一種聚碳酸酯復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料改性領(lǐng)域，具體涉及一種具有明顯改善的沖擊強(qiáng)度和成型 韌性，且長期性能穩(wěn)定的聚碳酸酯復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚碳酸酯PC具有優(yōu)異的耐熱性和較高耐沖擊性，被廣泛應(yīng)用于電氣/電子產(chǎn)品、汽 車部件等外部材料領(lǐng)域。近年來，將樹脂組合物成型而成的成型品的薄壁化得到發(fā)展，對成 型品的各種物性的提尚要求不斷提尚。
[0003] 在聚碳酸酯中通過添加填料可以獲得更好的剛性，但是延展性會大大降低。為了 改善材料的沖擊強(qiáng)度，目前有技術(shù)是通過添加抗沖擊改性劑來改善組合物的沖擊強(qiáng)度，但 是會影響產(chǎn)品的熱變形溫度以及流動性能，也有技術(shù)是通過填料的尺寸或者表面處理的選 擇來提高沖擊強(qiáng)度，但是提高的幅度不大，效果不明顯。
[0004] 另外，添加的填料中不可避免會帶來堿性的金屬離子，堿性的金屬離子存在不僅 會影響填料的顏色，而且在PC產(chǎn)品中會引起成型韌性驟降及成型使用穩(wěn)定性的降低。
[0005] 本發(fā)明驚訝地發(fā)現(xiàn)，在含有填料的聚碳酸酯復(fù)合材料中，通過添加微量的鐵元素 和銅元素，不僅可以避免對填料粉體的預(yù)處理，而且還能穩(wěn)定體系中堿性離子，使制得的聚 碳酸酯復(fù)合材料具有明顯改善的沖擊強(qiáng)度和成型韌性，還能兼顧填料帶來的剛性，且長期 性能穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種聚碳酸酯復(fù)合材料，通過在聚碳酸酯復(fù)合材料中添加 微量的鐵元素和銅元素，可以使制得的聚碳酸酯復(fù)合材料具有明顯改善的成型韌性、沖擊 強(qiáng)度和彎曲模量，還能兼顧填料帶來的剛性，且具有優(yōu)良的成型使用穩(wěn)定性和顏色穩(wěn)定性。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種聚碳酸酯復(fù)合材料，包括以下組份： 30-80重量份的聚碳酸酯； 5-40重量份的ABS; 5-80重量份的填料； 其中，基于聚碳酸酯復(fù)合材料的總重量，鐵元素的重量含量為〇. lppm_50ppm，銅元素的 重量含量為〇 · 〇lppm_20ppm。
[0008] 在聚碳酸酯復(fù)合材料中，添加一定量的填料可以獲得更好的剛性，大部分填料中 或多或少的會含有少量的呈堿性的金屬離子(如]\%2+413+，〇12+^63+)，這些堿性金屬離 子的存在不僅會影響填料的顏色，而且在PC成品中會引起材料的成型韌性驟降及成型使用 穩(wěn)定性的降低。本發(fā)明通過在復(fù)合材料中添加少量的含銅化合物和含鐵單質(zhì)或含鐵化合 物，以及減少或者避免其它含銅化合物和含鐵化合物的加入，將復(fù)合材料中銅元素的含量 控制在0.01ppm-20ppm，鐵元素的含量控制在0· lppm-50ppm，不僅可以避免對填料粉體的預(yù) 處理，而且還能穩(wěn)定體系中堿性離子，以及降低螺桿或其他金屬的代入導(dǎo)致顏色變深以及 性能損傷，使制得的聚碳酸酯復(fù)合材料具有明顯改善的成型韌性、彎曲模量和沖擊強(qiáng)度，還 能兼顧填料帶來的剛性，且具有優(yōu)良的成型使用穩(wěn)定性和顏色穩(wěn)定性。含銅化合物的添加 量使復(fù)合材料中銅元素的含量控制在〇.〇lppm-20ppm為宜，含鐵單質(zhì)或含鐵化合物的加入 量使復(fù)合材料中鐵元素的含量控制在〇. lppm_50ppm為宜，由于聚碳酸酯樹脂是對金屬離子 敏感的，如果鐵元素和銅元素的含量過高，復(fù)合材料在生產(chǎn)以及加工過程中會發(fā)生降解，性 能產(chǎn)生衰減，同時顏色穩(wěn)定性會下降。
