CN116622209A - 一种高强耐翘曲变形的阻燃pc复合材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉户外通讯设备用复合材料技术领域，具体涉及到一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料及其应用。其制备原料包括如下重量份的组分：PC100份、增强剂7～15份、增韧剂1～8份、阻燃剂3～12份、抗氧剂0.1～3份、润滑剂0.1～3.5份、其它加工助剂0～3份；其中，所述PC为不同粘度的聚碳酸酯原料混合后的复合PC原料；所述增强剂包括玻璃纤维和玻璃微珠，所述玻璃纤维与玻璃微珠的质量比为1：(0.5～1.5)。本发明提供的复合材料具有优异的拉伸强度、弯曲强度、模量、抗冲击强度等特性，是高强度高刚性的高性能复合材料。同时具备优异的阻燃性和耐老化性，使用该复合材料制备的制品能够在户外通讯设备领域中得到广泛使用，并且具备更久的使用寿命。

Description

一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料及其应用
技术领域
本发明涉户外通讯设备用复合材料技术领域，具体涉及到一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料及其应用。
背景技术
PC(聚碳酸酯)是一种综合性能优越的工程塑料，具有优异的冲击性能，尺寸稳定性，电气绝运输性，应用于仪表及电器照明等领域。但是PC存在一些严重的缺点如：加工性能差、容易应力开裂、耐缺口比较敏感以及耐磨性欠佳、耐化学药品性差等。对PC进行改性是为了弥补其上述性能上的不足，实现高性能化，降低生产成本，拓宽应用领域的有效途径。目前PC的改性主要途径有：PC与其它的聚合物进行共混、PC与无机填料的共混改性等。
其中采用玻璃纤维提高PC材料的强度和刚性是比较常规的改性方式之一，通过混合适量的玻璃纤维能够改善PC的微观致密度，提高材料的机械强度和尺寸稳定性等特性。然而，由于玻璃纤维在PC聚合物链中无规则分散，成型时在聚合物内部形成大量应力集中点，造成复合材料的抗冲击性能的降低。而且玻璃纤维由于其长条形结构，以及与PC聚合物之间较差的相容性导致物料在熔融挤出后容易在制品表面出现浮出纤维，造成制品表面出现放射性条纹，出现表面不光滑等问题需要进一步克服。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料，通过对复合材料配方组分中的玻纤等增强剂、润滑剂以及PC组分的具体成分以及配比等的优化调整，显著改善复合材料的强度、耐翘曲性能以及抗冲击性能等特性，显著改善了复合材料的加工性能，以及抑制浮纤等问题。
本发明提供的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料其制备原料包括如下重量份的组分：
其中，所述PC为不同粘度的聚碳酸酯原料混合后的复合PC原料；所述增强剂包括玻璃纤维和玻璃微珠，所述玻璃纤维与玻璃微珠的质量比为1：(0.5～1.5)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述复合PC原料包括高粘度PC和低粘度PC，所述高粘度PC在330℃，2.16kg载荷下的熔融指数为10～18g/10min；所述低粘度PC在300℃，1.2kg载荷下的熔融指数不低于15g/10min。
作为本发明一种优选的技术方案，所述复合PC原料由不同密度梯度的聚碳酸酯原料组成；所述不同密度梯度的聚碳酸酯包括密度为1.6～2.2g/cm3的高密度PC和密度为1.1～1.3g/cm3的低密度PC。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高密度PC和低密度PC的质量比例为(5～10)：(1～5)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维；所述无碱短切玻璃纤维的直径为5～9μm，短切长度为3～4.5mm。
作为本发明一种优选的技术方案，所述玻璃微珠为高强度空心玻璃微珠，所述高强度空心玻璃微珠的抗压强度不低于35MPa。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高强度空心玻璃微珠的粒径为10～100μm，其粒径D90不高于90μm。
