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CN102604353B - 一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法，本发明的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料由下述重量百分含量的各成分制备而成：聚碳酸酯50～75％；玻璃纤维增强剂10～30％；EVA5～15％；偶联剂1.0～1.5％；抗氧剂1.0～2.0％；防玻纤外露剂1.0～2.0％。本发明的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料不仅韧性好，而且能有效克服表面浮纤显像。

Description

一种玻璃纤维增强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领域，具体涉及一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(简称：PC)是一种应用日益广泛的工程塑料，其产量仅次于尼龙，它具有综合稳定的力学性能、热性能和电性能，并具有优秀的抗冲击、尺寸稳定、耐热及透明等性能。但是它的某些缺点如加工困难，制品残余应力大，易于应力开裂，对缺口敏感，同时耐溶剂性和耐磨性较差，都制约了它在许多领域中的应用。
增强PC是最早工业化的PC改性产品之一，相对于PC，在性能上提高了PC的耐疲劳强度和硬度，减小了制品对应力的敏感性并降低了成本。同时提高了PC的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、压缩强度、耐磨性、降低吸水性、蠕变和成型收缩率。目前市场上对增强PC的需求很大，国内相当多的企业在这一方面也做了很多研究，并有了相当大的进展和成果。玻璃纤维增强是PC改性的一种重要手段，它使得PC性能更加优越，从而扩宽了其应用范围。传统玻璃纤维增强PC的不足之处是材料的韧性下降，浮纤现象难易控制，制成品表面光洁度较低，限制了玻璃纤维增强PC的广泛应用。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种韧性好、无浮纤现象的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法。
本发明的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，由下述重量百分含量的各成分制备而成：
Figure BDA0000137083140000011
Figure BDA0000137083140000021
其中，所述聚碳酸酯，除200℃下的熔融指数为7～10g/10min之外，无特殊限定，可以选用市售或合成的任何规格型号，优选如德国拜耳公司生产的通用级PC2805、PC2865、PC 2405、PC 2458、PC 3103、PC 3105、PC 3208、PC 6485日本三菱化学公司生产PC-EFT3200、PC-S100等，更加优选PC2805、PC2865。
另外，所述玻璃纤维增强剂为无碱短切玻璃纤维，优选纤维直径：9～13mm，长径比为1～6∶1。
另外，所述EVA为乙烯-醋酸乙烯共聚物，其中醋酸乙烯(VA)含量为28～37％，可以选用任何自制或市售产品，可选用如台塑7530M、美国杜邦公司EVA 260型、三井聚合化学公司EVA P 3307型。
另外，所述偶联剂为硅烷类偶联剂，优选偶联剂KH-550、KH-560、KH-570、KH792、DL602或DL171中的一种或几种。
另外，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂B215、抗氧剂2246或抗氧剂264中的一种或几种。
另外，所述防玻纤外露剂为乙撑二硬脂酰胺、亚乙基二硬质酰胺或二硬脂酰乙二胺中的一种或几种。
本发明还提供一种所述复合材料的制备方法，其以干燥的聚碳酸酯为基质，加入玻纤维增强剂、EVA、偶联剂、抗氧剂、防玻纤维外露剂，混合均匀后熔融挤出。
进一步，所述熔融挤出为通过双螺杆螺旋机挤出。
其中，所述双螺杆螺旋机的各区温度分别为：一区温度：230～235℃、二区温度：240～250℃、三区温度：250～260℃、四区温度：260～265℃、五区温度：240～245℃、六区温度：230～235℃；停留时间1～2min，主机转速：300～450rpm。
本发明通过适量添加EVA，较大幅度提高了无碱短切玻璃纤维与PC相容性，从而进一步提高复合材料的韧性和表面光洁度，降低浮纤显像。本发明的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料表面光泽度好，表面浮纤现象少，有一定的透光性，在保证了增强复合材料刚性的同时，能够一定幅度提高增强复合材料的韧性，可广泛应用于电子元器件，工业用零件和精密部件等。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一、制备玻璃纤维增强聚碳酸酯玻纤维
实施例1
将75kg PC2805(德国拜耳公司生产)、10kg短切无碱玻璃纤维(河北安新伟业短切玻纤有限责任公司生产，直径6mm、长径比6∶1)、10kgEVA260(美国杜邦公司生产)、0.5kg偶联剂KH-550、1kg抗氧剂1010、1kg抗氧剂168、2kg乙撑双硬脂酰胺(TAF)在高速混合机中混合3min，混合均匀后置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒，制得玻璃纤维增强聚碳酸酯，其性能测试如表1所示；
其中双螺杆参数设置为：挤出机一区温度：230℃；二区温度：240℃；三区温度：250℃；四区温度：260℃；五区温度：240℃；六区温度：230℃；停留时间1-2min，主机转速：350rpm