[0009] 優(yōu)選的，基于聚碳酸酯復(fù)合材料的總重量，鐵元素的重量含量為5ppm-40ppm，優(yōu)選 為10ppm-30ppm，銅元素的重量含量為0 · 1 ppm-1 Oppm，更優(yōu)選為1 ppm-5ppm。
[0010] 其中，所述鐵元素來源于含鐵單質(zhì)或含鐵化合物，具體選自氯化鐵，氯化亞鐵，硝 酸鐵，硫酸鐵，硫酸亞鐵或鐵的絡(luò)合物中的一種或幾種。
[0011] 其中，所述銅元素來源于含銅化合物，具體選自氯化銅、硝酸銅、硫酸銅、絡(luò)合銅、 銅離子離聚物等中的一種或幾種。
[0012] 所述聚碳酸酯選自包括重復(fù)結(jié)構(gòu)碳酸酯單元的均聚碳酸酯或共聚碳酸酯。
[0013] 所述的聚碳酸酯可以具有約15000-40000的重均分子量，重均分子量可以通過本 領(lǐng)域所公知的方法去測定。將此重均分子量范圍內(nèi)的聚碳酸酯作為改性組分，可以兼顧加 工流動性以及機(jī)械性能，如果重均分子量低于15000,則改性后的組合物會喪失韌性，不能 滿足產(chǎn)品的使用要求，如果重均分子量高于40000,則在加工困難，會增加廢品率以及能耗。
[0014] 所述聚碳酸酯同時具備roi系數(shù)為2.0-4.0，？01系數(shù)為多分散指數(shù)，基于8?4聚碳 酸酯標(biāo)準(zhǔn)凝膠色譜法測定。pdi值大于或等于i，roi值表示聚合物分子鏈的均一性。
[0015] 根據(jù)ASTM D1238 300°C在1.2kg負(fù)荷下測量的聚碳酸酯熔體流動速率為3g/ 10min-30g/10min;組合物的通用成型溫度是300°C，在這個加工溫度下，如果聚碳酸酯的 流動速率太低，則黏度過大，與組合物中其它各組分的相容性差，最終導(dǎo)致產(chǎn)品性能的不穩(wěn) 定性提高，如果聚碳酸酯的流動速率大于30g/10min，則表明分子鏈段端基含量較高，活性 高，產(chǎn)品的機(jī)械性能以及顏色穩(wěn)定性在加工過程中容易受到熱以及氧的入侵導(dǎo)致失效。 [00 16]所述ABS是指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物，是通過本領(lǐng)域熟知的方法制備 的，可以通過乳液法或者溶液法進(jìn)行制備，具體的，首先通過共輒二烯，如丁二烯或者其它 可共聚的單體，如苯乙烯聚合以提供聚合物主鏈來制備接枝共聚物，在形成聚合物主鏈后， 將至少一種接枝單體，并且具體的兩種在存在聚合物主鏈的情況下聚合以獲得接枝共聚 物。
[0017] ABS可以通過乳液法或者本體法聚合而得。
[0018] ABS共聚物具有500nm至2000nm的平均粒度，優(yōu)選具有750nm-1250nm的平均粒度， 更優(yōu)選900nm至llOOnm的平均粒度。如果平均粒度大于2000nm，ABS在基體中的分散性會大 大降低，如果平均粒度小于500nm，合成工藝要求比較苛刻，產(chǎn)率較低，不能滿足工業(yè)化的要 求。
[0019] ABS共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于25°C，優(yōu)選大于70°C，更優(yōu)選大于100°C。玻璃化 溫度太低，橡膠含量過高會影響相容性，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度過高則ABS極性高，表面能大，增加 分散的困難。
[0020]所述填料是礦物填料，具體可以為滑石粉、硅灰石、高嶺土、黏土、晶須、硅藻土等 等，其體積表面積值為20um至90um〇
[0021] 所述填料可以是不進(jìn)行任何表面處理的，也可以是涂覆處理的，例如烷基表面包 覆，環(huán)氧表面處理，酰胺表面處理，羥基硅油，烷基硅烷，甲氧基硅烷，磺酸基等處理。
[0022] 根據(jù)不同的用途需要，本發(fā)明的聚碳酸酯復(fù)合材料還可以進(jìn)一步包括0-20重量份 的抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、抗沖改性劑、阻燃劑、熒光增白劑、潤滑劑、增塑劑、增韌劑、抗靜電 劑、脫模劑、顏料等。
