CN115627062A

CN115627062A - 一种耐热聚碳酸酯复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN115627062A
Application number: CN202211324509.2A
Authority: CN
Inventors: 肖有游; 杨杰; 王晓明; 申应军
Original assignee: Jinyoung Xiamen Advanced Materials Technology Co Ltd
Current assignee: Jinyoung Xiamen Advanced Materials Technology Co Ltd
Priority date: 2022-10-27
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2023-01-20

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种耐热聚碳酸酯复合材料及其制备方法。该聚碳酸酯复合材料包括以下组分：聚碳酸酯树脂、耐热剂、填充剂以及其他助剂；所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯；所述耐热剂为N‑苯基马来酰亚胺聚合物；按重量份计，所述聚碳酸酯树脂、所述耐热剂与所述填充剂的重量比为(60～82):(15～30)：(3～10)。本发明提供的一种耐热聚碳酸酯复合材料，无需采用价格高昂的耐热PC，聚碳酸酯复合材料在短期使用的热稳定性和尺寸稳定性即可得到有效提升；同时，与价格高昂的耐热PC相比，本发明提供的该耐热聚碳酸酯复合材料成本低廉，具有显著的技术和市场价值。

Description

一种耐热聚碳酸酯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种耐热聚碳酸酯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)具有良好的耐热性能，双酚A型聚碳酸酯可以在120℃下长期使用，其在通用工程塑料中高耐热性的优点较为突出，并且由于PC还有尺寸稳定性好的特点，因此，在需要耐热要求的精密制件的生产中PC材料是最佳选择之一。

现有的双酚A型聚碳酸酯的玻璃化转变温度在150℃，其在一些需要更高耐温需求的制件中难以满足需求，为了提高其耐热性以扩大应用领域和满足应用需求，本领域技术人员对其进行分子结构改性，其耐热性能可以进一步提高，例如科思创生产的Apec雅霸耐高温PC，其玻璃化转变温度可以在170-200℃之间，但是，耐高温PC的缺点是价格昂贵，其售价是双酚A型聚碳酸酯的3-5倍，而这也严重限制其应用。

在一些电子电器中，为了具备防水、防尘的功能，其部件需要使用硅胶密封圈，而在电子电器中运用的尺寸精密的硅胶密封圈则是通过高分子材料注塑来成型的，其成型温度为在150-170℃进行交联固化。但是，在实际的生产过程中，如果高分子材料不耐温将导致硅胶注塑时产生溢胶不良，目前从材料的角度来改善溢胶问题的研究还鲜有报道。从上述分析可知：现有的双酚A型聚碳酸酯虽然价格低廉，但是耐热性不足难以满足作为硅胶密封圈材料的要求，改性后的聚碳酸酯虽然耐热性有所提高，但价格昂贵使其应用受限。

因此，如何开发一款价格低廉、耐热性强、不易产生溢胶问题的聚碳酸酯材料，正是本领域致力于攻克的问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的现有技术的不足。本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种耐热聚碳酸酯复合材料，耐热聚碳酸酯复合材料的方案为：

其包括以下组分：聚碳酸酯树脂、耐热剂、填充剂以及其他助剂；所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯；所述耐热剂为N-苯基马来酰亚胺聚合物；按重量份计，所述聚碳酸酯树脂、所述耐热剂与所述填充剂的重量比为(60～82):(15～30)：(3～10)。

在一实施例中，所述聚碳酸酯树脂为采用光气法生产的熔融指数范围在6～10g/10min(300℃，1.2kg)的聚碳酸酯树脂。

在一实施例中，所述N-苯基马来酰亚胺聚合物为苯乙烯、氮苯基马来酰亚胺与马来酸酐的聚合物。

在一实施例中，所述其他助剂包括抗氧剂和润滑剂；按重量份计，包括以下组分：所述聚碳酸酯树脂60～82份，所述耐热剂15～30份，所述填充剂3～10份，所述抗氧剂0.1～0.5份，所述润滑剂0.2～0.5份。