作为本发明一种优选的技术方案，所述润滑剂包括长碳链烷基酸酰胺；所述长碳链烷基酸酰胺中的碳链长度至少为12～20，烷基酸酰胺中的烷基链长度至少为16及以上。
作为本发明一种优选的技术方案，所述润滑剂还包括脂肪酸盐，所述脂肪酸盐与长碳链烷基酸酰胺盐的质量比例为1：(1～1.5)。
本发明的第二个方面提供了如上所述的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料的应用，其应用于户外通讯设备技术领域。
本发明提供的上述高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料与现有相关材料相比具有如下有益效果：
本发明中通过对PC组分的成分优化可以在一定程度上改善复合材料的加工性能，使物料在熔融挤出过程中更加顺利。而且，通过采用不同粘度的PC组分还能显著改善复合材料的抗冲击性能。其次，通过采用玻璃纤维增强PC材料时，由于玻璃纤维和PC熔体的粘度、密度等特性差异，导致复合材料表面出现浮纤等问题，导致材料表面光泽度等受到影响，尤其是当玻璃纤维含量较高时此类问题尤为显著，而通过将增强剂中的部分玻璃纤维替换成玻璃微珠可以显著改善浮纤的问题。而且，加入适量的玻璃微珠代替部分玻璃纤维之后能够阻碍聚合物链段的有序排列，有效避免复合材料的取向，有助于改善复合材料的耐翘曲和尺寸稳定性。
本发明提供的复合材料具有优异的拉伸强度、弯曲强度、模量、抗冲击强度等特性，是高强度高刚性的高性能复合材料。此外，本发明提供的复合材料还具有优异的低翘曲性能，在使用过程中能够保持优异的尺寸稳定性。同时具备优异的阻燃性和耐老化性，使用该复合材料制备的制品能够在户外通讯设备领域中得到广泛使用，并且具备更久的使用寿命。此外，本发明提供的复合材料具有优异的加工性能，所得制品外观光滑，显著改善了GF加入引起的浮纤等影响制品外观的问题。
具体实施方式
本申请中含量、用量，或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“2～8”时，所描述的范围应被解释为包括范围“2～8”、“2～7”、“2～6”、“2～5和6,7”、“2～3和4～8”等。
当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
本发明提供的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料其制备原料包括如下重量份的组分：
其中，所述PC为不同粘度的聚碳酸酯原料混合后的复合PC原料；所述增强剂包括玻璃纤维和玻璃微珠，所述玻璃纤维与玻璃微珠的质量比为1：(0.5～1.5)。
本申请中所述的PC即为聚碳酸酯，为分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物。本发明中对所述PC组分的具体成分不做特殊限定，可以选用本领域熟知的双酚A型PC等成分。由于PC材料具有较高的热变形温度，加热熔融后的流体流动性较差，成型困难。本申请中的复合材料中采用不同粘度的聚碳酸酯原料混合后的复合PC原料，所述不同粘度的聚碳酸酯原料混合后的复合PC原料至少包括两种或以上不同粘度的PC材料混合而得。
本发明的一些实施方式中，所述复合PC原料包括高粘度PC材料和低粘度PC材料。本发明中的术语“高粘度”和“低粘度”是指相对而言的粘度，旨在区分不同PC原料材料，而并非是指达到特定的粘度及以上视为高粘度或在特定粘度以下视为低粘度。
本发明中术语“熔融指数”是熔融质量指数(MFR)，指加热熔融之后的物料熔体在特定温度和载荷压力下，10min内通过规定直径圆管的物料质量克数，本申请中的所述熔融指数是根据ASTM D1238标准进行测试得到。
进一步地，本发明中所述高粘度PC材料在330℃，2.16kg载荷条件下的熔融指数为10～18g/10min；可列举的，其熔融指数可以为10g/10min、11g/10min、12g/10min、13g/10min、14g/10min、15g/10min、16g/10min、17g/10min、18g/10min等；进一步地，本发明中所述低粘度PC材料在300℃，1.2kg载荷条件下的熔融指数不低于15g/10min；可列举的为15g/10min、16g/10min、17g/10min、18g/10min、19g/10min、20g/10min、21g/10min、22g/10min、23g/10min、24g/10min、25g/10min等；进一步优选地，所述低粘度PC材料在300℃，1.2kg载荷条件下的熔融指数为17～21g/10min。
