之间架起化学键，来提高两者的相容性。

本发明中，所述的增韧剂为硅油或氟油充油的SEB、SEB-g-MAH、SEBS或SEBS-g-MAH、有机硅改性树脂、有机氟改性树脂、含硅弹性体、含氟弹性体，以及氨基、环氧基、异氰酸基、酸酐基、酯基、羧基、烯烃基和芳香族烯烃基改性或共聚的橡胶弹性体、含硅弹性体、含氟弹性体中的至少一种。这些聚合物的例子包括硅油或氟油充油的SEB、SEB-g-MAH、SEBS或SEBS-g-MAH(硅油或氟油的质量份数为5～50％)、有机硅或有机氟改性丙烯酸树脂、有机硅或有机氟改性苯丙树脂、有机氟硅改性的丙烯酸树脂、有机硅或有机氟改性醋酸乙烯酯、有机硅树脂、有机氟树脂、氟硅树脂、EPDM-g-MAH、氨基丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、环氧基丁腈橡胶、羧基丁苯橡胶、环氧改性硅树脂或氟树脂、环氧改性氟硅聚合物、羧基硅树脂、氨基硅树脂、羟基硅树脂或氟树脂、乙烯基硅树脂、有机硅-苯乙烯共聚物、有机氟-苯乙烯共聚物、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、有机氟-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的至少一种。增韧剂用于提高PC/PCT合金的冲击强度，含硅弹性体、含氟弹性体及其接枝或共聚物还能赋予合金更佳的耐候性、耐低温、耐氧化、耐腐蚀、阻燃、电气绝缘等性能。

本发明中，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种，这些偶联剂的例子包括KH550(即3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺或γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、KH560(即γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)、KH570(即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、磺酰叠氮硅烷、铝酸酯偶联剂、A-143、A-186、NDZ-101、OL-1618中的至少一种。偶联剂改善了填料和树脂、增韧剂之间的相容性，增强它们之间的界面粘合力，提高材料的力学性能。

本发明中，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、金属钝化剂中的至少一种，这些抗氧剂的例子包括1010、168、N445、N412S、TNP、GI-09-367、MD1025、OABH。加入抗氧剂的目的是为了提高PC/PCT合金的热稳定性和保持高耐热性。

本发明中，所述成核剂为纳米硅酸盐矿物、羧酸盐、山梨醇类、硬脂酸盐、苯甲酸盐、琥珀酸盐、戊二酸盐、己酸盐、己二酸、己二酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐、β-萘甲酸盐的至少一种。成核剂提高了PC与PCT的成核性能，使力学性能提高，翘曲减小。

本发明中，所述的加工助剂为脂肪酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉、硅酮母粒、P-180、光稳定剂中的至少一种。加工助剂可有效改善各组分的分散性，降低塑料熔体与金属表面的粘附力以及塑料熔体的内摩擦，有利于解决注塑时制件表面光泽差，脱模困难等问题。

本发明还公开一种高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金的制备方法，具体步骤如下：

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1：

步骤S11：将20Kg PC、60Kg PCT、30Kg铁粉、5Kg复配型无卤阻燃剂、1Kg相容剂M3002、2Kg硅油填充的SEBS(硅油质量份数为5％)、0.1Kg铝酸酯偶联剂、0.1Kg抗氧剂N412S、0.1Kg抗氧剂N445、0.1Kg纳米二氧化硅、0.1Kg OP-180经高速混合机高速混合均匀；

步骤S12：将混合的物料加入到双螺杆挤出机主喂料口，5Kg铜纤维加入到双螺杆挤出机侧喂料口，经熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒成粒料。所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在240～310℃。

实施例2：

步骤S21：将60Kg PC、20Kg PCT、5Kg石墨烯、30Kg复配型无卤阻燃剂、10Kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、10Kg氟油填充的SEB-g-MAH(氟油质量份数为50％)、2Kg钛酸酯偶联剂NDZ-101、1Kg抗氧剂1010、1Kg抗氧剂168、1Kg苯甲酸盐、3Kg硬脂酸钙经高速混合机高速混合均匀；

步骤S22：将混合的物料加入到双螺杆挤出机主喂料口，30Kg短切碳纤加入到双螺杆挤出机侧喂料口，经熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒成粒料。所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在240～310℃。

实施例3：

步骤S31：将40Kg PC、40Kg PCT、15Kg石墨、20Kg复配型无卤阻燃剂、4Kg PCT-g-MAH、8Kg硅油填充的SEBS-g-MAH(硅油质量份数为25％)、1Kg铝酸酯偶联剂、0.4KgN412S、0.4Kg抗氧剂N445、1Kg山梨醇盐、0.4Kg硬脂酸、0.5Kg光稳定剂经高速混合机高速混合均匀；步骤S32：将混合的物料加入到双螺杆挤出机主喂料口，15Kg短切碳纤加入到双螺杆挤出机侧喂料口，经熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒成粒料。所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在240～310℃。

实施例4：

步骤S41：将50Kg PC、30Kg PCT、20Kg碳纳米管、25Kg复配型无卤阻燃剂、6Kg环氧树脂、7Kg有机硅改性丙烯酸树脂、1Kg硅烷偶联剂KH550、0.6Kg抗氧剂N412S、0.6Kg抗氧剂N445、0.5Kg己二酸盐、1Kg硅酮粉经高速混合机高速混合均匀；

步骤S42：将混合的物料加入到双螺杆挤出机主喂料口，15Kg短切碳纤加入到双螺杆挤出机侧喂料口，经熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒成粒料。所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在240～310℃。

