CN110373013A - 一种高强度pc - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高强度PC。包括以下质量分数的组分：PC树脂62.3‑91.3wt％，增韧剂3‑8wt％，TiO₂3‑15wt％，抗氧化剂0.2‑0.5wt％，抗滴落剂0.1‑0.5wt％，润滑剂0.2‑1.2wt％，偶联剂0.2‑0.5wt％，填充物2‑15wt％。按质量分数称取各原料组分，加入至混料机中混合均匀，再倒入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到高强度PC材料。本发明的高强度PC，通过调节原料的组分及含量，制备的PC具有强度高、收缩性低、韧性佳、不断裂、不掉粉尘且表面较干净的效果。填充物的添加大大减轻了PC产品的基重，替代和节省更多的生产用树脂，降低了产品成本。

Description

一种高强度PC

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高强度PC。

背景技术

聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可以分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。聚碳酸酯是一种应用广泛的综合性能优良的聚合物，具有突出的抗冲击能力，并具有较高的耐热性和耐寒性，是近几年使用最为频繁的工程塑料之一，在光学、电子电气、汽车、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域有着广泛的用途。随着PC材料的应用领域越来越广，人们对它的性能要求也越来越高，如现有的用于超薄大尺寸手机上的聚碳酸酯PC仍存在强度低、易翘曲收缩、韧性不足等问题，难以满足现有需求；同时对家电产品有日益严格的抗菌及阻燃能力要求等。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种高强度PC。

本发明采用以下技术方案：

一种高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂62.3-91.3wt％，增韧剂3-8wt％，TiO₂ 3-15wt％，抗氧化剂0.2-0.5wt％，抗滴落剂0.1-0.5wt％，润滑剂0.2-1.2wt％，偶联剂0.2-0.5wt％，填充物2-15wt％。

优选的，该高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂73.5wt％，增韧剂8wt％，TiO₂ 7wt％，抗氧化剂0.3wt％，抗滴落剂0.2wt％，润滑剂0.7wt％，偶联剂0.3wt％，填充物10wt％。

进一步的，还包括阻燃剂0.8-2.5wt％，所述阻燃剂为有机硅类阻燃剂、氮系阻燃剂、磷系无卤阻燃剂中一种或几种。优选的，有机硅类阻燃剂为硅树脂阻燃剂或聚硅硼氧烷阻燃剂。聚碳酸酯材料中添加有机硅类阻燃剂，有机硅类阻燃剂迁移至材料表面，形成表面为有机硅类阻燃剂富集层的高分子梯度材料，一旦燃烧，就会生成聚硅氧烷特有的、含有Si-O键和/或Si-C键的无机隔氧绝热保护层，既阻止了燃烧分解产物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，达到了阻燃、低烟、低毒目的。本发明中的阻燃剂可以是上述阻燃剂中的任一种，也可以是其中多种发挥协同作用。如将有机硅阻燃剂和磷系无卤阻燃剂混合，由于磷与硅具有协同阻燃效应，高温下磷会促成炭的生成，增加炭层的热稳定性，进而提高其阻燃效果。

氮系阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺盐、密胺盐和胍盐中一种或几种。氮系阻燃剂受热分解后，易放出氨气、氮气、深度氮氧化物、水蒸气等不燃性气体，不燃性气体的生成和阻燃剂分解吸热带走大部分热量，极大地降低聚合物的表面温度，达到良好的阻燃效果。磷系无卤阻燃剂为聚磷酸盐、三苯基磷酸盐和焦磷酸盐中的一种或几种。磷系阻燃剂热降解形成磷酸，进一步受热脱水形成焦磷酸，焦磷酸在聚合物表面形成保护层，同时磷酸和焦磷酸会促进聚合物表面脱水炭化形成炭层，从而达到阻燃效果；在气相中，磷系阻燃剂热裂解形成的挥发性磷化合物或挥发性磷阻燃剂能捕捉活泼自由基，从而抑制火焰的传播。

