CN109161180A - 高表观性能玻纤增强pc/pbt合金汽车雨刮器材料及制备 - Google Patents

高表观性能玻纤增强pc/pbt合金汽车雨刮器材料及制备 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料及制备方法，所述复合材料包括以下原料及其配比：PC树脂45～60％、PBT树脂20～30％、抗氧化剂0.5～1％、抗UV剂0.1～0.6％、润滑剂0.5～1.0％、增韧剂3.0～5.0％以及玻璃纤维15～17％，其中，所述增韧剂由硅酮和PMAA‑PS‑PMAA按(0.6～0.1):1的重量比组成。本发明提供的高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料具有表观质量高、流动性高，综合性能优异的特点，且由于不涉及昂贵原材料的加入，因此成本低，适于大范围推广应用。

Description

高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料及制备
技术领域
本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料及其制备方法。
背景技术
在PC或PBT树脂中加入玻纤不仅能够增强树脂基材的力学强度和刚性，还可以有效降低树脂的线膨胀系数，尺寸稳定性大大提高，模塑收缩率显著降低，同时能够克服PC树脂不耐应力开裂和疲劳强度的缺陷。但是就目前而言，玻纤复合树脂材料仍然存在以下技术难题：①填充玻璃纤维虽然可以起到增强材料性能的作用，但对表面光泽度会产生消极的影响，且这种影响随着玻纤含量的增加而增加；②玻纤与树脂结合需要满足韧性的要求，PC树脂对玻纤的浸润性非常差，两者界面作用力弱，不能很好的与玻纤相容，流动相差，所以容易出现“浮纤”现象。
就改善“流动性差”现象而言，尝试加入增韧剂是可行的。如中国专利CN101875772B中发明人通过加入乙烯-丙烯酸甲酯和马来酸酐的接枝POE作为增韧剂；中国专利CN101134839B中发明人通过加入丙烯酸酯类核壳共聚物作为增韧剂起到增韧的作用，但上述增韧效果有限。
就改善“玻纤引起的表面光泽度下降”问题，中国专利申请CN1665878A公开了一种具有良好表面外观的玻璃纤维填充性热塑性组合物，其组成为20～50％ASA、2～10％苯乙烯、丙烯腈和马来酸酐的第一共聚物、20～80％聚酰胺、1～29％研磨玻璃纤维、1～29％短切玻璃纤维，制备的组合物具有丙烯酸酯橡胶的良好性能与玻璃纤维的增强效果，同时不牺牲制品的表面质量，但大量价格昂贵的聚酰胺和短切玻璃纤维的引入，提高了材料的成本，不适于大范围推广应用。
因此，针对现有技术存在的技术问题，有必要提供一种具有以下特性的玻纤增强树脂材料：
—在满足需求的力学性能和刚性的前提下，不牺牲制品表观性能；
—不会出现“浮纤”现象。
发明内容
本发明旨在提供高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料及其制备方法，该材料表现出较好的力学性能，同时具有高表观性能，高流动性，且成本低，适于大范围推广应用。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料，包括以下原料及其配比：PC树脂45～60％、PBT树脂20～30％、抗氧化剂0.5～1％、抗UV剂0.1～1％、润滑剂0.5～1.0％、增韧剂3.0～5.0％以及玻璃纤维15～17％，其中，所述增韧剂由硅酮和PMAA-PS-PMAA按(0.6～0.1):1的重量比组成。
优选地，所述增韧剂由硅酮和PMAA-PS-PMAA按0.8:1的重量比组成。
优选地，所述PMAA-PS-PMAA中嵌段比PS：PMAA＝88:12。
优选地，所述玻璃纤维由玻璃纤维直纱和玻璃纤维膨体纱组成。
优选地，所述玻璃纤维中玻璃纤维膨体纱的占比5～8wt％.
优选地，所述玻璃纤维直纱和所述玻璃纤维膨体纱的直径为8～10μm，长度为2～5mm。
优选地，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
优选地，所述抗UV剂由抗UV剂770和抗UV剂944按1:1的重量比组成。
优选地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯或PE蜡。
本发明另一目的在于提供一种制备上述的复合材料的方法，包括以下步骤：
A)将PC树脂、PBT树脂、增韧剂、润滑剂、抗氧化剂和抗UV剂在中速混合器中混合均匀；
B)将上述混合好的原料投入双螺杆挤出机中，玻璃纤维通过侧喂系统加入，经双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，即得。
本发明其中一个关键点在于，加入玻璃纤维直纱和玻璃纤维膨体纱作为树脂增强材料，玻璃纤维膨体纱的加入可以在满足需要的力学性能的前提下减少整体玻纤加入量，而不牺牲制品的光泽度。而需要说明的是，上述效果的取得前提是需将玻璃纤维膨体纱的含量控制5～8wt％的范围内。因为经试验发现，当玻璃纤维膨体纱的含量不在此范围，包括是低于或高于此范围，均无法取得光泽度与力学性能的平衡，或是出现“浮纤”现象，亦或是力学指标达不到要求。
本发明另外一个关键点在于，提供了一种新的增韧剂，因为发现玻璃纤维膨体纱的加入使得玻纤与PC树脂的相容性变得更差，浸润性不好，而加入传统的增韧剂，增韧效果有限。而意外地，添加由硅酮和PMAA-PS-PMAA(嵌段比PS：PMAA＝88:12)按一定比例组成的增韧剂后，极大地改善了玻纤与PC树脂间的相容性和流动性，制备的产品兼具高表观性能和高流动性。
本发明具有以下优点：
本发明提供的玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料具有表观质量高、流动性高，综合性能优异的特点，且由于不涉及昂贵原材料的加入，因此成本低，适于大范围推广应用。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
本发明中嵌段比PS：PMAA＝88:12的PMAA-PS-PMAA制备参考[两亲嵌段共聚物PMAA-PS-PMAA的合成及其胶束行为，冯秀娥]。
实施例1、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
制备方法：
A)将PC树脂、PBT树脂、增韧剂、润滑剂、抗氧化剂和抗UV剂在中速混合器中混合20min；
B)将上述混合好的原料投入双螺杆挤出机中，玻璃纤维通过侧喂系统加入，经过熔融温度为200～280℃的双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，即得。其中，各区温度为：双螺杆挤出机1～2区的温度为80～120℃，3～4区的温度为200～210℃，5～6区的温度为220～230℃，温控7～8区的温度为220～230℃，温控8～9区的温度为220～280℃。
实施例2、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
制备方法参考实施例1。
实施例3、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
制备方法参考实施例1。
实施例4、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