本发明的一些实施方式中，所述复合PC原料由不同密度梯度的聚碳酸酯原料组成；本发明中所述的不同密度梯度的聚碳酸酯原料是指密度不同的两种或以上的PC材料混合后的原料，其中任意两种聚碳酸酯原料之间的密度差异至少为0.15g/cm3；进一步的，所述不同密度梯度的聚碳酸酯包括高密度PC和低密度PC；进一步优选地，所述高密度PC的密度为1.6～2.2g/cm3，可列举的为1.6g/cm3、1.65g/cm3、1.7g/cm3、1.75g/cm3、1.8g/cm3、1.85g/cm3、1.9g/cm3、1.95g/cm3、2.0g/cm3、2.1g/cm3、2.2g/cm3等；所述低密度PC的密度为1.1～1.3g/cm3，可列举的为1.1g/cm3、1.15g/cm3、1.17g/cm3、1.2g/cm3、1.23g/cm3、1.25g/cm3、1.27g/cm3、1.3g/cm3等。
在一些实施方式中，所述高密度PC和低密度PC的质量比例为(5～10)：(1～5)；可列举的，其比例可以为5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、5:3、6:3、7:3、8:3、7:5、8:5、9:5、2:1等；优选的，其质量比例为7:3。
本申请中所述不同密度梯度的聚碳酸酯原料同时可以为不同粘度的PC材料，也可以将不同密度梯度聚碳酸酯组成的配方和不同粘度PC材料组成的配方视为独立的技术方案。进一步的，所述高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料中的PC组分同时包含不同密度梯度的PC和不同粘度的PC，即所述高密度PC可以为低粘度PC原料/高粘度PC原料，低密度PC可以为高粘度PC原料/低粘度PC原料。
本申请中对满足上述要求的PC原料的具体来源不做特殊限定，可以采用本领域技术人员所熟知的各类市售产品，包括但不限于日本出光、台湾出光（中国台湾地区企业）、科思创等公司的产品，例如IR1900/日本出光、1700/科思创等。
申请人在完成本发明的过程中发现，通过对PC组分的成分优化可以在一定程度上改善复合材料的加工性能，使物料在熔融挤出过程中更加顺利。而且，通过采用不同粘度的PC组分还能显著改善复合材料的抗冲击性能，申请人推测不同粘度的PC组分由于其熔融温度不同，而且同一温度下的熔体流动性也存在较大的差异，从而导致高流动性的物料熔体渗透进待熔融的高粘度PC组分中，加速其熔融，使熔体物料能够更好的挤出成型。此外，由于不同粘度PC聚合物在挤出后冷却时聚合物链段的无规则堆积结构之间相互穿插，形成相对比较松散的无规则堆积和较为致密的堆积微观结构互相关联的特定微观结构，在收到外界应力时能够相互传递，较为松散的微观结构能够通过形变等过程而吸收部分能量，避免材料因外界冲击力而碎裂，提高复合材料的抗冲击性。同时又由于较为致密的微观结构更强的内聚强度而保持材料的尺寸稳定性。
本发明的所述高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料的制备原料中还包含一定量的增强剂，所述增强剂是与PC原料混合加工从而提高复合材料强度的组分，其可以为能与PC混合改善强度的有机组分，也可以为无机组分；本发明的复合材料中所述增强剂至少包括无机增强组分，进一步的，其包含玻璃纤维(GF)和玻璃微珠，进一步地，所述玻璃纤维与玻璃微珠的质量比为1：(0.5～1.5)，其比例可列举的为1:0.5、1:0.7、1:0.8、1:1、1:1.1、1:1.15、1:1.2、1:1.25、1:1.3、1:1.35、1:1.4、1:1.45、1:1.5等。
本发明的所述的玻璃纤维是将玻璃球或碎玻璃熔融后拉丝而成的组分，本发明的所述玻璃纤维可以是玻璃长丝，也可以为玻璃短切纤维。本发明中所述玻璃微珠为由硼硅酸盐原料加工制备得到的空心玻璃球体，根据具体的原料以及规格具有不同的粒径、抗压强度、吸油度等参数。
申请人在完成本发明的过程中发现，通过采用玻璃纤维增强PC材料时，由于玻璃纤维和PC熔体的粘度、密度等特性差异，导致复合材料表面出现浮纤等问题，导致材料表面光泽度等受到影响，尤其是当玻璃纤维含量较高时此类问题尤为显著，而通过将增强剂中的部分玻璃纤维替换成玻璃微珠可以显著改善浮纤的问题。此外，由于玻璃纤维在长度和径向尺寸差异较大，造成复合材料在熔融挤出和加工成型过程中存在取向，导致不同方向的收缩能力不同，导致成型片材翘曲和尺寸稳定性差等问题。而加入适量的玻璃微珠代替部分玻璃纤维之后能够阻碍聚合物链段的有序排列，有效避免复合材料的取向，有助于改善复合材料的耐翘曲和尺寸稳定性。
