WO2017092068A1 - 一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物及其制备方法 - Google Patents

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polycarbonate composite
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strength polycarbonate
strength
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沙月华
王歆
黄骥
王东晖
陈婷婷
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五行材料科技（江苏）有限公司
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    • 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
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14—Glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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

Definitions

  • the invention belongs to the field of polymer materials, and particularly relates to a high-strength polycarbonate composite capable of laser marking and a preparation method thereof.
  • the manufacturing capacity of the manufacturer is generally improved, so that the price cost of the glass fiber reinforced composite material has been accepted by many industries, but the strength and surface of such products are due to factors such as glass fiber exposure.
  • the appearance is not satisfactory. When a good appearance is required, it is usually necessary to increase the subsequent processes such as spraying to meet the decorative requirements. In addition to the cost increase, some solvents cause environmental pollution, etc., there are also paints. The surface is peeled off, and the temperature resistance of the paint surface is insufficient.
  • Laser marking is the use of high-energy-density lasers to locally irradiate the workpiece. A marking method that vaporizes the surface material or causes a chemical reaction of color change, thereby leaving a permanent mark, which has been rapidly and widely used in recent years.
  • laser marking can produce a variety of characters, symbols and patterns, the size of the characters can be from millimeters to micrometers, and the workpiece is lossless, undisturbed, and free from distortion, but no pollution to the environment, but some materials are laser-resistant. The absorption rate is not high.
  • the present invention discloses a high-strength polycarbonate composite capable of laser marking, which can replace metal, has good surface quality and has no precipitation for long-term use, and can form a clear laser marking effect. And it can maintain excellent gloss, high strength, scientific technology, improved production efficiency and cost saving.
  • a high strength polycarbonate composite capable of laser marking comprising the following components by weight:
  • the PC resin includes polycarbonates of all known viscosities.
  • the content of Si in the silicon copolymer PC accounts for 4-20%, preferably 7-9%.
  • the compatibilizer is MBS, which is a polymer having a core-shell structure
  • MBS Metal ethacrylate-Butadiene-Styrene
  • B butadiene
  • S a terpolymer of styrene
  • the flame retardant is a halogen-free flame retardant such as a phosphate flame retardant or a sulfonate flame retardant.
  • the laser marking aid is an acetic acid copolymer.
  • the processing aid is one or more of an antioxidant, an ultraviolet ray inhibitor, and a lubricant, preferably one or two of an antioxidant or a lubricant.
  • the antioxidants are 1076 and 168; the anti-UV agent is: UV-P; the lubricant is PETS.
  • the glass fibers are circular in cross section.
  • the glass fiber has a rectangular cross section, and in a region of a non-circular cross section, the ratio of the size of the main cross section axis to the minor cross sectional axis is 2-6, preferably 3-5.
  • a method for preparing a high-strength polycarbonate composite capable of laser marking includes the following steps:
  • the invention relates to a high-strength polycarbonate composite capable of laser marking and a preparation method thereof.
  • the material selection is scientific and the preparation method is rigorous, and the obtained composite material has the rigidity of the substitute metal, has high strength and has good performance.
  • Surface quality and long-term use without precipitation, at the same time can form a clear laser marking effect, form a variety of text, symbols and patterns, reduce post-product processing, improve production efficiency and cost savings, suitable for aesthetic requirements of the appearance, at the same time Where the strength requirements are high.
  • the method for preparing a high-strength polycarbonate composite capable of laser marking according to the present invention comprises the following steps:
  • step (3) Extrusion: the mixture after step (2) is fed into the screw extruder from the main feed port, the glass fiber is fed into the screw extruder from the side, and the flame retardant is added to the screw extruder from the lateral or main feed port.
  • the screw speed is 350-600 rpm, and the temperature from the head to the feeding port is 200-250 ° C in one zone, 220-285 ° C in the second zone, 220-285 ° C in the three to seven zones, and 100-250 ° C in the feeding port.
  • Flexural modulus injection molding 4.0mm, bending test strips, tested according to GB9341-2008;
  • Gloss injection molding, swatch, tested by gloss meter
  • the laser marking is performed, and the marking definition is arranged by the second-order magnification 180 times.
  • the product has high modulus, high appearance quality and excellent laser compliance.
  • the high-strength polyamide composite capable of laser marking according to the present invention achieves a material with high strength and a high surface smoothness by adding a silicon copolymer PC, a suitable group distribution ratio, and a scientific preparation method. Further, by adding a laser marking aid, the material has a laser marking function, and the invention is safe and reliable, and there is no risk of precipitation of small molecular additives in the subsequent use process, and is particularly suitable for the fields of automobiles, home appliances, consumer electronics, electronic appliances and the like.