进一步的，还包括抗菌剂5-12wt％，抗菌剂由纳米氧化锌、甲壳素、乙基香草醛组成，具体的，由纳米氧化锌、甲壳素、乙基香草醛按1：(1-2)：(1-3)的质量比组成。优选的，抗菌剂由纳米氧化锌、甲壳素、乙基香草醛按1:1.2:1.5的质量比组成。纳米氧化锌具有良好的紫外线屏蔽性和优越的抗菌、抑菌性能，可提高PC的抗菌能力。甲壳素作为从甲壳动物外壳上提取的天然原料，是阳离子型天然聚合物，具有良好的扼制微生物/细菌/霉菌的作用。乙基香草醛作为有机抗菌剂的主要品种，具有良好的抗菌性能。本发明利用上述抗菌原料来提高PC的抗菌能力，有助于增大PC的应用范围。

进一步的，一种高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂62.3-91.3wt％，增韧剂3-8wt％，TiO₂ 3-15wt％，抗氧化剂0.2-0.5wt％，抗滴落剂0.1-0.5wt％，润滑剂0.2-1.2wt％，偶联剂0.2-0.5wt％，填充物2-15wt％，阻燃剂0.8-2.5wt％，抗菌剂5-12wt％。

优选的，该高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂70wt％，增韧剂5wt％，TiO₂ 5wt％，抗氧化剂0.3wt％，抗滴落剂0.2wt％，润滑剂0.7wt％，偶联剂0.3wt％，填充物10wt％，阻燃剂1.5wt％，抗菌剂7wt％。

进一步的，增韧剂为高胶粉、POE、GMA或三元乙丙橡胶中任意一种。添加增韧剂可提高PC材料的韧性，更有效的提高拉伸强度性能和断裂伸长率性能。

进一步的，抗氧化剂为酚类抗氧化剂1010、亚磷酸酯类抗氧化剂168或者亚磷酸酯类抗氧化剂627A。通过添加抗氧化剂可显著改善聚碳酸酯材料的老化性能，为其在制作及使用过程中提供更好的老化保护，进而提高该聚碳酸酯材料的使用寿命。

进一步的，抗滴落剂为聚四氟乙烯类抗滴落剂；抗滴落剂能够有效避免材料在燃烧过程中下滴而引起二次燃烧的现象，并可起到辅助阻燃的效果。润滑剂为脂肪酸酰胺润滑剂或二甲基硅油；润滑剂的加入能够有效降低聚碳酸酯材料加工过程中所出现的高剪切力和高摩擦力，改善改性聚碳酸酯材料，避免聚合物高温受热分解和产品质量的下降。偶联剂为硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂；硅烷偶联剂是一类分子中同时含有能与无机材料反应的基团和与有机材料反应的基团的有机硅化合物，从而使硅烷偶联剂能同时与无机物和有机材料以化学键连接，有助于改善高强度PC的力学性能、耐热性、阻燃性、粘接性等。TiO2作为反光剂，优选为反射率更高的金红石型二氧化钛。

进一步的，填充物为玻璃微珠、玻璃纤维、碳纤维中任意一种。优选的，填充物为玻璃微珠球状填充物。更优选的为空心玻璃微珠。玻璃微珠作为一种微米级新型轻质材料，主要成分是硼硅酸盐，其为微小的球体，球形率大，具有滚珠轴承效应，能提高流动性，降低混合物的黏度和内应力，具有质轻、低导热、强度高和良好的化学稳定性等优点。由于玻璃微珠是各向同性的，因此不会产生因取向造成不同部位收缩率不一致的弊病，保证了产品的尺寸稳定，不会翘曲。通过添加一定比例的玻璃微珠，使得该高强度PC注塑时具有高分散、流动性好的优点，充模性能优异，且通过添加玻璃微珠，可大大减轻该高强度PC产品的基重，替代及节省更多的生产用树脂，降低产品成本。

