CN105440642A

CN105440642A - 一种改性聚碳酸酯工程塑料及其制备方法

Info

Publication number: CN105440642A
Application number: CN201610018151.9A
Authority: CN
Inventors: 马尼
Original assignee: Americhem (suzhou) Co Ltd
Current assignee: Americhem (suzhou) Co Ltd
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2016-03-30

Abstract

本发明公开了一种改性聚碳酸酯工程塑料及其制备方法。本发明的一种改性聚碳酸酯工程塑料，按重量份计，包括以下原料：40～70份的聚碳酸酯、20～25份的碳纤维、10～15份的无卤阻燃剂、3～6份的抗冲击改性剂以及1～2份的颜料；本发明的改性聚碳酸酯工程塑料的抗冲击性能优良、流动性高、韧性强，导电性能和阻燃性能得到提高，并且加工性能也得到提高；抗冲击改性剂使改性聚碳酸酯工程塑料的韧性和抗冲击性能增强，流动性高；碳纤维的加入使改性聚碳酸酯工程塑料具有更好的导电性，无卤阻燃剂的加入使改性聚碳酸酯工程塑料的阻燃性能得到提高，并且更利于加工。

Description

一种改性聚碳酸酯工程塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，尤其涉及一种改性聚碳酸酯工程塑料及其制备方法。

背景技术

工程塑料具有优良的综合性能，刚性大，蠕变小，机械强度高，耐热性好，电绝缘性好，可在较苛刻的化学、物理环境中长期使用，可替代金属作为工程结构材料使用。工程塑料已成为当今世界塑料工业中增长速度最快的领域，其发展不仅对国家支柱产业和现代高新技术产业起着支撑作用，同时也推动传统产业改造和产品结构的调整。目前，工程塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业，以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。

聚碳酸酯(PC)作为五大工程塑料之一，是一种分子结构特殊、综合性能优良的热塑性工程树脂，目前，聚碳酸酯作为工程塑其应用发展迅速。聚碳酸酯的分子链上含有苯环和碳酸酯结构，因此，其分子链的刚性非常大，由于聚碳酸酯的这种特殊的分子结构，决定了聚碳酸酯的许多独特的力学、热学、光学等方面的性能。聚碳酸酯既具有类似有色金属的强度，它的冲击强度高，并且具有优良的耐热性、耐寒性。但是，由于PC分子链的高刚性和大的空间阻位使其具有较高的熔体黏度，因此加工困难，将聚碳酸酯作为替代金属的材料，其抗冲击性、流动性、韧性、导电性能和阻燃性能有待提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种改性聚碳酸酯工程塑料，其抗冲击性能优良、流动性高、韧性强，导电性能和阻燃性能得到提高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种改性聚碳酸酯工程塑料，按重量份计，包括以下原料：40～70份的聚碳酸酯、20～25份的碳纤维、10～15份的无卤阻燃剂、3～6份的抗冲击改性剂以及1～2份的颜料；例如聚碳酸酯40份、50份、60份、70份，碳纤维20份、21份、22份、23份、24份、25份，无卤阻燃剂10份、11份、12份、13份、14份、15份，抗冲击改性剂3份、4份、5份、6份，颜料1份、1.5份、2份。

优选地，改性聚碳酸酯工程塑料，按重量份计，包括以下原料：50～60份的聚碳酸酯、22～24份的碳纤维、12～14份的无卤阻燃剂、4～5份的抗冲击改性剂以及1.2～1.8份的颜料；例如聚碳酸酯50份、52份、54份、56份、58份、60份，碳纤维22份、23份、24份，无卤阻燃剂12份、12.5份、13.5份、14份，抗冲击改性剂4份、4.1份、4.5份、4.7份、4.8份、5份，颜料1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.8份、2份。

