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CN104877322A - 改性纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品 - Google Patents

改性纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品 Download PDF

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CN104877322A CN201410070375.5A CN201410070375A CN104877322A CN 104877322 A CN104877322 A CN 104877322A CN 201410070375 A CN201410070375 A CN 201410070375A CN 104877322 A CN104877322 A CN 104877322A
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Abstract

本发明揭示一种改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其按重量份数表示包括：热塑性树脂，其包含PC树脂45～55份及ASA树脂1～10份；增强填充材料，其包含扁平截面玻璃纤维30～40份及奈米填充材料0.1～1.5份；阻燃剂5～15份。相较于现有技术，本发明的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品，用扁平截面玻璃纤维和扁平截面玻璃纤维以外的纤维状填充材料，增强了聚碳酸酯为基体的复合材料，加入奈米填充材料，形成同时具有良好的机械强度、流动性、低翘曲性的增强复合树脂组合物。反复实验结果发现，通过热塑性树脂与奈米粒子的滚珠效应进行的协成作用，能够实现此目的。

Description

改性纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品
【技术领域】
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种改性纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品。
【背景技术】
热塑性树脂聚碳酸酯通过与玻璃纤维增强后，由于其优异的机械强度、尺寸稳定性、阻燃性及加工性能，已在机械部件、汽车部件、电气电子部件、办公设备部件等众多领域中广泛使用。
然而，近年来，产品轻薄化驱式，对产品机械强度、高热变形温度、低翘曲性、低阻燃性的玻璃纤维增强热塑性树脂要求的不断提升。用单一聚碳酸酯树脂中配合玻璃纤维的树脂组合物虽然机械强度、刚性优异，但因聚碳酸酯树脂本身的性能缺陷，在机械强度，成型收缩率仍有缺点。例如，市面上出现的玻璃纤维增强芳香族聚碳酸酯树脂组合物，大部分存在流动性能不足导致射出成型后易翘曲变形且有应力痕的问题。
有鉴于此，实有必要开发一种复合材料，以解决上述聚碳酸酯树脂流动性不足导致成型后的产品翘曲变形的缺陷。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种改性纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品，采用该复合材料成型后的产品具有良好的机械强度、流动性、低翘曲性。
为了达到上述目的，本发明的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其按重量份数表示包括：
热塑性树脂，其包含PC树脂45～55份及ASA树脂1～10份；
增强填充材料，其包含扁平截面玻璃纤维30～40份及奈米填充材料0.1～1.5份；
阻燃剂5～15份。
可选地，所述PC树脂的吸水率为0.06～0.10%，玻璃转化温度为130～170℃，粘均分子量为19000～22000。
可选地，所述ASA树脂为由丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物。
可选地，所述扁平截面玻璃纤维的扁平率为0.1～0.5，所述扁平截面玻璃纤维截面的短径为0.5～25μm，截面的长径为1.0～250μm。
可选地，所述扁平截面玻璃纤维的扁平率为0.2～0.3。
可选地，所述奈米填充材料为奈米级的氧化钙、碳酸钙与奈米碳管至少其中之一。
可选地，所述阻燃剂为有机金属盐系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、有机硅阻燃剂至少其中之一。
可选地，所述有机金属盐系阻燃剂包括有机磺酸碱金属盐、硼酸金属盐系阻燃剂或锡酸金属盐系阻燃剂至少其中之一，所述有机磷系阻燃剂单磷酸酯化合物、磷酸酯低聚物化合物、膦酸酯低聚物化合物、膦酰胺化合物至少其中之一，所述有机硅系阻燃剂包含有机硅化合物。
可选地，所述改性纤维增强聚碳酸酯复合材料还包括含氟防滴落剂。
可选地，所述含氟防滴落剂为聚四氟乙烯或四氟乙烯系共聚物。
可选的，所述改性纤维增强聚碳酸酯复合材料还包括所述PC树脂以及ASA树脂以外的热塑性树脂、橡胶质聚合物、流动改性剂中至少一种。
可选地，所述改性纤维增强聚碳酸酯复合材料还包含稳定剂、脱模剂、抗菌剂、分散剂、光催化剂系防污剂、光致变色剂至少一种。
可选的，所述稳定剂为磷系稳定剂、受阻酚系抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中至少一种。
另外，本发明还提供一种产品，所述产品为经所述改性纤维增强聚碳酸酯复合材料成型后产生的产品。
相较于现有技术，本发明的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品，用扁平截面玻璃纤维和扁平截面玻璃纤维以外的纤维状填充材料，增强了聚碳酸酯为基体的复合材料，加入奈米填充材料，形成同时具有良好的机械强度、流动性、低翘曲性的增强复合树脂组合物。反复实验结果发现，通过热塑性树脂与奈米粒子的滚珠效应进行的协成作用，能够实现此目的。