进一步的，该高强度PC采用如下方法制备：按质量分数称取各原料组分，加入至混料机中混合均匀，再倒入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到高强度PC材料。

本发明的高强度PC，通过调节原料的组分及含量，制备的PC具有强度高、收缩性低、韧性佳、不断裂、不掉粉尘且表面较干净的效果；同时添加阻燃剂和抗菌剂后的PC还具有良好的阻燃、抗菌效果。填充物的添加大大减轻了PC产品的基重，替代和节省更多的生产用树脂，降低了产品成本；同时采用球状填充物玻璃微珠，使得该高强度PC具有隔音、隔热、吸水率低、吸油率低的特点，并有效提高塑料表面洁净度和反射度。本发明的PC克服了产品不同部位收缩率不一致的弊病，保证了产品的尺寸稳定，解决了翘曲问题；并具有优良的阻燃和抗菌能力，提高了PC的使用范围。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂63wt％，增韧剂高胶粉7wt％，TiO₂ 13.7wt％，酚类抗氧化剂1010 0.5wt％，聚四氟乙烯类抗滴落剂0.1wt％，脂肪酸酰胺润滑剂0.2wt％，硅烷偶联剂0.5wt％，球状填充物玻璃微珠15wt％。

实施例2

一种高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂73.5wt％，增韧剂POE 8wt％，TiO₂ 7wt％，亚磷酸酯类抗氧化剂168 0.3wt％，聚四氟乙烯类抗滴落剂0.2wt％，二甲基硅油润滑剂0.7wt％，钛酸酯偶联剂0.3wt％，球状填充物玻璃微珠10wt％。

实施例3

一种高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂90wt％，增韧剂三元乙丙橡胶3wt％，TiO₂ 3wt％，亚磷酸酯类抗氧化剂627A 0.2wt％，聚四氟乙烯类抗滴落剂0.5wt％，脂肪酸酰胺润滑剂1wt％，硅烷偶联剂0.2wt％，填充物玻璃纤维2wt％。

实施例4

一种高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂70.8wt％，增韧剂GMA 6wt％，TiO₂ 8wt％，酚类抗氧化剂1010 0.3wt％，聚四氟乙烯类抗滴落剂0.5wt％，润滑剂二甲基硅油1.2wt％，硅烷偶联剂0.2wt％，球状填充物玻璃微珠12wt％，有机硅类阻燃剂1wt％。

实施例5

一种高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂67.4wt％，增韧剂高胶粉3wt％，TiO₂ 12wt％，酚类抗氧化剂1010 0.2wt％，聚四氟乙烯类抗滴落剂0.1wt％，脂肪酸酰胺润滑剂0.8wt％，硅烷偶联剂0.5wt％，球状填充物玻璃微珠4wt％，抗菌剂12wt％。抗菌剂由纳米氧化锌、甲壳素、乙基香草醛按1:1.2:1.5的质量比组成。

实施例6

一种高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂82.6wt％，增韧剂高胶粉3wt％，TiO₂ 3wt％，亚磷酸酯类抗氧化剂168 0.5wt％，聚四氟乙烯类抗滴落剂0.5wt％，润滑剂二甲基硅油0.6wt％，硅烷偶联剂0.4wt％，球状填充物玻璃微珠2wt％，氮系阻燃剂2.4wt％，抗菌剂5wt％。抗菌剂由纳米氧化锌、甲壳素、乙基香草醛按1:2:3的质量比组成。

实施例7

一种高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂70wt％，增韧剂高胶粉5wt％，TiO₂ 5wt％，亚磷酸酯类抗氧化剂627A 0.3wt％，聚四氟乙烯类抗滴落剂0.2wt％，脂肪酸酰胺润滑剂0.7wt％，硅烷偶联剂0.3wt％，球状填充物玻璃微珠10wt％，磷系无卤阻燃剂1.5wt％，抗菌剂7wt％。抗菌剂由纳米氧化锌、甲壳素、乙基香草醛按1:1:1的质量比组成。

