CN107151434A - 一种高遮光率pc/gf复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高遮光率PC/GF复合材料及其制备方法，其特征在于：包括以下质量份计组分组成：聚碳酸酯100份；丙烯腈‑苯乙烯共聚物5‑30份；玻璃纤维8‑18份；二氧化钛2‑10份；抗氧剂0.2‑1份；增韧剂2‑5份；光稳定剂0.2‑1.2份；阻燃剂0.1‑2份；季戊四醇硬脂酸脂0.1‑1份。本发明具有良好的力学性能，良好的光屏蔽效果。

Description

一种高遮光率PC/GF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，具体涉及一种高遮光率PC/GF复合材料及其制备方法及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族聚碳酸酯获得了工业化生产。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。PC工程塑料的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。PC密度低、容易加工成型，是一种性能优良、应用广泛的工程塑料,其透光率可达90％以上。

苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)是一种透明的无定形高分子材料，与PC间的相容性以及对聚碳酸酯力学性能的影响已有大量的研究，并取得了许多有意义的成果。但PC/SAN体系光学性能的研究相对较少。

常用作与之匹配的光散射剂主要有无机颗粒，如二氧化硅、碳酸钙、二氧化钛、硫酸钡等，或者有机散射体粒子，如丙烯酸酯树脂、有机硅树脂、苯乙烯树脂等。但无机颗粒与基体材料的相容性差，不易均匀分散在基体材料中，且无机粒子的加入会造成材料透光率的大幅度下降，并劣化聚碳酸酯的其他物理性能；聚碳酸酯材料本身存在缺口敏感的缺点，加入较多量的无机散射粒子后，会形成较多的应力集中点，缺口敏感性增加，使材料的性能劣化；无机散射粒子在树脂中分散不良，会形成较多的麻点等外观不良而有机光散射粒子与基体的相容性较好，虽然在提高材料雾度的同时也会造成透光率的下降，但下降幅度较无机颗粒小得多，其缺点在于常规有机光散射粒子的价格较高，大幅度增加了光散射材料的生产成本。因此如何克服这些问题，是共混法制备光散射材料的研究方向之一。

玻璃纤维(GF)是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常可加至复合材料中以增强材料的物理机械性能。

目前，已有大量玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的研究，但针对于遮光率高的聚碳酸酯玻璃纤维符合材料研究较少，无法充分发挥聚碳酸酯玻璃纤维复合材料的优势。

发明内容

本发明目的在于提供高遮光率PC/GF复合材料，在保持良好的物理性能前提下，具有良好遮光率的特点。并提供这种高遮光率PC/GF复合材料的制作方法。

本发明通过如下方案实现此目的：

一种高遮光率PC/GF复合材料及其制备方法，其特征在于：包括以下质量份计组分组成：聚碳酸酯100份；丙烯腈-苯乙烯共聚物5-30份；玻璃纤维8-18份；二氧化钛2-10份；抗氧剂0.2-1份；增韧剂2-5份；光稳定剂0.2-1.2份；阻燃剂0.1-2份；季戊四醇硬脂酸脂0.1-1份。

优选的，还包括色料，色料按质量份计为0.1-3份。

优选的，色料包括群青蓝色粉、氧化铁红色粉、炭黑。

优选的，阻燃剂为含磷杂菲结构磷酸酯阻燃剂。

优选的，光稳定剂为苯并***类紫外光吸收剂或受阻胺光稳定剂。

一种高遮光率PC/GF复合材料及其制备方法的制备方法，包括以下步骤：

1)称取适量聚碳酸酯；丙烯腈-苯乙烯共聚物；玻璃纤维；二氧化钛；抗氧剂；增韧剂；光稳定剂；阻燃剂；季戊四醇硬脂酸脂；

2)将聚碳酸酯、二氧化钛、玻璃纤维、置于110℃烘箱内，丙烯腈-苯乙烯共聚物置于80℃烘箱内，干燥4-12h，干燥后密封备用；

3)将聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、二氧化钛、抗氧剂、增韧剂、光稳定剂、阻燃剂、季戊四醇硬脂酸脂在高速混合机中混合3-5min；将玻璃纤维加入至高速混合机2min；转速为1150rpm；

4)混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在转速400rpm,240℃-290℃温度下熔融混炼至少2min,

5)混炼后挤出经水槽冷却,水槽温度为65℃，冷却后造粒包装。

优选的，若需要产品带有其他颜色，在步骤3)中加入相应的色粉。

本发明具有以下有益效果：聚碳酸酯材料使用玻璃纤维增强后，得益于玻璃纤维的高强度、高弹性模量，使得复合材料的机械强度有极大提高；本发明同时采用有机散射粒子、无机散射粒子，以在较低成本前提下达到较好的机械性能以及遮光率；此外，将加入光稳定剂以提高复合材料的耐候性。

聚碳酸酯和丙烯腈-苯乙烯共聚物是非完全相容体系，二者的共混物可以形成光散射材料需要的内部非均一结构。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步地阐述，应当理解的是，具体实施例并不对本发明做任何限定。

实施例1：聚碳酸酯玻璃纤维复合材料的制备

1)按比例称量所需原料；

2)将聚碳酸酯置于110℃烘箱中干燥24h，丙烯腈-苯乙烯共聚物置于80℃烘箱中干燥4h、二氧化钛置于110℃烘箱中干燥12h、玻璃纤维置于110℃烘箱内干燥12h，干燥后放置于真空密封机密封备用；

3)将聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、抗氧剂、增韧剂、光稳定剂、阻燃剂、季戊四醇硬脂酸脂在高速混合机中混合3-5min，随后将玻璃纤维加入至高速混合机中混合2min；转速为1150rpm；