本发明的一些优选实施方式中，所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维；所述无碱短切玻璃纤维的直径为5～9μm，短切长度为3～4.5mm。本发明中所述无碱短切玻璃纤维即为E玻璃纤维经过特定的尺寸短切后的纤维，其中E玻璃是指碱金属氧化物含量低的玻璃，其中的碱金属氧化物的具体含量国内规定不大于1％左右，具体可根据本领域技术人员所熟知的方式确定。优选的，本发明中所述的无碱短切玻璃纤维的直径为5～9μm，可列举的为5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm等；短切长度为3～4.5mm，可列举的为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm等。
本发明中对满足上述要求的无碱短切玻璃纤维的来源不做特殊限定，可以选用本领域技术人员所熟知的可市售产品，例如包括但不限于重庆国际复合材料的ECS303A系列产品。
本发明的一些优选方式中，所述玻璃微珠为高强度空心玻璃微珠，所述高强度空心玻璃微珠的抗压强度不低于35MPa；进一步优选的，所述空心玻璃微珠的抗压强度为35～55MPa，可列举的，其抗压强度可以为35MPa、38MPa、40MPa、41MPa、43MPa、45MPa、47MPa、50MPa、52MPa、55MPa等。
申请人在完成本发明的过程中发现，加入适量的空心玻璃微珠可以在很大程度上改善复合材料的强度，然而若所选的空心玻璃微珠规格和特性不合适，则反而降低复合材料的强度，还会进一步影响材料的抗冲击性。例如，当采用的空心玻璃微珠的抗压强度较小时，物料在熔融挤出过程中空心玻璃微珠破碎，并在材料内部不规则分散，产生大量应力集中点，造成复合材料受力不均匀而出现脆性断裂，影响力学强度。本发明中术语“高强度空心玻璃微珠的抗压强度”是指玻璃微珠在保持不被破坏前能承受的最大压力(MPa)，本发明中的抗压强度可以根据本领域技术人员所熟知的方法进行测试。
本发明的一些优选方式中，所述高强度空心玻璃微珠的粒径为10～100μm，其粒径D90不高于90μm；进一步优选的，所述高强度空心玻璃微珠的中位粒径(D50)为42～50μm，可列举的，其中位粒径可以为42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm、48μm、49μm、50μm等。
本申请中术语“粒径D90”是指玻璃微珠累计粒度分布数达到90％时所对应的粒径。其测试方法不做特殊限定，可以根据本领域技术人员所熟知的方法进行测试，例如筛分法等。
本发明中对满足上述要求的玻璃微珠的具体来源不做特殊限定，可以选用本领域技术人员所熟知的各类市售产品，包括但不限于中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司的Y6000、Y8000、Y12000等产品。
本发明的所述高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料的制备原料中包含一定量的增韧剂，以PC原料100重量份计，所述增韧剂的用量为1～8重量份。本发明中所述的增韧剂为能够改善复合材料韧性的聚合物材料，包括但不限于与PC成分具有好的相容性的弹性体聚合物，可列举的成分包括但不限于SBS、SIS、SEBS、MBS等。
本发明的一些优选实施方式中，所述增韧剂为MBS聚合物，所述MBS聚合物是甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丁二烯作为反应单体经过自由基聚合物反应之别得到的聚合物。在一些优选的实施方式中，所述MBS聚合物为苯乙烯和丁二烯作为核层，甲基丙烯酸甲酯作为壳层制备得到的核壳结构聚合物。本发明中对满足上述要求的MBS聚合物的来源不做特殊限定，可以采用可市售的相关物料，例如包括但不限于日本三菱牌号为C-223A的MBS产品。
本发明的所述高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料的制备原料中包含一定量的阻燃剂，可以采用卤素阻燃剂，也可以采用无卤阻燃剂，优选采用无卤阻燃剂。本发明中对所述无卤阻燃剂的具体种类不做特殊限定，可以选用本领域技术人员所熟知的各类无卤阻燃剂，包括但不限于无机阻燃剂、含氮阻燃剂、硅系阻燃剂、含磷阻燃剂等；优选的，本申请中采用含磷阻燃剂选用多聚芳基磷酸酯、间苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)和双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)中的一种或多种的混合。