实施例8

一种高强度PC，包括以下质量分数的组分：PC树脂65.1wt％，高胶粉增韧剂8wt％，TiO₂ 4wt％，酚类抗氧化剂1010 0.4wt％，聚四氟乙烯类抗滴落剂0.3wt％，润滑剂二甲基硅油1.0wt％，硅烷偶联剂0.3wt％，球状填充物玻璃微珠9wt％，有机硅类阻燃剂1wt％，磷系无卤阻燃剂0.9wt％，抗菌剂10wt％。抗菌剂由纳米氧化锌、甲壳素、乙基香草醛按1:1.2:1.5的质量比组成。

对比例1

本对比例原料与实施例8基本一致，区别仅在于抗菌剂仅由纳米氧化锌组成。

对比例2

本对比例原料与实施例8基本一致，区别仅在于抗菌剂由季铵盐类抗菌剂组成。

实施例1-8及对比例1-2中的PC采用如下方法制备：按质量分数称取各原料组分，加入至混料机中混合均匀，再倒入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到高强度PC材料。

将实施例1-8及对比例1-2制得的PC进行强度、阻燃能力测试，将实施例5-8及对比例1-2制得的PC还进行抗菌能力测试。具体的：阻燃性测试按照UL94-2006的标准进行测试，测试条件为尺寸2.5mm；弯曲强度性能测试按照ISO178：2001标准进行测试；拉伸强度按照ISO527-2：2012标准进行测试；抗菌性测试按照QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》，检测用菌为大肠杆菌ATCC25922。结果如表1所示。

表1 PC性能测试结果

组别	拉伸强度MPa	弯曲强度MPa	阻燃等级	抗菌性％
					实施例1	60.3	84.2	HB	/
实施例2	59.8	83.9	HB	/
					实施例3	55.2	78.5	V-2	/
实施例4	59.6	83.6	V-1	/
					实施例5	56.7	80.4	HB	97.9
实施例6	56.0	79.1	V-0	93.7
					实施例7	58.4	81.0	V-1	95.0
实施例8	59.3	82.8	V-0	97.2
					对比例1	59.4	82.8	V-0	87.2
对比例2	59.3	82.7	V-0	86.5

由表1可知，本发明的PC具有较高的拉伸强度和弯曲强度，力学性能好，拉伸强度在55MPa以上，弯曲强度在78MPa以上；同时通过添加阻燃剂和抗菌剂使其具有良好的阻燃效果和抗菌能力；大大提高了PC的使用范围。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种高强度PC，其特征在于，包括以下质量分数的组分：

2.根据权利要求1所述的高强度PC，其特征在于，还包括阻燃剂0.8-2.5wt％。

3.根据权利要求2所述的高强度PC，其特征在于，所述阻燃剂为有机硅类阻燃剂、氮系阻燃剂、磷系无卤阻燃剂中一种或几种。

4.根据权利要求1所述的高强度PC，其特征在于，还包括抗菌剂5-12wt％。

5.根据权利要求4所述的高强度PC，其特征在于，所述抗菌剂由纳米氧化锌、甲壳素、乙基香草醛组成。

6.根据权利要求5所述的高强度PC，其特征在于，所述抗菌剂由纳米氧化锌、甲壳素、乙基香草醛按1：(1-2)：(1-3)的质量比组成。

7.根据权利要求1所述的高强度PC，其特征在于，所述填充物为玻璃微珠、玻璃纤维、碳纤维中任意一种。

8.根据权利要求7所述的高强度PC，其特征在于，所述填充物为玻璃微珠。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的高强度PC，其特征在于，采用如下方法制备：按质量分数称取各原料组分，加入至混料机中混合均匀，再倒入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到高强度PC材料。