CN112251008A - 一种耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料领域，公开了一种用于注塑成型的耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料及其制备和应用。该复合材料包括以下重量百分数的组分：聚碳酸酯树脂85％‑98％；玻璃粉0.5％‑5％；核壳结构增韧剂3％‑7％；抗氧剂0.05％‑0.5％；脱模剂0.1％‑2.0％。本发明通过加入玻璃粉和核壳结构增韧剂，能够极大的提高制件熔接线部位的耐化性，大幅提高产品经过喷涂工艺后的抗弯折能力，减少开裂，提高良率。

Description

一种耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料及其制备和应用
技术领域
本发明属于复合材料领域，特别涉及一种耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料及其制备和应用。
背景技术
聚碳酸酯(PC)由于其良好的抗冲击性能，被广泛用于手机后壳材料，具有轻便，耐摔，介电性能好等优点。随着大屏的普及，手机正面的区别越来越小，为了满足个性化，差异化的需求，手机厂商只能在后壳上做文章，实现各种不同的外观效果。为了实现各种外观效果，往往需要对PC进行喷涂和表面处理。由于PC的耐化性较差，喷涂和表面处理中使用的各种化学试剂会对PC产生明显的影响，导致PC韧性下降，出现直接开裂，或者弯折开裂。这种开裂往往发生在熔接线附近，主要有两方面的原因，一是熔接线附近本身比其他地方更薄弱，韧性较差。二是熔接线附近往往具有更强的残余应力，更容易受到化学试剂的攻击。特别是随着5G手机重量的增加，以及对极致外观的追求，需要用到更强的化学试剂进行表面处理。以前适用的PC材料在新的韧性和弯折要求下不良率很高，已经难以满足需求。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料，该材料通过加入玻璃粉和一定尺寸大小的核壳结构的增韧剂，能够极大的提高制件熔接线部位的耐化性，大幅提高产品经过喷涂工艺后的抗弯折能力，减少开裂，提高良率。
本发明另一目的在于提供上述耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料，其包括以下重量百分比的组分：
聚碳酸酯树脂 85％-98％；
玻璃粉 0.5％-5％；
核壳结构增韧剂 0.5％-10％；
抗氧剂 0.05％-0.5％；
脱模剂 0.1％-2.0％；
所述的聚碳酸酯树脂的重量百分比优选为88-95％；
所述的玻璃粉优选为表面改性玻璃粉，其中表面改性化合物为聚烯烃，优选为重庆国际415A-14C；所述的玻璃粉的D50小于5um；优选为小于2um；
所述的玻璃粉的重量百分比优选为1-3％，更优选为2％；
所述的核壳结构增韧剂的D50大于300nm；
所述的核壳结构增韧剂中橡胶相的含量大于70％。
所述的核壳结构增韧剂的重量百分比优选为3-7％。
所述的核壳结构增韧剂优选为以聚二甲基硅氧烷为核，聚甲基丙烯酸甲酯为壳；更优选为三菱化学S2100。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，所述脱模剂为硬脂酸酯。
一种上述的耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：将各组分按配比进行混合后，再经挤出机挤出造粒，即得用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其中造粒温度为230-300摄氏度。
所述的耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料在制备手机后壳中的应用。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
本发明的耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料，能够极大的提高制件熔接线部位的耐化性，大幅提高产品经过喷涂工艺后的抗弯折能力，减少开裂，提高良率。本发明的制备方法简单易行，适于大规模生产应用。
附图说明
图1为实施例1中参比1制件在喷涂工艺后弯折开裂示例图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。PC为台化出光TARFLONIR1900，玻璃粉为使用重庆国际415A-14C研磨得到，D50为1.2微米。核壳增韧剂1为三菱化学S2001，核壳增韧剂2为三菱化学S2100，核壳增韧剂3为陶氏化学EXL2691J，核壳增韧剂4为锦湖日丽HR181。
实施例1
将表1中各组分按表1中所示重量比于混合机中混合后，用双螺杆挤出机造粒，造粒温度240摄氏度至280摄氏度之间。将所得粒子在真实手机模具上注塑，注塑后样品分为两部分，一部分直接进行弯折测试(测试方式为将制件以长边的中心线为对称轴将长边两端向同一方向进行弯折，记录断裂发生时的弯折角度)。另一部分进行喷涂测试。喷涂测试为使用台湾蓝牌HD-130喷枪一档将天拿水喷在制件的一面，喷涂速度2.5cm/s，喷枪口距离制件表面2cm。喷涂后放置24小时，观察制件是否开裂，如果不开裂，则对喷涂后制件进行弯折测试，记录断裂发生时的弯折角度。进行弯折测试时，每个样品测试3个样件，取平均值。测试结果如表1中所示。
表1.不同核壳增韧剂实验数据
Figure BDA0002705555140000031
