CN115181408A - 一种耐磨pc树脂材料及其制备方法 - Google Patents

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张平
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L69/00—Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/02—Making granules by dividing preformed material
    • B29B9/06—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Abstract

本发明涉及一种耐磨PC树脂材料及其制备方法；所述耐磨PC树脂材料包含以下重量份数的各组分：PC树脂85～97份，纳米氮化硅2～10份，二甲基硅油1～5份，抗氧剂0.1～1份；本发明还涉及前述材料的制备方法，包括如下步骤：(a)将纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合；(b)将步骤a所得混合物与PC树脂、抗氧剂一起继续使用混合搅拌机进行混合；(c)将步骤b所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒即可。本发明的方法简单易行，纳米氮化硅能够显著提高PC树脂的耐磨性，但是纳米氮化硅比表面积大、体积蓬松，难以与PC树脂直接共混加工，使用二甲基硅油与纳米氮化硅预先混合降低纳米氮化硅蓬松程度，然后与PC树脂共混挤出造粒，制得耐磨PC树脂材料。

Description

一种耐磨PC树脂材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种耐磨PC树脂材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯PC树脂具有优异的耐冲击性、耐热性能和透明性，使用温度范围广，尺寸稳定性高，耐蠕变性好，被广泛的应用于汽车、电子电器、玻璃透镜和医学装置等领域。但PC的耐磨性能差，硬度低，限制了PC的应用，因此提高PC的耐磨性可有效拓宽PC的应用范围。
例如在专利文献1中公开的一种高透明耐磨耐刮擦PC材料的改性配方及其制备方法，其改性配方由按重量份计算的以下物质组成：PC90-98份，耐刮擦剂1-5份，润滑剂0.5-3份，抗氧剂0.5-2份，所述耐刮擦剂为带有活性基团的硅氧烷，其活性基团为羟基、环氧基、羧基等有机基团中的一种或几种，该专利选用的耐刮剂有一定的耐刮擦效果，但耐磨效果提升不明显，仍无法满足市场需求。
专利文献1CN201210003374.X。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨PC树脂材料以及相应的制备方法，本发明的耐磨PC树脂材料具有良好耐磨特性。
本发明是通过以下的技术方案实现的，本发明的耐磨PC树脂材料包含具有以下重量份的组分：
Figure BDA0003801552990000011
优选地，所述PC树脂的分子量为23000～30000g/mol，玻璃化温度为140～150℃。
优选地，所述纳米氮化硅的熔点为1900℃，摩擦系数小于0.1。
优选地，所述二甲基硅油为无色或淡黄色液体，相对密度为1.0～1.1g/cm3。
优选地，所述抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种的混合。
第二方面，本发明还涉及前述耐磨PC树脂材料的制备方法，包括如下步骤：
(a)准备定量的PC树脂、纳米氮化硅、二甲基硅油以及抗氧剂备用；
(b)将全部的纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合，得到混合物a；
(c)将步骤b所得混合物a与全部的PC树脂、抗氧剂一起继续使用混合搅拌机进行混合，得到混合物b；
(d)将步骤c所得混合物b通过双螺杆挤出机共混造粒，得到耐磨PC树脂材料。
本发明具有以下优点：本发明的方法简单易行，通过特定规格的组分进行混合挤出制得耐磨的PC材料；其中的纳米氮化硅能够显著提高PC树脂的耐磨性，但是纳米氮化硅比表面积大、体积蓬松，难以与PC树脂直接共混加工，使用二甲基硅油与纳米氮化硅预先混合降低纳米氮化硅蓬松程度，然后与PC树脂共混挤出造粒，制得耐磨PC树脂材料，可以极大提升PC的耐磨性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明的耐磨PC树脂材料，主要是由PC树脂、纳米氮化硅、二甲基硅油以及抗氧剂构成的，其中，需要限定PC树脂的分子量为23000～30000g/mol，以及玻璃化温度为140～150℃，限定纳米氮化硅的熔点为1900℃，且摩擦系数小于0.1。
以及，上述的二甲基硅油为无色或淡黄色液体，且相对密度为1.0～1.1g/cm3。
以及，抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种的混合。
实施例1
本发明的制备方法如下：
配备8.5kgPC树脂、0.2kg纳米氮化硅、0.1kg二甲基硅油以及0.01kg的抗氧剂，将全部的纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合搅拌，搅拌时间为5min，得到混合物a；随后将全部的PC树脂与抗氧剂投入混合搅拌机中，与混合物a进行混合搅拌，得到混合物b；最后将混合物b投入双螺杆挤出机进行共混造粒，得到耐磨PC树脂材料。
实施例2
配备8.5kgPC树脂、0.5kg纳米氮化硅、0.2kg二甲基硅油以及0.01kg的抗氧剂，将全部的纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合搅拌，搅拌时间为5min，得到混合物a；随后将全部的PC树脂与抗氧剂投入混合搅拌机中，与混合物a进行混合搅拌，得到混合物b；最后将混合物b投入双螺杆挤出机进行共混造粒，得到耐磨PC树脂材料。
实施例3