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Abstract

提供一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，包括以下重量份的各组分：PC树脂15-60％，硅共聚PC5-40％，相容剂0-8％，阻燃剂0-20％，激光打标助剂0.1-2％，加工助剂0.1-5％，玻璃纤维20-60％，通过备料、混合、挤出的步骤，所得的复合材料具有可替代金属的刚性，强度高，有很好的表面质量且长期使用无析出，同时能够形成清晰的激光打标效果。另外提供一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物的制备方法，该方法能够减少制品后加工工序，提高生产效率及节约成本。

Description

一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物及其制备方法 技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物及其制备方法。
背景技术
在目前非常激烈竞争的市场环境下，为了提高产品的竞争力，制造商们投入了很大精力在产品的区分上，以保持好的盈余率和低的成本。这个区分主要是通过两方面来实现，一是设计更先进、视觉效果更佳或者有新功能性，二是部件的经济合理化，例如在汽车、机械、电子和医疗领域，提高终端产品的可靠性，降低总成本，因为这些原因，现在用塑料替代金属和其它一些传统的材料就成为许多市场产品经营的主要策略之一。
随着树脂和玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但由于玻纤外露等因素，这类产品的强度、表面外观并不令人满意，当需要良好的外观时，通常都要增加喷涂等后续工艺，以达到其装饰性的要求，喷涂等工艺除了增加成本，部分溶剂导致环境污染等问题外，还存在漆面脱落，漆面耐温性不够等问题。
在产品表面打标是制造商一项必做的工作，传统的电化学、机械等标记方法有污染、操作不方便、效率低，激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法，近年来得到快速和广 泛的应用，激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，而且对工件无损耗无扰动无变形，对环境没有污染，但是某些材料对激光的吸收率不高，为了获得清晰的标刻效果，就需要增加激光光源的功率表以及重复率，这样做带来的问题是对材料的非标记区域的热损伤和热扩散比较严重，加工精度不高，打标效果不好。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，可替代金属，具有很好的表面质量且长期使用无析出，同时能够形成清晰的激光打标效果，并且能保持优异的光泽度，强度高，工艺科学，生产效率提高，节约成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，包括以下重量份的各组分：
Figure PCTCN2015096988-appb-000001
作为本发明的一种改进，所述PC树脂包括已知的所有粘度的聚碳酸酯。
作为本发明的一种改进，所述的硅共聚PC中Si的含量占4-20％，优选7-9％。
作为本发明的一种改进，所述的相容剂为MBS，为含有核-壳结构的聚合物，MBS(Methyl ethacrylate-Butadiene-Styrene)树脂是甲基丙烯酸甲酯(M)，丁二烯(B)及苯乙烯(S)的三元共聚物。
作为本发明的一种改进，所述的阻燃剂为不含卤素的阻燃剂，如磷酸酯类阻燃剂，磺酸盐类阻燃剂。
作为本发明的一种改进，所述的激光打标助剂为乙酸共聚物。
作为本发明的一种改进，所述的加工助剂为抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂中的一种或几种，优选为抗氧剂或润滑剂中的一种或两种，所述的抗氧化剂为1076和168；所述的抗紫外剂为：UV-P；所述的润滑剂为PETS。
作为本发明的一种改进，所述的玻璃纤维横截面为圆形。
作为本发明的一种改进，所述的玻璃纤维横截面为矩形，在非圆形横截面的区域，主横截面轴与次横截面轴的尺寸比率为2-6，优选3-5。
一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：包括以下重量份的各组分：
Figure PCTCN2015096988-appb-000002
Figure PCTCN2015096988-appb-000003
(2)混合：将PC树脂、硅共聚PC、相容剂、激光打标剂、加工助剂、色粉在高混机中混合20-30min；
(3)挤出：将步骤(2)后的混合物从主加料口进入螺杆挤出机，玻璃纤维从侧向加入螺杆挤出机，螺杆转速350-600rpm，机头到加料口温度：一区200-250℃，二区220-285℃，三到七区温度在220-285℃之间，加料口100-250℃。
本发明的有益效果是：
本发明所述的一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物及其制备方法，选料科学，制备方法严谨，所得的复合材料具有可替代金属的刚性，强度高，有很好的表面质量且长期使用无析出，同时能够形成清晰的激光打标效果，形成各种文字、符号和图案，减少制品后加工工序，提高生产效率及节约成本，适用于对外观有美观要求，同时对强度要求较高的场合。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实 施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明所述的一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料，包括以下重量份的各组分：
PC树脂  15-60％
Figure PCTCN2015096988-appb-000004
Figure PCTCN2015096988-appb-000005
Figure PCTCN2015096988-appb-000006
(2)混合：将PC树脂、硅共聚PC、相容剂、激光打标剂、加工助剂、色粉在高混机中混合20-30min；
(3)挤出：将步骤(2)后的混合物从主加料口进入螺杆挤出机，玻璃纤维从侧向加入螺杆挤出机，阻燃剂从侧向或主加料口加入螺杆挤出机，螺杆转速350-600rpm，机头到加料口温度：一区200-250℃，二区220-285℃，三到七区温度在220-285℃之间，加料口100-250℃。
按照上述的制备方法，实施例采用原料如表1所示：
实施例的配方表如表2所示：
Figure PCTCN2015096988-appb-000007
Figure PCTCN2015096988-appb-000008
制备方法各参数如表3所示：
Figure PCTCN2015096988-appb-000009
Figure PCTCN2015096988-appb-000010
复合物测试按如下标准进行：
拉伸强度：注塑成型4.0mm拉伸测试样条，根据GB1040-2006进行测试；
断裂伸长率：注塑成型4.0mm拉伸测试样条，根据GB1040-2006进行测试；
弯曲模量：注塑成型4.0mm，弯曲测试样条，根据GB9341-2008进行测试；
光泽度：注塑成型，色板，由光泽度仪测试；
燃烧性能：根据UL94，采用4.0mm的样品进行测试；
打标效果：按照Nd激光器常规打标工艺进行激光打标，打标清晰度通过二次元放大180倍观测激光点排列。
测试结果如表4所示：
Figure PCTCN2015096988-appb-000011
Figure PCTCN2015096988-appb-000012
由上述实施例可以看出，本产品具有高模量，高外观质量，优异激光达标效果。
本发明所述的能够激光打标的高强度聚酰胺复合物，通过加入硅共聚PC，合适的组分配比以及科学的制备方法实现了具有很高强度的材料，同时具有较高的表面光洁度，进一步通过添加激光打标助剂的方式使材料具有激光标记功能，本发明安全可靠，后续使用过程中无小分子助剂析出风险，尤其适用于汽车，家电，消费电子，电子电器等领域。