优选地，改性聚碳酸酯工程塑料，按重量份计，包括以下原料：55份的聚碳酸酯、23份的碳纤维、13份的无卤阻燃剂、4.5份的抗冲击改性剂以及1.5份的颜料。

熔融指数是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值，它是美国量测标准协会(ASTM)根据美国杜邦公司惯用的鉴定塑料特性的方法制定而成，其测试方法是先让塑料粒在一定时间(10分钟)内、一定温度及压力(各种材料标准不同)下，融化成塑料流体，然后通过一直径为2.095mm圆管所流出的克(g)数，一般用MI值表示，其值越大，表示该塑胶材料的加工流动性越佳，反之则越差。MI25g/10min，它表示在10分钟内该塑料被挤出25克。一般常用塑料的MI值大约介于1～25之间。

其中，所述聚碳酸酯为熔融指数为10～25g/10mins的粉末聚碳酸酯。

碳纤维(carbonfiber，简称CF)，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好，导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

其中，所述无卤阻燃剂为聚合型的磷酸酯阻燃剂、低聚芳基磷酸酯、磷酸三苯酯、磺酸盐中的任意一种或至少两种。

以改进塑料冲击性能为目的而添加的助剂称为抗冲击改性剂。抗冲击改性剂的主要作用是改善高分子材料的低温脆化，赋予其更高的韧性。抗冲击性改性剂不仅能提高高分子材料的冲击强度，还可改善高分子材料的加工性能。目前，常用的抗冲击改性剂主要有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、氯化聚乙烯(CPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、合成橡胶和热塑性弹性体，添加了这些类型的抗冲击改性剂可以将脆性塑料变为韧性塑料，可以将只能在常温下应用的塑料变为低温下使用的塑料，此外，还能有效地改善塑料的加工性能。

其中，所述抗冲击改性剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、合成橡胶和热塑性弹性体中的一种或至少两种。

本发明的目的之二在于提供一种改性聚碳酸酯工程塑料的制备方法，包括以下步骤：按重量份计，称取40～70份的聚碳酸酯、20～25份的碳纤维，经干燥后加入混合机中搅拌均匀；依次加入3～6份的抗冲击改性剂以及1～2份的颜料、预热的10～15份的无卤阻燃剂继续搅拌得到混合料；将混合料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出、冷却造粒，制备得到改性聚碳酸酯工程塑料。

其中，所述干燥的温度为80～110℃。

其中，所述无卤阻燃剂的预热的温度为80～90℃。

其中，所述熔融的温度为220～240℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的一种改性聚碳酸酯工程塑料，按重量份计，包括以下原料：40～70份的聚碳酸酯、20～25份的碳纤维、10～15份的无卤阻燃剂、3～6份的抗冲击改性剂以及1～2份的颜料；本发明的改性聚碳酸酯工程塑料的抗冲击性能优良、流动性高、韧性强，导电性能和阻燃性能得到提高；抗冲击改性剂使改性聚碳酸酯工程塑料的韧性和抗冲击性能增强，流动性高；碳纤维的加入使改性聚碳酸酯工程塑料具有更好的导电性，无卤阻燃剂的加入使改性聚碳酸酯工程塑料的阻燃性能得到提高。

另外，本发明的改性聚碳酸酯工程塑料的制备操作步骤简单，并且更利于加工，适于改性聚碳酸酯工程塑料的批量生产，可广泛应用于汽车、航空、电子等轻型设备领域，将其制备成的零件替换了传统的金属零件且可以回收利用，可以有效降低生产成本。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。

实施例1

按重量份计，称取70份的聚碳酸酯、20份的碳纤维，经85℃干燥20分钟后加入混合机中搅拌均匀；依次加入4份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物以及2份的颜料、85℃预热的12份的磷酸酯阻燃剂继续搅拌得到混合料；将混合料加入双螺杆挤出机中，经220℃熔融挤出、冷却造粒，制备得到改性聚碳酸酯工程塑料。

实施例2

按重量份计，称取60份的聚碳酸酯、24份的碳纤维，经95℃干燥20分钟后加入混合机中搅拌均匀；依次加入3份的氯化聚乙烯以及2份的颜料、90℃预热的15份的磷酸三苯酯继续搅拌得到混合料；将混合料加入双螺杆挤出机中，经240℃熔融挤出、冷却造粒，制备得到改性聚碳酸酯工程塑料。