在一实施例中，所述填充剂为玻璃纤维、滑石粉、硫酸钡中的一种或多种组合。进一步优选地，所述填充剂为玻璃纤维。

在一实施例中，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。

在一实施例中，所述润滑剂为硅酮类润滑剂。

在一实施例中，所述硅酮类润滑剂为以聚碳酸酯树脂为载体，且硅酮含量在50％及以上的硅酮母粒。

本发明还提供一种如上所述的耐热聚碳酸酯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

S100、按一定重量称取聚碳酸酯树脂、耐热剂、填充剂和其他助剂进行混合，得到混合物M；

S200、将混合物M加入到加工装置中进行熔融共混挤出后，制得所述聚碳酸酯复合材料。

在一实施例中，所述加工装置为双螺杆挤出机；所述双螺杆挤出机中熔融挤出温度为220℃～260℃，螺杆转速为300rpm～600rpm。

与现有的技术相比，本发明提供的一种耐热聚碳酸酯复合材料，具有以下技术效果：

本发明提供的一种耐热聚碳酸酯复合材料，无需采用价格高昂的耐热PC，聚碳酸酯复合材料在短期使用的热稳定性和尺寸稳定性即可得到有效提升，不易产生溢胶问题；同时，与价格高昂的耐热PC相比，本发明提供的该耐热聚碳酸酯复合材料成本低廉，具有显著的技术和市场价值。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种耐热聚碳酸酯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)按一定重量称取聚碳酸酯树脂、耐热剂、填充剂和其他助剂进行混合，得到混合物M；

(2)将混合物M加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出、冷却造粒、烘干后，制得所述聚碳酸酯复合材料；其中，所述双螺杆挤出机中熔融挤出温度为220℃～260℃，螺杆转速为300rpm～600rpm，双螺杆挤出机的螺杆长径比为(30～48):1。

本发明还提供一种耐热聚碳酸酯复合材料的材料配方,按重量份计，包括以下组分：所述聚碳酸酯树脂60～82份，所述耐热剂15～30份，所述填充剂3～10份，所述抗氧剂0.1～0.5份，所述润滑剂0.2～0.5份。其中，所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯；所述耐热剂为N-苯基马来酰亚胺聚合物。

本发明还提供如下实施例和对比例：

本发明提供的实施例和对比例的配方(单位：重量份数)如下表1所示：

表1

其中，表1中的组分具体为：

选用的双酚A型聚碳酸酯具体为PC：2100，即万华公司生产的牌号为2100的双酚A型聚碳酸酯，其熔融指数(熔体质量流动速率(MFR))为9g/10min(300℃，1.2kg)；选用的耐热聚碳酸酯具体为PC：2097，即科思创公司生产的牌号为2097的耐温PC；选用的耐热剂为华雯公司生产的牌号为HW-330的耐热剂；选用的填充剂为市售用于PC的玻璃纤维；选用的抗氧剂为道华公司生产的牌号为9228的抗氧剂；选用的润滑剂为道康宁公司生产的牌号为MB50-315的润滑剂，其为以聚碳酸酯树脂为载体，且硅酮含量在50％的硅酮母粒。

根据表1配方，将实施例和对比例中的原料组分按照以下制备方法制得聚碳酸酯复合材料，制备步骤为：

(2)将混合物M加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出、冷却造粒、烘干后，制得所述聚碳酸酯复合材料；

其中，双螺杆挤出机的各区温度从1到九区依次为220℃、250℃、265℃、265℃、255℃、255℃、245℃、245℃、235℃、机头温度为250℃，螺杆转速为400rpm，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1。

将实施例和对比例中制得的聚碳酸酯复合材料在如下注塑条件下进行注塑，得到产品：注塑条件为注塑温度250-285℃。

观测注塑过程中的溢胶情况，并且在相同测试条件下，对注塑获得的产品进行相关性能指标的测试，测试结果如下表2所示：

表2

其中，所述溢胶的测试过程为：注塑件嵌入模具,进行硅胶注塑,注塑后观察硅胶是否有溢出模具,将溢胶个数除以总产品个数得到溢胶率；所述产品变形程度的测试过程为：将产品放在175℃烘箱中烘10分钟,自然冷却后取出观察其变形程度。

