CN111073244B - 一种聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚碳酸酯组合物，该材料包括如下质量百分比的原料配方：75％‑95％的聚碳酸酯，5％‑20％的纤维状填料，1％‑3％的高分子接枝物，0.1％‑0.5％的酸性离子液，0.1％‑0.4％的润滑剂。该聚碳酸酯组合物，通过离子液、高分子接枝物和高分子润滑剂的加入，有效改善材料的强度、韧性、表面能，且制备方法简单易得，易于实现工业化。

Description

一种聚碳酸酯组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，尤其是涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯PC是五大工程塑料之一，具有较高耐冲击性及耐热性等特性，广泛应用于人们生产和生活的各个方面，但是由于聚碳酸酯存在一些缺陷，如强度不高，添加玻纤后韧性急剧下降，同时其表面能偏低，粘结强度不高等，限制了其在一些领域的应用。

玻璃增强PC材料由于其良好的强度、韧性和热性能而广泛地应用于汽车、电子电器、家电材料等领域，然而常规的玻纤增强PC材料中，玻纤能够赋予材料较强刚性，但对材料的韧性损伤却很大；玻纤增强PC表面能普遍偏低，在一些需要高粘结强度的应用领域受到了限制，同时目前报道的玻纤增强手段，得到的材料强度与尼龙增强，聚酯增强材料，在强度上差距较大。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种具有高韧性和低表面张力的聚碳酸酯组合物及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种聚碳酸酯组合物，包括如下质量百分比的原料配方：75％-95％的聚碳酸酯，5％-20％的纤维状填料，1％-3％的高分子接枝物，0.1％-0.5％的酸性离子液，0.1％-0.4％的润滑剂。

进一步地，所述聚碳酸酯的粘均分子量为13000-40000。

优选的，所述聚碳酸酯的粘均分子量为16000-24000。

进一步地，所述纤维状填料为玻璃纤维，所述玻璃纤维为粗纺纤维、长玻璃纤维、短玻璃纤维中的一种或几种，所述玻璃纤维的直径为1um-25um。

优选的，所述玻璃纤维的直径为2um-20um，最优选为为4um-15um。

进一步地，所述离子液为1-丁基-3甲基咪唑硫酸氢盐、1-丁基-3甲基咪唑磷酸二氢盐、1-甲基咪唑硫酸氢盐、1-甲基咪唑磷酸二氢盐中的一种或几种。

进一步地，所述高分子接枝物为苯乙烯(S)-马来酸酐(MA)或接枝缩水甘油酯、ABS接枝马来酸酐或缩水甘油酯、丙烯酸酯接枝马来酸酐或缩水甘油酯、丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯接枝马来酸酐或缩水甘油酯中的一种或几种。

进一步地，所述的润滑剂为聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、聚醚酰胺亚胺、聚苯乙烯磺酸钠中的一种或几种。

一种权利要求1～9任一项所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：

1)将玻璃纤维添加一定比例的离子液体，在预加热的40℃-80℃高混机中搅拌10分钟；

2)将预烘干处理的聚碳酸酯、高分子接枝物、润滑剂混合均匀，混合温度为20℃-50℃，混合时间设定在5min-15min，得到混合均匀的三者混合物A；

3)将步骤2)中得到的混合物A在螺筒第一节喂料进入，将步骤1)中预处理好的玻璃纤维在螺筒第4-6节喂料进入，加入到双螺杆真空挤出机中，该真空挤出机设置至少1个抽真空装置，抽真空装置可以位于输料段的末端、熔融段的前端或计量段部分，双螺杆挤出机的温控设置温度为200℃-300℃，得到挤出物B；

4)将步骤3)中得到的挤出物B通过水槽冷却，再由切粒机切粒，得到最终的聚碳酸酯组合物。

相对于现有技术，本发明所述的聚碳酸酯组合物及其制备方法具有以下优势：

(1)本发明所述的一种聚碳酸酯组合物，通过离子液对玻纤表面有效处理，使玻纤表面极性得到了有效改善，表面能大幅度的增加。

(2)本发明所述的一种聚碳酸酯组合物，由于玻纤表面极性的增加，提高了其与聚碳酸酯链的相互作用，其更有效的分散在树脂基体中，玻纤保留长度及其分散度得到有效改善。

(3)本发明所述的一种聚碳酸酯组合物，高分子接枝物能有效改善玻纤与树脂的界面作用力，玻纤的分散均一度和界面强度进一步得到了改善。

(4)本发明所述的一种聚碳酸酯组合物，高分子润滑剂的加入提高了材料的加工性能，同时避免了小分子润滑剂析出导致的材料表面能的下降的分险。

(5)本发明所述的一种聚碳酸酯组合物，此方法制备方式简单易得，易于实现工业化。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例来详细说明本发明。

