CN111925640B

CN111925640B - 一种用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料及其制备和应用

Info

Publication number: CN111925640B
Application number: CN202010818184.8A
Authority: CN
Inventors: 李东阵; 袁会宁
Original assignee: Guangzhou Chendong New Materials Co ltd
Current assignee: Guangzhou Chendong New Materials Co ltd
Priority date: 2020-08-14
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2040-08-14
Also published as: CN111925640A

Abstract

本发明属于复合材料领域，公开了一种用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料及其制备和应用。该复合材料包括以下重量百分数的组分：聚碳酸酯树脂90％‑98％；玻璃粉0.5％‑5％；碳氢化合物0.5％‑5％；抗氧剂0.05％‑0.5％；脱模剂0.1％‑2.0％。本发明通过加入玻璃粉和碳氢化合物，能够极大的提高制件熔接线部位的耐化性，大幅提高产品经过喷涂工艺后的抗弯折能力，减少开裂，提高良率。另外，本发明的复合材料中还可以加入交联PC或共聚硅PC，当交联PC或者共聚硅PC与玻璃粉/聚乙烯一起组合使用时，材料的弯折性能进一步提高，在使用合适的组合时，喷涂后的弯折性能能够到达和PC喷涂前同一水平。

Description

一种用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料及其制备和应用

技术领域

本发明属于复合材料领域，特别涉及一种用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料及其制备和应用。

背景技术

聚碳酸酯(PC)由于其良好的抗冲击性能，被广泛用于手机后壳材料，具有轻便，耐摔，介电性能好等优点。随着大屏的普及，手机正面的区别越来越小，为了满足个性化，差异化的需求，手机厂商只能在后壳上做文章，实现各种不同的外观效果。为了实现各种外观效果，往往需要对PC进行喷涂和表面处理。由于PC的耐化性较差，喷涂和表面处理中使用的各种化学试剂会对PC产生明显的影响，导致PC韧性下降，出现直接开裂，或者弯折开裂。这种开裂往往发生在熔接线附近，主要有两方面的原因，一是熔接线附近本身比其他地方更薄弱，韧性较差。二是熔接线附近往往具有更强的残余应力，更容易受到化学试剂的攻击。特别是随着5G手机重量的增加，以及对极致外观的追求，需要用到更强的化学试剂进行表面处理。以前适用的PC材料在新的韧性和弯折要求下不良率很高，已经难以满足需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，该材料通过加入玻璃粉和碳氢化合物，能够极大的提高制件熔接线部位的耐化性，大幅提高产品经过喷涂工艺后的抗弯折能力，减少开裂，提高良率。

本发明另一目的在于提供上述用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其包括以下重量百分比的组分：

所述的玻璃粉优选为表面改性玻璃粉，其中表面改性化合物为聚烯烃，优选为重庆国际415A-14C；所述的玻璃粉的D50小于5um；优选为小于2um；

所述的玻璃粉的重量百分比优选为1-3％；

所述的碳氢化合物为数均分子量为1000-5000的聚乙烯，优选为数均分子量为2000的聚乙烯。

所述的碳氢化合物的重量百分比优选为1-5％，更优选为1-2％。

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，所述脱模剂为硬脂酸酯。

进一步的，所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其包括以下重量百分比的组分：

进一步的，所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料中还可以包括具有交联结构的聚碳酸酯(水桶PC或交联PC)，即其中的聚碳酸酯树脂为具有交联结构的聚碳酸酯(水桶PC或交联PC)和普通非交联聚碳酸酯的共混物，此时所述抗弯折聚碳酸酯复合材料，其包括以下重量百分比的各组分：

其中交联PC的重量百分数优选为20-30％；

进一步的，所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料还可以包括聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物，此时所述抗弯折聚碳酸酯复合材料，其包括以下重量百分比的各组分：

其中聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物的重量百分数优选为20-30％；

一种上述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：将各组分按配比进行混合后，再经挤出机挤出造粒，即得用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其中造粒温度为230-300摄氏度。

所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料在制备手机后壳中的应用。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

本发明的用于注塑成型的聚碳酸酯复合材料，能够极大的提高制件熔接线部位的耐化性，大幅提高产品经过喷涂工艺后的抗弯折能力，减少开裂，提高良率。本发明的制备方法简单易行，适于大规模生产应用。