【具体实施方式】
本发明的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其按重量份数表示包括：
热塑性树脂，其包含PC树脂45～55份及ASA树脂1～10份；所述PC树脂的吸水率为0.06～0.10%，玻璃转化温度为130～170℃，粘均分子量为19000～22000；所述ASA树脂为由丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物；聚碳酸酯聚合物自身的耐水解性良好，并且成型后的低翘曲性也格外优异；ASA树脂具有绝佳的耐候性；
增强填充材料，其包含扁平截面玻璃纤维30～40份及奈米填充材料0.1～1.5份；所述扁平截面玻璃纤维具有扁平形状的截面，扁平率为0.1～0.5，更好的扁平率为0.2～0.3，特别是扁平率在0.2以上时，复合材料的弯曲强度和冲击强度可以维持在特别高的水准，所述扁平截面玻璃纤维截面的短径为0.5～25μm，截面的长径为1.0～250μm；所述奈米填充材料为奈米级的氧化钙、碳酸钙与奈米碳管至少其中之一；
阻燃剂5～15份；所述阻燃剂为有机金属盐系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、有机硅阻燃剂至少其中之一；所述有机金属盐系阻燃剂包括有机磺酸碱金属盐、硼酸金属盐系阻燃剂或锡酸金属盐系阻燃剂至少其中之一，所述有机磷系阻燃剂单磷酸酯化合物、磷酸酯低聚物化合物、膦酸酯低聚物化合物、膦酰胺化合物至少其中之一，所述有机硅系阻燃剂包含有机硅化合物；
含氟防滴落剂1～10份，通过该含氟防滴落剂与上述阻燃剂并用，能够获得更良好的阻燃性，所述含氟防滴落剂可以为聚四氟乙烯、四氟乙烯系共聚物（例如四氟乙烯或六氟乙烯的共聚物），该含氟防滴落剂亦可为美国专利第4379910号公报中所示的部分氟化聚合物、由氟化双酚制造的聚碳酸酯树脂，但优选为聚四氟乙烯；
其它助剂，可以为使成型加工时的分子量降低、低色调稳定的稳定剂、脱模剂、抗菌剂、液体石蜡之类的分散剂、光催化剂系防污剂、光致变色剂中至少一种；所述稳定剂为磷系稳定剂、受阻酚系抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中至少一种；可以为所述回收PC/回收PET以外的热塑性树脂、橡胶质聚合物、流动改性剂中至少一种。
为对本发明的目的、技术手段及功能效果有进一步的了解，现结合具体实施对本发明作以下说明。
实施例1：
将PC树脂及ASA树脂分别在带有除湿干燥机烘箱中干燥；称取干燥后的PC树脂及ASA树脂并混合；称取阻燃剂、聚四氟乙烯及其他助剂，然后加入到高速混合机中高速预混；将上述步骤中混合物及称取的扁平截面玻璃纤维及奈米填充材料分别加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。
实施例2：
将PC树脂及ASA树脂分别在带有除湿干燥机烘箱中干燥；称取干燥后的PC树脂及ASA树脂并混合；称取阻燃剂、聚四氟乙烯及其他助剂，然后加入到高速混合机中高速预混；将上述步骤中混合物及称取的扁平截面玻璃纤维及奈米填充材料分别加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。
实施例3：
将PC树脂及ASA树脂分别在带有除湿干燥机烘箱中干燥；称取干燥后的PC树脂及ASA树脂并混合；称取阻燃剂、聚四氟乙烯及其他助剂，然后加入到高速混合机中高速预混；将上述步骤中混合物及称取的扁平截面玻璃纤维及奈米填充材料分别加入到双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。
以上各实施例及对比例熔融挤出造粒后，然后在注塑机上注塑成型ASTM标准测试样条，按ASTM标准测试所得材料的机械性能，其中按照ASTM D256测试冲击强度，按照ASTM D638测试拉伸强度，按照ASTM D790测试弯曲强度及弯曲模量，按照ASTM D1238测试流动性MI值，按照UL-94标准测试阻燃性，测试结果如表1所示：
表1：实施例的测试结果
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
冲击强度（KJ/m2） 11 11 12.5
拉伸强度（Mpa） 115 104 105
弯曲强度（Mpa） 172 164 165
弯曲模量（Mpa） 10 10.4 11.2
MI（260℃，5Kg） 80.00 421.20 338.80
阻燃性（1.0mm） V0 V0 V0
通过表1可以得出：用扁平截面玻璃纤维和扁平截面玻璃纤维以外的纤维状填充材料，增强了聚碳酸酯为基体的复合材料，加入奈米填充材料，通过热塑性树脂与奈米粒子的滚珠效应进行的协成作用，形成的增强复合树脂组合物同时具有良好的机械强度、流动性、低翘曲性。
于本发明中，本发明得到的复合材料还与未添加奈米填充材料的PC+35%GF树脂做了比较，测试结果如下表2所示：
表2:测试结果
通过表2可以得出，本发明所得的复合材料，加入奈米填充材料，通过热塑性树脂与奈米粒子的滚珠效应进行的协成作用，具有更好的机械强度、流动性、低翘曲性。
另外，本发明还提供一种产品，所述产品为经所述改性纤维增强聚碳酸酯复合材料成型后产生的产品，所述产品不易翘曲。
综上所述，本发明的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料及其产品，用扁平截面玻璃纤维和扁平截面玻璃纤维以外的纤维状填充材料，增强了聚碳酸酯为基体的复合材料，加入奈米填充材料，形成同时具有良好的机械强度、流动性、低翘曲性的增强复合树脂组合物。反复实验结果发现，通过热塑性树脂与奈米粒子的滚珠效应进行的协成作用，能够实现此目的。可以在机械部件、汽车部件、电气电子部件、办公设备部件等众多领域中广泛使用。