本发明中的所述高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料的制备原料中包含一定量的抗氧剂，所述抗氧剂是阻碍复合材料在使用过程中老化降解等造成的功能损失。本发明中所述抗氧剂的用量可以根据具体需要而定，在一些实施方式中，以复合材料中的PC组分为100重量份计，所述抗氧剂的用量可以为0.1～3重量份。
本发明中对所述抗氧剂的具体选择不做特殊限定，可以选用本领域技术人员所熟知的各类抗氧剂，包括但不限于芳香胺类抗氧化剂，受阻酚类抗氧化剂、受阻胺类抗氧化剂等，可以列举的包括但不限于抗氧化剂1010、抗氧化剂168、抗氧化剂1076、抗氧化剂DLTDP、抗氧化剂DSTDP、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(抗氧剂RCPEP36)等。
本发明的所述高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料的制备原料中包含一定量的润滑剂，所述润滑剂是用于改善物料在加热熔融后熔体的流动性，减少熔体与螺杆挤出机等设备内壁之间的摩擦而降低摩擦生热，从而改善物料的加工性能。本发明中的所述润滑剂组分可以采用本领域技术人员所熟知的各类长碳链单体化合物，也可以采用聚乙烯蜡、微晶蜡、聚有机硅氧烷等高分子化合物等。
本发明的一些实施方式中，所述润滑剂包括长碳链烷基酸酰胺；其中所述的长碳链烷基酸酰胺是分子结构中的酰胺键中的氢原子被长碳链烷基所取代后的化合物，由于烷基酸酰胺分子结构中还存在一定长度的烷基链，从而使所述长碳链烷基酸酰胺分子结构中的酰胺键位于化合物分子中间，两端由不同长度和/或相同长度的碳链或烷基链取代。
本发明的一些优选实施方式中，所述长碳链烷基酸酰胺中的碳链长度至少为12，在一些实施方式中，所述长碳链烷基酸酰胺中的碳链长度为12～20；可列举的，所述长碳链烷基酸酰胺可以为N-十二烷基-烷基酸酰胺、N-十四烷基-烷基酸酰胺、N-十六烷基-烷基酸酰胺、N-十八烷基-烷基酸酰胺、N-二十烷基-烷基酸酰胺等。
本发明的一些优选实施方式中，所述长碳链烷基酸酰胺中烷基酸酰胺中的烷基链长度至少为16及以上；可列举的，所述长碳链烷基酸酰胺可以为N-(12～20)烷基-棕榈酸酰胺、N-(12～20)烷基-油酸酰胺、N-(12～20)烷基-硬脂酸酰胺、N-(12～20)烷基-芥酸酰胺等；具体的，其可以为N-十二烷基-芥酸酰胺、N-十四烷基-芥酸酰胺、N-十六烷基-芥酸酰胺、N-十八烷基-芥酸酰胺等。
本发明的一些优选实施方式中，所述润滑剂还包括脂肪酸盐，其中所述脂肪酸盐是长碳链烃基脂肪酸与金属的化合物，所述脂肪酸为碳链长度14～20的饱和/不饱和脂肪酸，可列举的为油酸、硬脂酸等，所述脂肪酸盐可列举的为硬脂酸钠、硬脂酸钾、油酸钠、油酸钾、硬脂酸钙等。本发明的一些优选实施方式中，所述脂肪酸盐与长碳链烷基酸酰胺盐的质量比例为1：(1～1.5)，可列举的，其比例为可以为1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5等。
在完成本发明的过程，申请人发现通过硬脂酸钙等脂肪酸盐和N-十八烷基-芥酸酰胺等长碳链烷基酸酰胺的搭配使用，可以在很大程度上改善物料与熔融挤出设备内壁之间的摩擦力，得到更好的润滑效果的同时，还能在很大程度上改善和阻止制品浮纤问题。此外，申请人还发现采用上述复配的润滑剂的同时，将玻璃纤维和玻璃微珠与不同密度的PC材料搭配使用时，能够显著改善制品外观，解决浮纤问题。
本发明中，为了进一步改善复合材料的综合性能，还可以根据具体需要而添加适量的其它加工助剂，其它助剂包括但不限于抗紫外线剂、抗滴落剂、光稳定剂、热稳定剂、脱模剂、色粉等；所述其它加工助剂的具体用量可以根据具体需求而定；例如，以PC组分为100重量份计，所述其它加工助剂的用量可以为0～3份等。
本发明的一些优选的实施方式中，所述高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料其制备原料包括如下重量份的组分：