实施例3

按重量份计，称取50份的聚碳酸酯、20份的碳纤维，经80℃干燥20分钟后加入混合机中搅拌均匀；依次加入5份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物与甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物(质量比为2:1)以及1.5份的颜料、85℃预热的14份的低聚芳基磷酸酯继续搅拌得到混合料；将混合料加入双螺杆挤出机中，经220℃熔融挤出、冷却造粒，制备得到改性聚碳酸酯工程塑料。

实施例4

按重量份计，称取40份的聚碳酸酯、25份的碳纤维，经105℃干燥20分钟后加入混合机中搅拌均匀；依次加入3份的热塑性弹性体以及2份的颜料、90℃预热的10份的磷酸酯阻燃剂继续搅拌得到混合料；将混合料加入双螺杆挤出机中，经230℃熔融挤出、冷却造粒，制备得到改性聚碳酸酯工程塑料。

对比例

将粉末聚碳酸酯加入双螺杆挤出机中，经230℃熔融挤出、冷却造粒，制备得到聚碳酸酯工程塑料。

对实施例1～4制备得到的改性聚碳酸酯工程塑料以及对比例制备得到聚碳酸酯工程塑料，参照ASTM-D256的测试方法，对其冲击强度做了测试(测试条件：23℃)；参照ASTM-D1238的测试方法，对其流动性做了测试(测试条件：260℃/2.16KG)；参照ASTM-D638的测试方法，对其拉伸强度做了测试(测试条件：50mm/min)；参照ASTM-D790的测试方法，对其弯曲强度做了测试(测试条件：10mm/min)；测试了阻燃性能，实验结果如表1所示。

表1

如表1所示，本发明的改性聚碳酸酯工程塑料的抗冲击性能、流动性、韧性、阻燃性能都有提高，并且导电性能和加工性能也得到提高。另外，本发明的改性聚碳酸酯工程塑料的制备操作步骤简单，适于改性聚碳酸酯工程塑料的批量生产，可广泛应用于汽车、航空、电子等轻型设备领域，将其制备成的零件替换传统的金属零件且可以回收利用，可以有效降低生产成本。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种改性聚碳酸酯工程塑料，其特征在于，按重量份计，包括以下原料：40～70份的聚碳酸酯、20～25份的碳纤维、10～15份的无卤阻燃剂、3～6份的抗冲击改性剂以及1～2份的颜料。

2.根据权利要求1所述的改性聚碳酸酯工程塑料，其特征在于，按重量份计，包括以下原料：50～60份的聚碳酸酯、22～24份的碳纤维、12～14份的无卤阻燃剂、4～5份的抗冲击改性剂以及1.2～1.8份的颜料。

3.根据权利要求1所述的改性聚碳酸酯工程塑料，其特征在于，按重量份计，包括以下原料：55份的聚碳酸酯、23份的碳纤维、13份的无卤阻燃剂、4.5份的抗冲击改性剂以及1.5份的颜料。

4.根据权利要求1所述的改性聚碳酸酯工程塑料，其特征在于，所述聚碳酸酯为熔融指数为10～25g/10mins的粉末聚碳酸酯。

5.根据权利要求1所述的改性聚碳酸酯工程塑料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为聚合型的磷酸酯阻燃剂、低聚芳基磷酸酯、磷酸三苯酯、磺酸盐中的任意一种或至少两种。

6.根据权利要求1所述的改性聚碳酸酯工程塑料，其特征在于，所述抗冲击改性剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、合成橡胶和热塑性弹性体中的一种或至少两种。

7.一种如权利要求1所述的改性聚碳酸酯工程塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按重量份计，称取40～70份的聚碳酸酯、20～25份的碳纤维，经干燥后加入混合机中搅拌均匀；依次加入3～6份的抗冲击改性剂以及1～2份的颜料、预热的10～15份的无卤阻燃剂继续搅拌得到混合料；将混合料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出、冷却造粒，制备得到改性聚碳酸酯工程塑料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为80～110℃。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述无卤阻燃剂的预热的温度为80～90℃。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述熔融的温度为220～240℃。