4)混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在转速400rpm,温度240℃-290℃下熔融混炼至少2min；

5)混炼后挤出经水槽冷却，水槽温度为65℃；

6)冷却后将其引入切粒机，切粒机以650rpm切粒；

7)切粒后收集粒料，检测包装即得成品。

实施例1的原料配比如表1所示，以质量份计；

表1：

材料种类/质量份	配方1	配方2	配方3	配方4	配方5	配方6
							聚碳酸酯	100	100	100	100	100	100
玻璃纤维	8	11.5	14.6	18	8	0
							二氧化钛	5	12	19	26	26	0
丙烯腈-苯乙烯共聚物	30	21.6	13.3	5	30	0
							抗氧剂	1	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
增韧剂	4	3.9	3.9	3.9	5	2
							光稳定剂	0.2	0.2	0.2	0.2	1.2	1.2
阻燃剂	0.1	0.1	0.1	0.1	1.2	1.2
							季戊四醇硬脂酸脂	0.7	0.7	0.7	0.7	1	0.1

其中，配方6制品为对比例，用于比较本发明所述复合材料的性能。

本发明使用原料可使用市售的符合质量标准的任意产品。

聚碳酸酯使用LG Dow 201-22型号双酚A型聚碳酸酯；

丙烯腈-苯乙烯共聚物使用台化宁波NF-2200型号的丙烯腈-苯乙烯共聚物；

二氧化钛为金红石晶型二氧化钛；

玻璃纤维为短切玻璃纤维，需长度≤12mm，以6-8mm效果较佳；

抗氧剂可使用抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂626、抗氧剂168，其中抗氧剂1076配合抗氧剂168以1：2比例混用效果较佳；

增韧剂优先选用KT-30；

光稳定剂优先选用受阻胺光稳定剂；

阻燃剂优先选用含磷杂菲结构磷酸酯阻燃剂；

色粉在本发明中用于制品上色，并不对机械性能、光学性能具有显著影响，根据实际需求在配方中添加合适颜色的色粉种类即可，如需蓝色外观可添加群青，红色外观添加氧化铁，黑色、不同灰度的灰色外观添加炭黑，当不添加其他种类的色粉由于添加了二氧化钛会呈现白色。

实施例2：复合材料的性能测试

产品进行性能测试，结果如表2；

表2：

材料性能	测试标准	单位	配方1	配方2	配方3	配方4	配方5	配方6
									拉伸强度	ISO527	Mpa	64	71	67	58	61	68
断裂伸长率	ISO527	％	105	95	98	101	104	110
									弯曲强度	ISO178	Mpa	108	124	115	106	84	102
缺口冲击强度	ISO179-2	Kj/m2	28	42	38	34	28	62
									洛氏硬度	ISO2039-2	R-scale	108	124	126	122	98	122
1.0mm透光率	GB/T2410	％	18	14	15	20	12	87

根据表1所示力学性能测试结果可知，配方2或配方3的综合力学性能较好，与纯聚碳酸酯相比，本复合材料的缺口冲击强度较低，因为随着玻璃纤维和二氧化钛的含量增加，其缺口冲击强度会显著降低。虽其余力学性能也会随着丙烯腈-苯乙烯共聚物、二氧化钛的含量而降低，但由于玻璃纤维具有优秀的补强能力，其余力学性能与纯聚碳酸酯相比相差不大甚至略微增加。

另外，可见纯聚碳酸酯的透光率极高，随着二氧化钛或丙烯腈-苯乙烯共聚物的加入量的增加，复合材料的透光度急剧降低，但同时其力学性能也降低。

因此，综上所述，以配方2或配方3为例，本发明所述的聚碳酸酯玻璃纤维复合材料具有良好的力学性能，良好的光屏蔽效果。

Claims (7)

1.一种高遮光率PC/GF复合材料及其制备方法，其特征在于：包括以下质量份计组分组成：

2.根据权利要求1所述的高遮光率PC/GF复合材料，其特征在于：组分还包括色料，色料按质量份计为0.1-3份。

3.根据权利要求2所述的高遮光率PC/GF复合材料，其特征在于：色料包括群青蓝色粉、氧化铁红色粉、炭黑中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高遮光率PC/GF复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为含磷杂菲结构磷酸酯阻燃剂。

5.根据权利要求1所述的高遮光率PC/GF复合材料，其特征在于：所述光稳定剂为苯并***类紫外光吸收剂或受阻胺光稳定剂。

6.一种高遮光率PC/GF复合材料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤：

1)称取适量聚碳酸酯；丙烯腈-苯乙烯共聚物；玻璃纤维；二氧化钛；抗氧剂；增韧剂；光稳定剂；阻燃剂；季戊四醇硬脂酸脂；

2)将聚碳酸酯、二氧化钛、玻璃纤维、置于110℃烘箱内，丙烯腈-苯乙烯共聚物置于80℃烘箱内，干燥4-12h，干燥后密封备用；

3)将聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、二氧化钛、抗氧剂、增韧剂、光稳定剂、阻燃剂、季戊四醇硬脂酸脂在高速混合机中混合3-5min；将玻璃纤维加入至高速混合机2min；转速为1150rpm；

4)混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在转速400rpm,240℃-290℃温度下熔融混炼至少2min；

5)混炼后挤出经水槽冷却,水槽温度为65℃，冷却后造粒包装。

7.根据权利要求6所述的高遮光率PC/GF复合材料的制备方法，其特征在于:在步骤3)中加入色粉。