附图说明

图1为实施例1中参比1制件在喷涂工艺后弯折开裂示例图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。PC为台化出光TARFLONIR1900，交联PC为LG LUPOY 1603，共聚硅PC为新通彩D0013，玻璃粉1，2，3使用重庆国际415A-14C研磨得到，玻璃粉4使用重庆国际303H-3研磨得到，玻璃粉5使用重庆国际301HP-3研磨得到。

实施例1

将表1中各组分按表1中所示重量比于混合机中混合后，用双螺杆挤出机造粒，造粒温度240摄氏度至280摄氏度之间。将所得粒子在真实手机模具上注塑，注塑后样品分为两部分，一部分直接进行弯折测试(测试方式为将制件以长边的中心线为对称轴将长边两端向同一方向进行弯折，记录断裂发生时的弯折角度)。另一部分进行喷涂测试。喷涂测试为使用台湾蓝牌HD-130喷枪一档将天拿水喷在制件的一面，喷涂速度2.5cm/s，喷枪口距离制件表面2cm。喷涂后放置24小时，观察制件是否开裂，如果不开裂，则对喷涂后制件进行弯折测试，记录断裂发生时的弯折角度。进行弯折测试时，每个样品测试3个样件，取平均值。测试结果如表1中所示。

表1.不同玻璃粉对比测试数据

表1中玻璃粉的参数如表2所示，聚乙烯的参数如表3所示。

表2.玻璃粉参数表

	玻璃粉1	玻璃粉2	玻璃粉3	玻璃粉4	玻璃粉5
						表面处理	聚烯烃	聚烯烃	聚烯烃	硅氧烷	氨基硅烷
D50	1.2um	3um	10um	3um	3um

表3.聚乙烯参数表

	聚乙烯1	聚乙烯2	聚乙烯3
				分子量	800	2000	>10000

从表1中数据可以发现，当不进行喷涂时，即使是纯PC也具有很好的弯折性能。但是当对制件进行喷涂处理后，纯PC直接在熔接线位置发生了断裂。当加入玻璃粉后，即使是加入少量粒径很小的玻璃粉(样品1)，PC的冲击强度和抗弯折能力出现了进一步的下滑。当加入少量聚乙烯时(样品2)，体系的性能没有明显变化。而当同时加入小粒径玻璃粉和少量的聚乙烯时，PC的冲击强度和抗弯折能力均得到了不同程度的提高。特别是喷涂后也不会直接发生断裂，具有了一定的抗弯折角度。这可能是由于聚烯烃与玻璃粉的亲和性比较强，帮助了玻璃粉在熔接线部位的分散。同时，由于玻璃粉的硬度明显大于PC，根据增韧理论，细小的硬质颗粒可能能够帮助体系吸收能量，提高体系的韧性。

同时可以看到，不同表面处理的玻璃粉具有不一样的效果，聚烯烃表面改性的玻璃粉比硅氧烷和氨基硅烷改性的玻璃粉性能更好，这也可能是由于聚烯烃表面改性的玻璃粉与聚乙烯具有更好亲和性，更易分散的原因。另外，当玻璃粉粒径较大或者聚乙烯含量较高时，体系的性能和抗弯折能力均出现了明显下降，这应该是因为大颗粒的玻璃粉和大量的聚乙烯更多的以缺陷的形式降低了体系韧性的原因。

实施例2

将表4中各组分按表4中所示重量比于混合机中混合后，用双螺杆挤出机造粒，造粒温度240摄氏度至280摄氏度之间。将所得粒子在真实手机模具上注塑，注塑后样品分为两部分，一部分直接进行弯折测试(测试方式为将制件以长边的中心线为对称轴将长边两端向同一方向进行弯折，记录断裂发生时的弯折角度)，记录断裂发生时的弯折角度。另一部分进行喷涂，喷涂为使用台湾蓝牌HD-130喷枪一档将天拿水喷在制件的一面，喷涂速度2.5cm/s，喷枪口距离制件表面2cm。喷涂后放置24小时，观察制件是否开裂，如果不开裂，则对喷涂后制件进行弯折测试，记录断裂发生时的弯折角度。进行弯折测试时，每个样品测试3个样件，取平均值。测试结果如表4中所示。