实施例1-6

一种聚碳酸酯组合物,其原料配方如表1所示，制备方法为：

1)将玻璃纤维添加一定比例的离子液体，在预加热的60℃高混机中搅拌10分钟；

2)将预烘干处理的聚碳酸酯、高分子接枝物、润滑剂混合均匀，混合温度为35℃，混合时间设定在10min，得到混合均匀的三者混合物A；

3)将步骤2)中得到的混合物A在螺筒第一节喂料进入，将步骤1)中预处理好的玻璃纤维在螺筒第4-6节喂料进入，加入到双螺杆真空挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为250℃，得到挤出物B；

4)将步骤3)中得到的挤出物B通过水槽冷却，再由切粒机切粒，得到最终的聚碳酸酯组合物。

对比例1

按质量百分比称取各组分，其中，聚碳酸酯94.8％，玻璃纤维5％，润滑剂A0.2％。

制备方法为：1)将玻璃纤维在预加热的60℃高混机中搅拌10分钟；

2)将预烘干处理的聚碳酸酯、润滑剂A混合均匀，混合温度为35℃，混合时间设定在10min，得到混合均匀的三者混合物A；

3)与实施例1-6中的步骤3)相同；

4)与实施例1-6中的步骤4)相同。

对比例2

按质量百分比称取各组分，其中，聚碳酸酯93.3％，玻璃纤维5％，离子液0.5％，高分子接枝物1％，润滑剂A 0.2％。

制备方法为：与实施例1-6的制备方法相同。

对比例3

按质量百分比称取各组分，其中，聚碳酸酯93.65％，玻璃纤维5％，离子液0.15％，高分子接枝物1％，小分子润滑剂B0.2％。

制备方法为：与实施例1-6的制备方法相同。

对比例4

按质量百分比称取各组分，其中，聚碳酸酯87.7％，玻璃纤维10％，高分子接枝物2％，润滑剂A0.3％。

制备方法为：1)将玻璃纤维在预加热的60℃高混机中搅拌10分钟；

2)将预烘干处理的聚碳酸酯、高分子接枝物、润滑剂A混合均匀，混合温度为35℃，混合时间设定在10min，得到混合均匀的三者混合物A；

3)与实施例1-6中的步骤3)相同；

4)与实施例1-6中的步骤4)相同。

对比例5

按质量百分比称取各组分，其中，聚碳酸酯87.1％，玻璃纤维10％，离子液体0.6％，高分子接枝物2％，润滑剂A0.3％。

制备方法为：与实施例1-6的制备方法相同。

对比例6

按质量百分比称取各组分，其中，聚碳酸酯87.5％，玻璃纤维10％，离子液0.5％，高分子接枝物2％。

制备方法为：1)将玻璃纤维添加一定比例的离子液体，在预加热的60℃高混机中搅拌10分钟；

2)将预烘干处理的聚碳酸酯、高分子接枝物混合均匀，混合温度为35℃，混合时间设定在10min，得到混合均匀的三者混合物A；

3)与实施例1-6中的步骤3)相同；

4)与实施例1-6中的步骤4)相同。

对比例7

按质量百分比称取各组分，其中，聚碳酸酯79.6％，玻璃纤维20％，润滑剂A0.4％。

制备方法为：1)将玻璃纤维在预加热的60℃高混机中搅拌10分钟；

2)将预烘干处理的聚碳酸酯、润滑剂A混合均匀，混合温度为35℃，混合时间设定在10min，得到混合均匀的三者混合物A；

3)与实施例1-6中的步骤3)相同；

4)与实施例1-6中的步骤4)相同。

对比例8

按质量百分比称取各组分，其中，聚碳酸酯75.9％，玻璃纤维20％，离子液0.7％，高分子接枝物3％，润滑剂A0.4％。

制备方法为：与实施例1-6的制备方法相同。

对比例9

按质量百分比称取各组分，其中，聚碳酸酯76.1％，玻璃纤维20％，离子液0.5％，高分子接枝物3％，小分子润滑剂B0.4％。

制备方法为：与实施例1-6的制备方法相同。

原料的型号和生产厂家

原料	型号	厂家
			聚碳酸酯	1300-22NP	韩国LG
玻璃纤维	直径为13um	山东泰山
			润滑剂A	PELESTAT-6500	三洋化成
润滑剂B	Gly-plube	龙沙
			离子液	1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐	北京翰隆
高分子接枝物	SZ 23110	荷兰POLYSCOPE