Claims (10)

  1. 一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，其特征在于：包括以下重量份的各组分：
    Figure PCTCN2015096988-appb-100001
  2. 根据权利要求1所述的一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，其特征在于：所述PC树脂包括已知的所有粘度的聚碳酸酯。
  3. 根据权利要求1所述的一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，其特征在于：所述硅共聚PC中Si的含量占4-20％，优选7-9％。
  4. 根据权利要求1所述的一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，其特征在于：所述的相容剂为MBS树脂，为含有核-壳结构的聚合物，MBS树脂是甲基丙烯酸甲酯(M)，丁二烯(B)及苯乙烯(S)的三元共聚物。
  5. 根据权利要求1所述的一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，其特征在于：所述的阻燃剂为不含卤素的阻燃剂。
  6. 根据权利要求1所述的一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，其特征在于：所述的加工助剂为抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂中的一种或几种，优选为抗氧剂或润滑剂中的一种或两种，所述的抗氧化剂为1076和168；所述的抗紫外剂为：UV-P；所述的润滑剂为PETS。
  7. 根据权利要求1所述的一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，其特征在于：所述的玻璃纤维横截面为圆形。
  8. 根据权利要求1所述的一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，其特征在于：所述的玻璃纤维横截面为矩形，在非圆形横截面的区域，主横截面轴与次横截面轴的尺寸比率为2-6，优选3-5。
  9. 根据权利要求1所述的一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物，其特征在于：所述的激光打标助剂为乙酸共聚物。
  10. 一种能够激光打标的高强度聚碳酸酯复合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
    (1)准备原料：包括以下重量份的各组分：
    Figure PCTCN2015096988-appb-100002
    (2)混合：将PC树脂、硅共聚PC、相容剂、激光打标剂、加工助剂、色粉在高混机中混合20-30min；
    (3)挤出：将步骤(2)后的混合物从主加料口进入螺杆挤出机，玻璃纤维从侧向加入螺杆挤出机，阻燃剂从侧向或主加料口加入螺杆挤出机，螺杆转速350-600rpm，机头到加料口温度：一区200-250℃，二区220-285℃，三到七区温度在220-285℃之间，加料口100-250℃。
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