本发明中对上述高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料的制备方法不做特殊限定，可以根据本领域技术人员所熟知的方式加工制备得到，例如可以采用熔融挤出加工，具体可以将干燥处理后的制备原料按照比例量取后，将PC、增韧剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂等原料共混后加入双螺杆挤出机中，然后将增强剂加入到双螺杆挤出机中加热熔融、挤出、拉条、冷却、造粒并后处理后得到，其具体的加工温度、喂料速度等工艺条件可以根据实际情况进行相应的调整。
本发明的第二个方面提供了如上所述的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料的应用，其应用于户外通讯设备技术领域。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料其制备原料包括如下重量份的组分：
所述低粘度PC为密度为1.9g/cm3、300℃/1.2kg下的熔融指数为19g/10min的PCIR1900(日本出光)；所述高粘度PC为密度为1.17g/cm3、330℃/2.16kg下的熔融指数为15g/10min的PC 1700(科思创)；所述增韧剂为苯乙烯和丁二烯作为核层，甲基丙烯酸甲酯作为壳层制备得到的核壳结构MBS聚合物C-223A(日本三菱)；所述GF增强剂为无碱短切玻璃纤维，纤维直径为7μm，短切长度为3mm，重庆国际复合材料ECS303A-3-E；所述玻璃微珠增强剂为中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司抗压强度为41MPa，D90直径为90μm，D50直径为46μm的高强度空心玻璃微珠Y6000；所述阻燃剂为间苯二酚四苯基二磷酸酯RDP；所述抗氧剂为抗氧剂168；所述长碳链烷基酸酰胺润滑剂为N-十八烷基-芥酸酰胺；所述脂肪酸盐润滑剂为硬脂酸钙；所述热稳定剂为布吕格曼公司的H161。
实施例2
本实施例提供了一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料其制备原料包括如下重量份的组分：
所述低粘度PC为密度为1.9g/cm3、300℃/1.2kg下的熔融指数为19g/10min的PCIR1900(日本出光)；所述增韧剂为苯乙烯和丁二烯作为核层，甲基丙烯酸甲酯作为壳层制备得到的核壳结构MBS聚合物C-223A(日本三菱)；所述GF增强剂为无碱短切玻璃纤维，纤维直径为7μm，短切长度为3mm，重庆国际复合材料ECS303A-3-E；所述阻燃剂为间苯二酚四苯基二磷酸酯RDP；所述抗氧剂为抗氧剂168；所述长碳链烷基酸酰胺润滑剂为N-十八烷基-芥酸酰胺；所述热稳定剂为布吕格曼公司的H161。
实施例3
本实施例提供了一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料其制备原料包括如下重量份的组分：
所述低粘度PC为密度为1.9g/cm3、300℃/1.2kg下的熔融指数为19g/10min的PCIR1900(日本出光)；所述高粘度PC为密度为1.17g/cm3、330℃/2.16kg下的熔融指数为15g/10min的PC 1700(科思创)；所述增韧剂为苯乙烯和丁二烯作为核层，甲基丙烯酸甲酯作为壳层制备得到的核壳结构MBS聚合物C-223A(日本三菱)；所述GF增强剂为无碱短切玻璃纤维，纤维直径为7μm，短切长度为3mm，重庆国际复合材料ECS303A-3-E；所述阻燃剂为间苯二酚四苯基二磷酸酯RDP；所述抗氧剂为抗氧剂168；所述长碳链烷基酸酰胺润滑剂为N-十八烷基-芥酸酰胺；所述热稳定剂为布吕格曼公司的H161。
实施例4
本实施例提供了一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料其制备原料包括如下重量份的组分：
所述低粘度PC为密度为1.9g/cm3、300℃/1.2kg下的熔融指数为19g/10min的PCIR1900(日本出光)；所述高粘度PC为密度为1.17g/cm3、330℃/2.16kg下的熔融指数为15g/10min的PC 1700(科思创)；所述增韧剂为苯乙烯和丁二烯作为核层，甲基丙烯酸甲酯作为壳层制备得到的核壳结构MBS聚合物C-223A(日本三菱)；所述玻璃微珠增强剂为中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司抗压强度为41MPa，D90直径为90μm，D50直径为46μm的高强度空心玻璃微珠Y6000；所述阻燃剂为间苯二酚四苯基二磷酸酯RDP；所述抗氧剂为抗氧剂168；所述长碳链烷基酸酰胺润滑剂为N-十八烷基-芥酸酰胺；所述脂肪酸盐润滑剂为硬脂酸钙；所述热稳定剂为布吕格曼公司的H161。