实施例4与实施例1的区别在于，所述增韧剂由硅酮和PMAA-PS-PMAA按0.6:1的重量比组成，其余参数及操作如实施例1所示。
实施例5、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
实施例5与实施例1的区别在于，所述增韧剂由硅酮和PMAA-PS-PMAA按1:1的重量比组成，其余参数及操作如实施例1所示。
实施例6、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
实施例6与实施例1的区别在于，所述玻璃纤维由92wt％玻璃纤维直纱+8wt％玻璃纤维膨体纱，其余参数及操作如实施例1所示。
实施例7、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
实施例7与实施例1的区别在于，所述玻璃纤维由95wt％玻璃纤维直纱+5wt％玻璃纤维膨体纱，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例1、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
对比例1与实施例1的区别在于，所述增韧剂为丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例2、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
对比例2与实施例1的区别在于，所述增韧剂为硅酮，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例3、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
对比例3与实施例1的区别在于，所述增韧剂为PMAA-PS-PMAA，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例4、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
对比例4与实施例1的区别在于，所述增韧剂为PMAA-PS-PMAA，其嵌段比为86:14，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例5、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
对比例5与实施例1的区别在于，所述玻璃纤维为玻璃纤维直纱，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例6、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
对比例6与实施例1的区别在于，所述玻璃纤维为玻璃纤维膨体纱，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例7、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
对比例7与实施例1的区别在于，所述玻璃纤维由90wt％玻璃纤维直纱+10wt％玻璃纤维膨体纱，其余参数及操作如实施例1所示。
对比例8、高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料
对比例8与实施例1的区别在于，所述玻璃纤维由96wt％玻璃纤维直纱+4wt％玻璃纤维膨体纱，其余参数及操作如实施例1所示。
试验例一、性能测试
取实施例1～7以及对比例1～8制备得到的粒料，按照同样的注塑条件制备得到测试样条，对各组测试样条按照表1所示检测方法进行检测，检测结果如表2所示。
表1检测指标与检测方法
表2实施例1～7以及对比例1～8样品性能比较结果
由表2可知，本发明实施例1～7制备的样品具有优异的力学性能，同时具有良好的表观性能和流动性，且优于现有增韧剂(对比例1)增韧得到的产品。
从对比例1～4检测结果可以看出，与现有的增韧剂相比，本发明提供的以P MAA-PS-PMA和硅酮组合形成的增韧剂更适用于本发明体系，增韧效果更好；而值得说明的是，上述的增韧效果是由PMAA-PS-PMA和硅酮相互作用共同取得的，因为从对比例2和对比例3的试验结果可以看出，仅加入硅酮或PMAA-PS-PMA均无法实现较好的增韧效果，流动性较差，熔融指数与实施例1相比分别下降了50％和62.5％；此外，从对比例5～6的试验结果可以看出，虽然仅加入玻璃纤维直纱能够在力学性能上取得与实施例1相当的效果，但是在光泽度方面明显逊色于实施例1(对比例5)；而仅加入玻璃纤维膨体纱无论是在力学性能亦或是光泽度方面均与实施例1相比有明显的差距(对比例6)；但并不代表着将两者以任何的比例加入均能取得在力学性能与表观质量上的平衡，因为，从对比例7和8的试验结果可以看出，当两者的比例超出本发明限定的范围时，其制备的样条在各方面指标上与仅加入两者之一取得的效果不相上下。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料，其特征在于，包括以下原料及其配比：PC树脂45～60％、PBT树脂20～30％、抗氧化剂0.5～1％、抗UV剂0.1～1％、润滑剂0.5～1.0％、增韧剂3.0～5.0％以及玻璃纤维15～17％，其中，所述增韧剂由硅酮和PMAA-PS-PMAA按(0.6～0.1):1的重量比组成。
2.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述增韧剂由硅酮和PMAA-PS-PMAA按0.8:1的重量比组成。
3.如权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述PMAA-PS-PMAA中嵌段比PS：PMAA＝88:12。
4.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述玻璃纤维由玻璃纤维直纱和玻璃纤维膨体纱组成。
5.如权利要求4所述的材料，其特征在于，所述玻璃纤维中玻璃纤维膨体纱的占比5～8wt％。
6.如权利要求4或5所述的材料，其特征在于，所述玻璃纤维直纱和所述玻璃纤维膨体纱的直径为8～10μm，长度为2～5mm。
7.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
8.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述抗UV剂由抗UV剂770和抗UV剂944按1:1的重量比组成。
9.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯或PE蜡。
10.一种制备如权利要求1～9任一所述的高表观性能玻纤增强PC/PBT合金汽车雨刮器材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)将PC树脂、PBT树脂、增韧剂、润滑剂、抗氧化剂和抗UV剂在中速混合器中混合均匀；
B)将上述混合好的原料投入双螺杆挤出机中，玻璃纤维通过侧喂系统加入，经双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，即得。
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