实施例5：

步骤S51：将35Kg PC、35Kg PCT、10Kg铝粉、30Kg复配型无卤阻燃剂、5Kg乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物、8Kg羧基硅树脂、0.8Kg硅烷偶联剂N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、0.8Kg抗氧剂N412S、0.8Kg抗氧剂N445、0.5Kg硬脂酸盐、0.5Kg硅酮粉、0.5Kg光稳定剂经高速混合机高速混合均匀；

步骤S52：将混合的物料加入到双螺杆挤出机主喂料口，25Kg短切碳纤加入到双螺杆挤出机侧喂料口，经熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒成粒料。所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在240～310℃。

实施例6：将50Kg PC、50Kg PCT、20Kg ATO、7Kg苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、18Kg氨基丁腈橡胶、1Kg硅烷偶联剂KH550、0.5Kg抗氧剂N412S、0.5Kg抗氧剂N445、0.5Kg硬脂酸钙、0.5Kg光稳定剂混合后放在流化床中，并使之带电，100Kg玻璃纤维纱在通过流化床时由于静电作用吸附粉料，并被牵引到260～340℃的加热流道中熔融，最后经冷却、切粒，得到长玻纤增强PC/PCT合金(粒料长度为11～25mm)。

步骤S61：将50Kg PC、50Kg PCT、10Kg ATO、10Kg银粉、7Kg苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、8Kg氨基丁腈橡胶、0.5Kg硅烷偶联剂KH550、0.5Kg抗氧剂N412S、0.5Kg抗氧剂N445、0.5Kg山梨醇、0.5Kg硬脂酸钙、0.5Kg光稳定剂经高速混合机高速混合均匀；步骤S62：将混合的物料加入到双螺杆挤出机主喂料口，25Kg短切碳纤加入到双螺杆挤出机侧喂料口，经熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒成粒料。所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在240～310℃。

对比例1：在实施例3中，不加入增韧剂。

对比例2：在实施例3中，增韧剂为不充硅油的SEBS-g-MAH。

对比例3：在实施例3中，不加入碳纤维。

对比例4：在实施例3中，不加入石墨。

Claims

1.一种高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于，包括如下组分：

2.权利要求1所述高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于，所述导电纤维为碳纤维、金属纤维中的至少一种。

3.权利要求1所述高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于，所述导电填料为铁粉、铝粉、铜粉、银粉、碳纳米管、炭黑、石墨烯、石墨、ATO、ITO中的至少一种，其中导电填料的粒径为5nm～500μm。

4.权利要求1所述高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于，所述复配型无卤阻燃剂为磷系阻燃剂与氮系阻燃剂复配而成，其中磷系阻燃剂为磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、间亚苯基四苯基双磷酸酯中的至少一种，氮系阻燃剂为三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺中的至少一种。

5.权利要求1所述高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于，所述增容剂为亚磷酸、亚磷酸盐、环氧树脂及其改性物、烯烃类共聚物、苯乙烯类共聚物和马来酸酐接枝物中的至少一种。具体包括环氧树脂、改性环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯腈共聚物、苯乙烯接枝乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的接枝共聚物、苯乙烯和丙烯腈接枝到乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的接枝共聚物、苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶、PS-g-MAH、PE-g-MAH、PCT-g-MAH中至少一种。

6.权利要求1所述高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于，所述增韧剂为硅油或氟油充油的SEB、SEB-g-MAH、SEBS或SEBS-g-MAH、有机硅改性树脂、有机氟改性树脂、含硅弹性体、含氟弹性体，以及氨基、环氧基、异氰酸基、酸酐基、酯基、羧基、烯烃基和芳香族烯烃基改性或共聚的橡胶弹性体、含硅弹性体、含氟弹性体中的至少一种。这些聚合物的例子包括硅油或氟油充油的SEB、SEB-g-MAH、SEBS或SEBS-g-MAH(硅油或氟油的质量份数为5～50％)、有机硅或有机氟改性丙烯酸树脂、有机硅或有机氟改性苯丙树脂、有机氟硅改性的丙烯酸树脂、有机硅或有机氟改性醋酸乙烯酯、有机硅树脂、有机氟树脂、氟硅树脂、EPDM-g-MAH、氨基丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、环氧基丁腈橡胶、羧基丁苯橡胶、环氧改性硅树脂或氟树脂、环氧改性氟硅聚合物、羧基硅树脂、氨基硅树脂、羟基硅树脂或氟树脂、乙烯基硅树脂、有机硅-苯乙烯共聚物、有机氟-苯乙烯共聚物、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、有机氟-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的至少一种。

7.权利要求1所述高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种，这些偶联剂的例子包括KH550(即3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺或γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、KH560(即γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)、KH570(即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、磺酰叠氮硅烷、铝酸酯偶联剂、A-143、A-186、NDZ-101、OL-1618中的至少一种。

8.权利要求1所述高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、金属钝化剂中的至少一种。

9.权利要求1所述高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于，所述成核剂为纳米硅酸盐矿物、羧酸盐、山梨醇类、硬脂酸盐、苯甲酸盐、琥珀酸盐、戊二酸盐、己酸盐、己二酸、己二酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐、β-萘甲酸盐的至少一种。

10.权利要求1所述高刚高韧耐热低翘曲导电PC/PCT合金，其特征在于，所述加工助剂为脂肪酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉、硅酮母粒、P-180、光稳定剂中的至少一种。