测试例

将实施例和对比例得到的粒料注塑成相应试样进行测试，各性能的测试标准或方法为：

聚碳酸酯组合物表面张力的测试方法：将改性得到材料注塑成100mm*100mm*2mm的方板，然后表面接触角方式测试材料表面张力，具体公式为γ_sv＝γ_sl+γ_lv×cosθ_e；

拉伸强度的测试方法：ISO527；

冲击强度的测试方法：ISO180，测试条件为23℃。

测试结果见表1和表2。

表1实施例1-6的具体配比(重量份)及其测试性能结果

表2对比例1-9的具体配比(重量份)及其测试性能结果

从表1的实施例和对比例的比较可以看出：本发明选用在聚碳酸酯组合物配方中通过离子液对玻纤的处理，显著提高的材料的刚性、韧性和材料的表面能，同时高分子润滑剂的加入进一步提高了材料表面能，和高温烘烤后材料表面能的稳定性；小分子的润滑剂的添加对高温下的表面能是负面作用。同时离子液的加入也需在一定合理的范围内，否则会使组合物的性能得到恶化，不能使组合物的性能维持在一个最优的范围内(如实施例5和对比例8)。在一些特殊应用场合(如需要帘布粘结的音响支架，需要油漆喷涂的制件等)，可使运用的材料的表面能得到大幅提高，提高材料的附着力和粘结效果，增加了材料的适用性和实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于：包括如下质量百分比的原料配方：75％-95％的聚碳酸酯，5％-20％的纤维状填料，1％-3％的高分子接枝物，0.1％-0.5％的酸性离子液，0.1％-0.4％的润滑剂，

所述离子液为1-丁基-3甲基咪唑磷酸二氢盐、1-甲基咪唑磷酸二氢盐中的一种或两种，

所述高分子接枝物为苯乙烯(S)-马来酸酐(MA)或接枝缩水甘油酯、ABS接枝马来酸酐或缩水甘油酯、丙烯酸酯接枝马来酸酐或缩水甘油酯、丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯接枝马来酸酐或缩水甘油酯中的一种或几种，

所述的润滑剂为聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、聚醚酰胺亚胺、聚苯乙烯磺酸钠中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述聚碳酸酯的粘均分子量为13000-40000。

3.根据权利要求2所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述聚碳酸酯的粘均分子量为16000-24000。

4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述纤维状填料为玻璃纤维，所述玻璃纤维为粗纺纤维、长玻璃纤维、短玻璃纤维中的一种或几种，所述玻璃纤维的直径为1um-25um。

5.根据权利要求4所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述玻璃纤维的直径为2um-20um。

6.根据权利要求5所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述玻璃纤维的直径为4um-15um。

7.一种权利要求1～6任一项所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将玻璃纤维添加一定比例的离子液体，在预加热的40℃-80℃高混机中搅拌10分钟；

2)将预烘干处理的聚碳酸酯、高分子接枝物、润滑剂混合均匀，混合温度为20℃-50℃，混合时间设定在5min-15min，得到混合均匀的三者混合物A；

3)将步骤2)中得到的混合物A在螺筒第一节喂料进入，将步骤1)中预处理好的玻璃纤维在螺筒第4-6节喂料进入，加入到双螺杆真空挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为200℃-300℃，得到挤出物B；

4)将步骤3)中得到的挤出物B通过水槽冷却，再由切粒机切粒，得到最终的聚碳酸酯组合物。