实施例5
本实施例提供了一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料其制备原料包括如下重量份的组分：
所述低粘度PC为密度为1.9g/cm3、300℃/1.2kg下的熔融指数为19g/10min的PCIR1900(日本出光)；所述增韧剂为苯乙烯和丁二烯作为核层，甲基丙烯酸甲酯作为壳层制备得到的核壳结构MBS聚合物C-223A(日本三菱)；所述GF增强剂为无碱短切玻璃纤维，纤维直径为7μm，短切长度为3mm，重庆国际复合材料ECS303A-3-E；所述玻璃微珠增强剂为中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司抗压强度为41MPa，D90直径为90μm，D50直径为46μm的高强度空心玻璃微珠Y6000；所述阻燃剂为间苯二酚四苯基二磷酸酯RDP；所述抗氧剂为抗氧剂168；所述长碳链烷基酸酰胺润滑剂为N-十八烷基-芥酸酰胺；所述脂肪酸盐润滑剂为硬脂酸钙；所述热稳定剂为布吕格曼公司的H161。
实施例6
本实施例提供了一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料其制备原料包括如下重量份的组分：
所述高粘度PC为密度为1.17g/cm3、330℃/2.16kg下的熔融指数为15g/10min的PC1700(科思创)；所述增韧剂为苯乙烯和丁二烯作为核层，甲基丙烯酸甲酯作为壳层制备得到的核壳结构MBS聚合物C-223A(日本三菱)；所述GF增强剂为无碱短切玻璃纤维，纤维直径为7μm，短切长度为3mm，重庆国际复合材料ECS303A-3-E；所述玻璃微珠增强剂为中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司抗压强度为41MPa，D90直径为90μm，D50直径为46μm的高强度空心玻璃微珠Y6000；所述阻燃剂为间苯二酚四苯基二磷酸酯RDP；所述抗氧剂为抗氧剂168；所述脂肪酸盐润滑剂为硬脂酸钙；所述热稳定剂为布吕格曼公司的H161。
实施例7
本实施例提供了一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料其制备原料包括如下重量份的组分：
所述低粘度PC为密度为1.9g/cm3、300℃/1.2kg下的熔融指数为19g/10min的PCIR1900(日本出光)；所述高粘度PC为密度为1.17g/cm3、330℃/2.16kg下的熔融指数为15g/10min的PC 1700(科思创)；所述增韧剂为苯乙烯和丁二烯作为核层，甲基丙烯酸甲酯作为壳层制备得到的核壳结构MBS聚合物C-223A(日本三菱)；所述阻燃剂为间苯二酚四苯基二磷酸酯RDP；所述抗氧剂为抗氧剂168；所述长碳链烷基酸酰胺润滑剂为N-十八烷基-芥酸酰胺；所述脂肪酸盐润滑剂为硬脂酸钙；所述热稳定剂为布吕格曼公司的H161。
性能测试
申请人将上述实施例中的复合材料的制备原料干燥后在高速混合机中混合，然后加入到双螺杆挤出机中熔融挤出(挤出机温度为210～255℃)，拉条、冷却、造粒，并将所得的粒料在120℃下烘干2小时后注塑制备l型实验样条180mm*20mm*4mm，并进行拉伸性能测试：根据ASTM D638标准对上述样品进行拉伸性能测试，拉伸速度为50mm/min，分别统计样品的拉伸强度和断裂伸长率。
根据ASTM D790标准制备弯曲测试样条(80mm*10mm*4mm)，并对上述测试样条进行弯曲强度测试，测试速率为10mm/min。
根据ISO 180的标准在常温(25℃)下进行悬臂梁缺口强度测试，样条规格为65mm*12mm*4mm，缺口底部剩余厚度为3.2mm。
性能测试结果参见如下表1。
表1
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根据注塑样条在相同环境下的收缩翘曲等情况测试其耐翘曲性能，具体的，将上述实施例中的复合材料制备原料按照配比注塑制备厚度为3mm，长宽均为200mm的正方形样条，然后放置在25℃，湿度为70％的恒温恒湿箱中3天后取出观察翘曲情况，根据出现严重翘曲情况、出现明显翘曲情况、出现细微翘曲情况以及没有出现翘曲情况进行依次分类，依次对应A,B,C,D这4类。