[0023] 所述抗氧化劑選自受阻胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑中的一 種或幾種，具體可以列舉出1010、168、1076、445、1098中的一種或者兩種及以上的混合物； 所述增韌劑是EVA型增韌劑、EMA型增韌劑、ASA型增韌劑、AES型增韌劑、SAS型增韌劑、 丙烯酸酯類增韌劑、有機(jī)硅增韌劑中的一種或多種混合物。
[0024] 所述光穩(wěn)定劑為受阻胺類或紫外線吸收劑中的一種或幾種的混合，具體可以列舉 出群-944、群-234、7700?、328、531、5411中的一種或者兩種及以上的混合物； 所述抗沖改性劑為PTW、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS中的一種或者兩種 的混合物； 所述阻燃劑為磷系阻燃劑，具體可以為雙酚A雙（二苯基磷酸酯）BDP、紅磷、0P1240、 0P1230中的一種或者兩種及以上的混合物； 所述熒光增白劑為雙三嗪氨基二苯乙烯、鈦白粉中的一種或者二者的混合物； 所述潤滑劑為滑石粉、乙撐雙硬脂酰胺EBS、芥酸酰胺、硬脂酸鋅、硅油中的一種或者兩 種及以上的混合物； 所述增塑劑為甘油、檸檬酸、檸檬酸丁酯、環(huán)氧大豆油等中的一種或者兩種及以上的混 合物； 所述抗靜電劑為永久性抗靜電劑，具體可以列舉出PELESTAT-230、PELESTAT-6500、 SUNNICO ASA-2500中的一種或者兩種及以上的混合物； 所述脫模劑為硅油、石蠟、白礦油、凡士林中的一種或者兩種及以上的混合物； 所述顏料為炭黑、黑種、鈦白粉、硫化鋅、酞青藍(lán)、熒光橙中的一種或者兩種及以上的混 合物。
[0025] 本發(fā)明所述鐵元素和銅元素的獲得途徑，可以通過在聚碳酸酯復(fù)合材料加工過程 中直接添加含鐵單質(zhì)或含鐵化合物和含銅化合物，含鐵單質(zhì)或含鐵化合物和含銅化合物的 加入量以使復(fù)合材料中鐵元素的含量達(dá)到〇· lppm-50ppm，銅元素的含量達(dá)到0 .Olppm-20ppm為適宜。
[0026] 本發(fā)明所述聚碳酸酯復(fù)合材料在樣條尺寸為12 · 6mm*3 · 2mm，長度大于100mm，溫度 為23°C的彎曲模量大于7000MPa。
[0027]本發(fā)明所述聚碳酸酯復(fù)合材料在樣條尺寸為12 · 6mm*3 · 2m*67mm，使用2 · 75J的擺 錘，溫度為23°C的缺口沖擊強(qiáng)度大于70 J/m。
[0028] 本發(fā)明所述聚碳酸酯復(fù)合材料在厚度為1.2mm，長寬為100mm*100mm的成型韌性為 A等級。
[0029] 本發(fā)明的聚碳酸酯復(fù)合材料不僅具有優(yōu)異的彎曲模量、沖擊強(qiáng)度和成型韌性，還 能兼顧填料帶來的剛性，且具有優(yōu)良的成型使用穩(wěn)定性和顏色穩(wěn)定性，可應(yīng)用于薄壁產(chǎn)品， 具有增強(qiáng)的特性，如筆記本電腦外殼，家用電器外殼等需要比較高的剛性的領(lǐng)域。
[0030] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果： 實(shí)驗驚訝地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明通過在復(fù)合材料中添加少量的含銅化合物和含鐵單質(zhì)或含鐵 化合物，以及減少或者避免其它含銅化合物和含鐵化合物的加入，將復(fù)合材料中銅元素的 含量控制在〇.〇lppm_20ppm，鐵元素的含量控制在0. lppm-50ppm，不僅可以避免對填料粉體 的預(yù)處理，而且還能穩(wěn)定體系中堿性離子，以及降低螺桿或其他金屬的代入導(dǎo)致顏色變深 以及性能損傷，使制得的聚碳酸酯復(fù)合材料具有明顯改善的成型韌性、彎曲