Figure BDA0002705555140000041
表1中核壳增韧剂的参数如表2所示。
表2.核壳增韧剂参数表
Figure BDA0002705555140000042
从表1中数据可以发现，当不进行喷涂时，即使是纯PC也具有很好的弯折性能。但是当对制件进行喷涂处理后，纯PC直接在熔接线位置发生了断裂。当加入核壳增韧剂后，虽然材料的冲击强度数据有所降低，但是喷涂前和喷涂后的弯折性能均有一定程度的提升，提升程度随着增韧剂量的增加进一步提高。同时，不同的增韧剂在抗弯折性能上也具有差异，增韧剂2具有最好的效果。但是也可以看到，即使加入7份增韧剂2，喷涂后的抗弯折能力仍然只有50度，达不到PC喷涂前的抗弯折水平(90度)。虽然可以通过继续增加增韧剂的含量来进一步提高抗弯折能力，但是增韧剂的价格通常很好，在经济性上难以承受。
实施例2
将表3中各组分按所示重量比于混合机中混合后，用双螺杆挤出机造粒，造粒温度240摄氏度至280摄氏度之间。将所得粒子在真实手机模具上注塑，注塑后样品分为两部分，一部分直接进行弯折测试(测试方式为将制件以长边的中心线为对称轴将长边两端向同一方向进行弯折，记录断裂发生时的弯折角度)，记录断裂发生时的弯折角度。另一部分进行喷涂，喷涂后放置24小时，观察制件是否开裂，如果不开裂，则对喷涂后制件进行弯折测试，记录断裂发生时的弯折角度。进行弯折测试时，每个样品测试3个样件，取平均值。测试结果如表3中所示。
表3.不同核壳增韧剂组合玻璃粉实验数据
Figure BDA0002705555140000051
从表3中数据可以看出，当单独使用玻璃粉时，材料的冲击强度和耐化，耐弯折性能都出现一定程度下降，而当核壳增韧剂和玻璃粉一起使用时，材料的耐化抗弯折性能均得到提升，特别是当使用核壳增韧剂2时，即使只使用3份增韧剂，喷涂后的弯折断裂角度也达到了100度，远远超过其他增韧剂。
实施例3
将表4中各组分按所示重量比于混合机中混合后，用双螺杆挤出机造粒，造粒温度240摄氏度至280摄氏度之间。将所得粒子在真实手机模具上注塑，注塑后样品分为两部分，一部分直接进行弯折测试(测试方式为将制件以长边的中心线为对称轴将长边两端向同一方向进行弯折，记录断裂发生时的弯折角度)，记录断裂发生时的弯折角度。另一部分进行喷涂测试。喷涂测试为使用喷枪将天拿水喷在制件的一面，喷涂后放置24小时，观察制件是否开裂，如果不开裂，则对喷涂后制件进行弯折测试，记录断裂发生时的弯折角度。进行弯折测试时，每个样品测试3个样件，取平均值。测试结果如表4中所示。
表4增韧剂2和玻璃粉添加量实验数据
Figure BDA0002705555140000061
从表4中数据可以看到，当保持增韧剂含量不变，增加玻璃粉时，材料的抗弯折性呈现先提高后降低的趋势，玻璃粉含量为1％-3％时具有最佳抗弯折性能。当保持玻璃粉含量不变，增加增韧剂时，材料的抗弯折性能持续提高，当增韧剂含量大于3时，断裂角度大幅提高至超过90度，考虑到成本因素，以3到7份为宜。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于包括以下重量百分比的组分：
Figure FDA0002705555130000011
2.根据权利要求1所述耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于：
所述的玻璃粉为表面改性玻璃粉，其中表面改性化合物为聚烯烃；所述的玻璃粉的D50小于5um。
3.根据权利要求1所述的耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于：
所述核壳结构增韧剂的D50大于300nm。
4.据权利要求1所述的耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于：
所述核壳结构增韧剂的橡胶相含量大于70％。
5.根据权利要求1所述的耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于：
所述的核壳结构增韧剂的化学成分为以聚甲基硅氧烷为核，甲基丙烯酸甲酯为壳。
6.根据权利要求1所述的耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于：
所述的玻璃粉为使用重庆国际415A-14C；
所述的核壳结构增韧剂为三菱化学S2100。
7.根据权利要求1所述的耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于：
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，所述脱模剂为硬脂酸酯。
8.根据权利要求1所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其特征在于包括以下重量百分比的组分：
Figure FDA0002705555130000012
Figure FDA0002705555130000021
9.一种根据权利要求1～8任一项所述的耐化抗弯折聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将各组分按配比进行混合后，再经挤出机挤出造粒，即得用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料，其中造粒温度为230-300摄氏度。
10.根据权利要求1～8任一项所述的用于注塑成型的抗弯折聚碳酸酯复合材料在制备手机后壳中的应用。
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