Claims (14)

1.一种改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，其按重量份数表示包括：
热塑性树脂，其包含PC树脂45～55份及ASA树脂1～10份；
增强填充材料，其包含扁平截面玻璃纤维30～40份及奈米填充材料0.1～1.5份；
阻燃剂5～15份。
2.如权利要求1所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述PC树脂的吸水率为0.06～0.10%，玻璃转化温度为130～170℃，粘均分子量为19000～22000。
3.如权利要求1所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述ASA树脂为由丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物。
4.如权利要求1所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述扁平截面玻璃纤维的扁平率为0.1～0.5，所述扁平截面玻璃纤维截面的短径为0.5～25μm，截面的长径为1.0～250μm。
5.如权利要求4所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述扁平截面玻璃纤维的扁平率为0.2～0.3。
6.如权利要求1所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述奈米填充材料为奈米级的氧化钙、碳酸钙与奈米碳管至少其中之一。
7.如权利要求1所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为有机金属盐系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、有机硅阻燃剂至少其中之一。
8.如权利要求1所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述有机金属盐系阻燃剂包括有机磺酸碱金属盐、硼酸金属盐系阻燃剂或锡酸金属盐系阻燃剂至少其中之一，所述有机磷系阻燃剂单磷酸酯化合物、磷酸酯低聚物化合物、膦酸酯低聚物化合物、膦酰胺化合物至少其中之一，所述有机硅系阻燃剂包含有机硅化合物。
9.如权利要求1所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述改性纤维增强聚碳酸酯复合材料还包括含氟防滴落剂。
10.如权利要求9所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述含氟防滴落剂为聚四氟乙烯或四氟乙烯系共聚物。
11.如权利要求1所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述改性纤维增强聚碳酸酯复合材料还包括所述PC树脂以及ASA树脂以外的热塑性树脂、橡胶质聚合物、流动改性剂中至少一种。
12.如权利要求1所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述改性纤维增强聚碳酸酯复合材料还包含稳定剂、脱模剂、抗菌剂、分散剂、光催化剂系防污剂、光致变色剂至少一种。
13.如权利要求12所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述稳定剂为磷系稳定剂、受阻酚系抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中至少一种。
14.一种产品，其特征在于，所述产品为经权利要求1至13中任一项所述的改性纤维增强聚碳酸酯复合材料成型后产生的产品。
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