配备8.5kgPC树脂、1kg纳米氮化硅、0.5kg二甲基硅油以及0.02kg的抗氧剂，将全部的纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合搅拌，搅拌时间为5min，得到混合物a；随后将全部的PC树脂与抗氧剂投入混合搅拌机中，与混合物a进行混合搅拌，得到混合物b；最后将混合物b投入双螺杆挤出机进行共混造粒，得到耐磨PC树脂材料。
实施例4
配备9kgPC树脂、0.2kg纳米氮化硅、0.1kg二甲基硅油以及0.02kg的抗氧剂，将全部的纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合搅拌，搅拌时间为5min，得到混合物a；随后将全部的PC树脂与抗氧剂投入混合搅拌机中，与混合物a进行混合搅拌，得到混合物b；最后将混合物b投入双螺杆挤出机进行共混造粒，得到耐磨PC树脂材料。
实施例5
配备9kgPC树脂、0.5kg纳米氮化硅、0.2kg二甲基硅油以及0.02kg的抗氧剂，将全部的纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合搅拌，搅拌时间为5min，得到混合物a；随后将全部的PC树脂与抗氧剂投入混合搅拌机中，与混合物a进行混合搅拌，得到混合物b；最后将混合物b投入双螺杆挤出机进行共混造粒，得到耐磨PC树脂材料。
实施例6
配备9kgPC树脂、1kg纳米氮化硅、0.2kg二甲基硅油以及0.05kg的抗氧剂，将全部的纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合搅拌，搅拌时间为5min，得到混合物a；随后将全部的PC树脂与抗氧剂投入混合搅拌机中，与混合物a进行混合搅拌，得到混合物b；最后将混合物b投入双螺杆挤出机进行共混造粒，得到耐磨PC树脂材料。
实施例7
配备9.7kgPC树脂、0.2kg纳米氮化硅、0.2kg二甲基硅油以及0.05kg的抗氧剂，将全部的纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合搅拌，搅拌时间为5min，得到混合物a；随后将全部的PC树脂与抗氧剂投入混合搅拌机中，与混合物a进行混合搅拌，得到混合物b；最后将混合物b投入双螺杆挤出机进行共混造粒，得到耐磨PC树脂材料。
实施例8
配备9.7kgPC树脂、0.5kg纳米氮化硅、0.3kg二甲基硅油以及0.07kg的抗氧剂，将全部的纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合搅拌，搅拌时间为5min，得到混合物a；随后将全部的PC树脂与抗氧剂投入混合搅拌机中，与混合物a进行混合搅拌，得到混合物b；最后将混合物b投入双螺杆挤出机进行共混造粒，得到耐磨PC树脂材料。
实施例9
配备9.7kgPC树脂、1kg纳米氮化硅、0.5kg二甲基硅油以及0.1kg的抗氧剂，将全部的纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合搅拌，搅拌时间为5min，得到混合物a；随后将全部的PC树脂与抗氧剂投入混合搅拌机中，与混合物a进行混合搅拌，得到混合物b；最后将混合物b投入双螺杆挤出机进行共混造粒，得到耐磨PC树脂材料。
对比例1
本对比例为纯PC树脂。
对实施例1-实施例9与对比例1中获得的材料进行耐磨性测试，测试过程如下：
将实施例1-实施例9和对比例1的粒子，经过注塑机制成直径为70mm，厚度为3mm的圆片，然后按照ASTM D3702标准方法进行耐磨性的测试，记录试验后样片的磨损重量，详细结果见表1。
表1磨损重量
Figure BDA0003801552990000041
从表格结果可以得知，实施例1-实施例9的材料比对比例1相比，均具有更好的耐磨性能，且实施例5的材料性能优于其他实施例。
综上所述，本发明的方法简单易行，纳米氮化硅能够显著提高PC树脂的耐磨性，但是纳米氮化硅比表面积大、体积蓬松，难以与PC树脂直接共混加工，使用二甲基硅油与纳米氮化硅预先混合降低纳米氮化硅蓬松程度，然后与PC树脂共混挤出造粒，由此制得耐磨PC树脂材料。
除非另有陈述或内容明显矛盾，在本发明叙述范围内使用的术语″一(a)″和″这(the)″以及类似的指示物解释为包括单数和复数。本文叙述的数值范围仅仅作为对范围内每个单独数值的速记方式，除非另有陈述，将每个单独的数值加入详细说明如同分别记录在其中。除非另有陈述或其它内容上的明显矛盾，本文所有叙述的方式可以以任何合适的顺序进行。使用的任何和所有实例、或本文提供的示范性语言(例如″例如″)仅仅是更好地说明本发明，并非是对本发明范围的限定，除非权利要求。详细说明中的语言不应理解为指出任何未提出权利要求的实践本发明的必要因素。

Claims (6)

1.一种耐磨PC树脂材料，其特征在于，包含具有以下重量份的组分：
Figure FDA0003801552980000011
2.根据权利要求1所述的耐磨PC树脂材料，其特征在于，所述PC树脂的分子量为23000～30000g/mol，玻璃化温度为140～150℃。
3.根据权利要求1所述的耐磨PC树脂材料，其特征在于，所述纳米氮化硅的熔点为1900℃，摩擦系数小于0.1。
4.根据权利要求1所述的耐磨PC树脂材料，其特征在于，所述二甲基硅油为无色或淡黄色液体，相对密度为1.0～1.1g/cm3。
5.根据权利要求1所述的耐磨PC树脂材料，其特征在于，所述抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求1所述的耐磨PC树脂材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)准备定量的PC树脂、纳米氮化硅、二甲基硅油以及抗氧剂备用；
(b)将全部的纳米氮化硅与二甲基硅油加入混合搅拌机中进行混合，得到混合物a；
(c)将步骤b所得混合物a与全部的PC树脂、抗氧剂一起继续使用混合搅拌机进行混合，得到混合物b；
(d)将步骤c所得混合物b通过双螺杆挤出机共混造粒，得到耐磨PC树脂材料。
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