表4.不同聚乙烯对比数据能的影响

从表4中数据可以看出，聚乙烯的分子量对材料的抗弯折性能有显著的影响，分子量为2000的聚乙烯表现出了最好的抗弯折性能。这可能是由于分子量过小或过大均难以有效的分散玻璃粉的原因。

实施例3

将表5中各组分按表5中所示重量比于混合机中混合后，用双螺杆挤出机造粒，造粒温度240摄氏度至280摄氏度之间。将所得粒子在真实手机模具上注塑，注塑后样品分为两部分，一部分直接进行弯折测试(测试方式为将制件以长边的中心线为对称轴将长边两端向同一方向进行弯折，记录断裂发生时的弯折角度)，记录断裂发生时的弯折角度。另一部分进行喷涂测试。喷涂测试为使用喷枪将天拿水喷在制件的一面，喷涂后放置24小时，观察制件是否开裂，如果不开裂，则对喷涂后制件进行弯折测试，记录断裂发生时的弯折角度。进行弯折测试时，每个样品测试3个样件，取平均值。测试结果如表5中所示。

表5交联PC和共聚硅PC对弯折性能的影响

从表5中数据可以看到，当交联PC或者共聚硅PC与玻璃粉/聚乙烯一起组合使用时，材料的弯折性能进一步提高，在使用合适的组合时，喷涂后的弯折性能能够到达和PC喷涂前同一水平。且组合使用的效果好于单独使用交联PC、单独使用共聚硅PC或者单独使用玻璃粉/聚乙烯。刚开始的时候，随着交联PC和共聚硅PC含量的增加，抗弯折性能随着提高。但是当交联PC和共聚PC含量过高后，虽然冲击性能继续提高，但是抗弯折性能开始下降，这可能是由于交联PC和硅共聚PC的流动性较差，影响了熔接线部位的强度的原因。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于包括以下重量百分比的组分：

聚碳酸酯树脂 90%-98%；

玻璃粉 1%-3%；

碳氢化合物 0.5%-5%；

抗氧剂 0.05%-0.5%；

脱模剂 0.1%-2.0%；

所述的玻璃粉为表面改性玻璃粉，其中表面改性化合物为聚烯烃；所述的玻璃粉的D50小于5 um；

所述的碳氢化合物为数均分子量为2000的聚乙烯。

2.根据权利要求1所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于：

所述的玻璃粉为重庆国际415A-14C；所述的玻璃粉的D50小于2um；

所述的碳氢化合物为数均分子量为2000的聚乙烯；

所述的玻璃粉的重量百分比为1-3%。

3.根据权利要求1所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于包括以下重量百分比的组分：

聚碳酸酯树脂 93.5%-97.5%；

玻璃粉 1%-3%；

碳氢化合物 1%-5%；

抗氧剂 0.2%；

脱模剂 0.3%。

5.一种用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于：

所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料还包括具有交联结构的聚碳酸酯，简称交联PC，即其中主体材料聚碳酸酯树脂为交联PC和非交联聚碳酸酯树脂的混合物，此时用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料包括以下重量百分比的组分：

非交联聚碳酸酯树脂 60%-97%；

交联PC 1%-30%

玻璃粉 1%-3%；

碳氢化合物 0.5%-5%；

抗氧剂 0.05%-0.5%；

脱模剂 0.1%-2.0%;

所述的碳氢化合物为数均分子量为2000的聚乙烯。

6.一种用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于：

所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料还包括聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物，此时用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料包括以下重量百分比的组分：

聚碳酸酯树脂 60%-97%；

聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物 1%-30%

玻璃粉 1%-3%；

碳氢化合物 0.5%-5%；

抗氧剂 0.05%-0.5%；

脱模剂 0.1%-2.0%；

所述的碳氢化合物为数均分子量为2000的聚乙烯。

7.一种根据权利要求1~6任一项所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将各组分按配比进行混合后，再经挤出机挤出造粒，即得用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其中造粒温度为230-300摄氏度。

8.根据权利要求1~6任一项所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料在制备手机后壳中的应用。