实施例2
将50kg PC-EFT3200(日本三菱化学生产)、30kg短切无碱玻璃纤维(河北安新伟业短切玻纤有限责任公司生产，直径9mm、长径比3∶1)、15kg EVA P3307(三井聚合化学公司生产)、1.5kg偶联剂KH-570、2kg抗氧剂1076、1.5kg亚乙基二硬质酰胺在高速混合机中混合3min，混合均匀后置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒，制得玻璃纤维增强聚碳酸酯，其性能测试如表1所示；
其中双螺杆参数设置为：挤出机一区温度：235℃；二区温度：250℃；三区温度：260℃；四区温度：265℃；五区温度：245℃；六区温度：235℃；停留时间1-2min，主机转速：400rpm。
实施例3
将67kg PC2865(德国拜耳公司生产)、25kg短切无碱玻璃纤维(河北安新伟业短切玻纤有限责任公司生产，直径13mm、长径比1∶1)、5kg EVA260(美国杜邦公司生产)、1kg偶联剂KH-560、1kg抗氧剂2246、1kg抗氧剂264、1kg二硬脂酰乙二胺在高速混合机中混合3min，混合均匀后置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒，制得玻璃纤维增强聚碳酸酯，其性能测试如表1所示；
其中双螺杆参数设置为：挤出机一区温度：235℃；二区温度：250℃；三区温度：250℃；四区温度：260℃；五区温度：245℃；六区温度：230℃；停留时间1-2min，主机转速：450rpm。
对比例1
将75kg聚碳酸酯PC2805(德国拜耳公司生产)、20kg玻璃纤维(河北安新伟业短切玻纤有限责任公司生产，直径6mm、长径比6∶1)、1kg偶联剂KH-550、1kg抗氧剂1010、1kg抗氧剂168、1kg防玻纤外露剂(TAF)在高速混合机中混合3min，混合均匀后置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒，制得玻璃纤维增强聚碳酸酯，其性能测试如表1所示；
其中双螺杆参数设置为：挤出机一区温度：260℃；二区温度：240℃；三区温度：250℃；四区温度：250℃；五区温度：240℃；六区温度：230℃；停留时间1-2min，主机转速：350rpm
二、玻璃纤维增强聚碳酸酯性能测试
各项性能测试标准如下：
拉伸性能测试按照ISO527-2进行，试样尺寸为150×10×4，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO178进行，试样尺寸为80×10×4，拉伸速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁冲击强度测试按ISO179进行，试样尺寸为55×6×4，缺口深度为试样厚度的三分之一；灰分的测试按ISO3451的测试方法进行。
表1.实施例1～3及对比例1制得的聚碳酸酯复合材料性能表
  性能   实施例1   实施例2   实施例3   对比例1
  拉伸强度/MPa   105   113   120   85
  断裂伸长率/％   6   6   5   4
  弯曲强度/MPa   140   149   157   125
  弯曲模量/MPa   4700   5500   6200   4300
  冲击强度/KJ·m-2   25   22   20   20
  外观   光滑   光滑   较光滑   浮纤严重
  灰分   28   25   21   20
由表1可知，本发明的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料与传统GF增强聚碳酸酯相比，不仅拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量等物理性能有所提高，而且本发明的玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料表面光滑，有效克服了浮纤现象。

Claims (4)

1.一种玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，由下述重量百分含量的各成分制备而成： 
Figure RE-FDA0000372125960000011
所述EVA中VA含量为28～37%； 
所述玻璃纤维增强剂为无碱短切玻璃纤维； 
所述偶联剂为偶联剂KH-560、KH-570、KH792、DL602或DL171中的一种或几种； 
所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂B215、抗氧剂2246或抗氧剂264中的一种或几种； 
所述防玻纤外露剂为亚乙基二硬脂酰胺； 
所述聚碳酸酯200℃下的熔融指数为7～10g/10min。 
2.一种根据权利要求1所述复合材料的制备方法，其特征在于，以干燥的聚碳酸酯为基质，加入玻纤维增强剂、EVA、偶联剂、抗氧剂、防玻纤维外露剂，混合均匀后熔融挤出。 
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，以双螺杆螺旋机挤出。 
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆螺旋机的各区温度分别为：一区温度：230～235℃、二区温度：240～250℃、三区温度：250～260℃、四区温度：260～265℃、五区温度：240～245℃、六区温度：230～235℃；停留时间1～2min，主机转速：300～450rpm。 
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