从表2的测试结果可以看出：

对比例1中，选用的基体树脂为未改性的双酚A型聚碳酸酯，其价格低廉，但耐热性能无法满足加工使用，对比例2中,基体树脂部分使用未改性的双酚A型聚碳酸酯，并部分采用价格昂贵的耐高温PC进行共混改性，改性后，相比对比例1，材料的耐热性能显著提高，但是材料成本了提高约1倍；与对比例1比较，实施例1-3的耐热性均有显著提高，溢胶率下降，且材料成本比对比例1更低。

对比例3中，其双酚A型聚碳酸酯和耐热剂的添加配比在本申请限定范围之外，相比实施例1-3，对比例3的175℃烘10分钟产品变形程度较大，其耐热性能显著下降，且溢胶率也提高了。

综上可知：本发明提供的耐热聚碳酸酯复合材料，从复合材料角度克服了两个不相容材料的不相容缺陷，实现熔融共混，无需采用价格高昂的耐热PC聚碳酸酯复合材料在短期使用的热稳定性和尺寸稳定性即可得到有效提升，同时，与价格高昂的耐热PC相比，本发明提供的该耐热聚碳酸酯复合材料成本低廉，具有显著的技术和市场价值。

需要说明的是：

除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述聚碳酸酯树脂、所述耐热剂与所述填充剂的重量比在(60～82):(15～30)：(3～10)范围内均可以，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；其中，所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯；所述耐热剂为N-苯基马来酰亚胺聚合物；

除了上述具体实施例体现的实际选择外，优选地，所述聚碳酸酯树脂可选用采用光气法生产的熔融指数范围在6～10g/10min(300℃，1.2kg)的聚碳酸酯树脂，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；

除了上述具体实施例体现的实际选择外，优选地，所述N-苯基马来酰亚胺聚合物可选为苯乙烯、氮苯基马来酰亚胺与马来酸酐的聚合物，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；

除了上述具体实施例体现的实际选择外，优选地，所述填充剂可选用玻璃纤维、滑石粉、硫酸钡中的一种或多种组合，包括但不限于上述实施例体现的实际选择，其中，以玻璃纤维为较佳选择。

除了上述具体实施例体现的实际选择外，优选地，所述抗氧剂可选用亚磷酸酯类抗氧剂，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；

除了上述具体实施例体现的实际选择外，优选地，所述润滑剂可选用硅酮类润滑剂，具体可优选以聚碳酸酯树脂为载体，且硅酮含量在50％及以上的硅酮母粒，包括但不限于上述实施例体现的实际选择。

综上，上述实施例中的具体参数或一些常用试剂或原料，为本发明构思下的具体实施例或优选实施例，而非对其限制；本领域技术人员在本发明构思及保护范围内，可以进行适应性调整。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种耐热聚碳酸酯复合材料,其特征在于，包括以下组分：聚碳酸酯树脂、耐热剂、填充剂以及其他助剂；

所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯；所述耐热剂为N-苯基马来酰亚胺聚合物；按重量份计，所述聚碳酸酯树脂、所述耐热剂与所述填充剂的重量比为(60～82):(15～30)：(3～10)。

2.根据权利要求1所述的耐热聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述聚碳酸酯树脂为采用光气法生产的熔融指数范围在6～10g/10min的聚碳酸酯树脂。

3.根据权利要求1所述的耐热聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述N-苯基马来酰亚胺聚合物为苯乙烯、氮苯基马来酰亚胺与马来酸酐的聚合物。

4.根据权利要求1所述的耐热聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述其他助剂包括抗氧剂和润滑剂；

按重量份计，包括以下组分：所述聚碳酸酯树脂60～82份，所述耐热剂15～30份，所述填充剂3～10份，所述抗氧剂0.1～0.5份，所述润滑剂0.2～0.5份。

5.根据权利要求1所述的耐热聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述填充剂为玻璃纤维、滑石粉、硫酸钡中的一种或多种组合。

6.根据权利要求4所述的耐热聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。

7.根据权利要求4所述的耐热聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硅酮类润滑剂。

8.根据权利要求7所述的耐热聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述硅酮类润滑剂为以聚碳酸酯树脂为载体，且硅酮含量在50％及以上的硅酮母粒。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的耐热聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的耐热聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述加工装置为双螺杆挤出机；

所述双螺杆挤出机中熔融挤出温度为220℃～260℃，螺杆转速为300rpm～600rpm。