此外，质检人员观察上述实施例中的复合材料值双螺杆挤出机中熔融挤出后注塑得到的拉伸测试试验样条的表面，根据其表面是否出现放射状条纹，表面是否光滑，是否出现浮纤等现象进行打分；若没有出现放射状条纹，而且样品表面光滑则8～10分，出现细微放射状条纹但样品表面比较光滑则5～7分，出现较多的放射状条纹并且样品表面不够光滑则3～4分，若出现严重浮纤，大量的条纹而且样品表面粗糙不堪则1～2分，针对每个案例的复合材料观察10个样品，取分数平均值F，F值≥8.5则评为A级，7.0≤F值＜8.5则评为B级，5.5≤F值＜7.0则评为C级，F值＜5.5则评为D级。
根据ISO4892-2:2013标准对上述实施例1～7中的样品进行气候老化测试(氙灯老化)，记录1000小时氙灯老化后的色差△E，以此表征耐候性。将上述实施例1～7中的复合材料制成1.0mm厚的样条，根据UL94标准测试阻燃性能。
上述性能测试的结果参见如下表2
表2
通过上述实验测试结果可以看出，本发明提供的复合材料具有优异的拉伸强度、弯曲强度、模量、抗冲击强度等特性，是高强度高刚性的高性能复合材料。此外，本发明提供的复合材料还具有优异的低翘曲性能，在使用过程中能够保持优异的尺寸稳定性。同时具备优异的阻燃性和耐老化性，使用该复合材料制备的制品能够在户外通讯设备领域中得到广泛使用，并且具备更久的使用寿命。此外，本发明提供的复合材料具有优异的加工性能，所得制品外观光滑，显著改善了GF加入引起的浮纤等影响制品外观的问题。
以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料，其特征在于，其制备原料包括如下重量份的组分：
其中，所述PC为不同粘度的聚碳酸酯原料混合后的复合PC原料；所述增强剂包括玻璃纤维和玻璃微珠，所述玻璃纤维与玻璃微珠的质量比为1：(0.5～1.5)。
2.根据权利要求1所述的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料，其特征在于，所述复合PC原料包括高粘度PC和低粘度PC，所述高粘度PC在330℃，2.16kg载荷下的熔融指数为10～18g/10min；所述低粘度PC在300℃，1.2kg载荷下的熔融指数不低于15g/10min。
3.根据权利要求1所述的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料，其特征在于，所述复合PC原料由不同密度梯度的聚碳酸酯原料组成；所述不同密度梯度的聚碳酸酯包括密度为1.6～2.2g/cm3的高密度PC和密度为1.1～1.3g/cm3的低密度PC。
4.根据权利要求3所述的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料，其特征在于，所述高密度PC和低密度PC的质量比例为(5～10)：(1～5)。
5.根据权利要求1～4任一项所述的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维；所述无碱短切玻璃纤维的直径为5～9μm，短切长度为3～4.5mm。
6.根据权利要求5所述的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料，其特征在于，所述玻璃微珠为高强度空心玻璃微珠，所述高强度空心玻璃微珠的抗压强度不低于35MPa。
7.根据权利要求5所述的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料，其特征在于，所述高强度空心玻璃微珠的粒径为10～100μm，其粒径D90不高于90μm。
8.根据权利要求1～4任一项所述的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料，其特征在于，所述润滑剂包括长碳链烷基酸酰胺；所述长碳链烷基酸酰胺中的碳链长度至少为12～20，烷基酸酰胺中的烷基链长度至少为16及以上。
9.根据权利要求8所述的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料，其特征在于，所述润滑剂还包括脂肪酸盐，所述脂肪酸盐与长碳链烷基酸酰胺盐的质量比例为1：(1～1.5)。
10.根据权利要求1～9任一项所述的高强耐翘曲变形的阻燃PC复合材料的应用，其特征在于，其应用于户外通讯设备技术领域。
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