[发明专利]一种短切玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种短切玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯（PC）是一种分子结构特殊、综合性能优良的热塑性工程树脂。目前，它的应用迅速发展，在五大工程树脂中的应用中，排名第二，仅次于尼龙的应用。聚碳酸酯的分子链上含有苯环和碳酸脂结构，因此，其分子链的刚性非常大。由于聚碳酸酯的这种特殊的分子结构，决定了聚碳酸酯具有优良的抗冲击性能、耐热性、耐寒性能和良好的耐磨性能。玻璃纤维增强聚碳酸酯不仅提高了聚碳酸酯的力学性能和尺寸稳定性，还降低了聚碳酸酯的线膨胀系数和模塑收缩率，同时还克服了聚碳酸酯不耐应力开裂、疲劳强度等技术缺陷。从而，增强体玻璃纤维的加入，使得聚碳酸酯的性能更加优越，也扩宽了其应用范围。

然而，聚碳酸酯也存在着许多缺点，由于聚碳酸酯的刚性链结构，使它在加工过程中粘度较高，聚碳酸酯熔体的高粘度造成其加工流动性不佳，使得聚碳酸酯对玻璃纤维的浸润性差，而玻璃纤维在复合材料中长度保持0.3～0.6mm时才能保证材料的刚性，结果导致玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料玻璃纤维容易外漏，制品外观不好。目前，解决聚碳酸酯加工过程中粘度高的方法一般为：在配方中加入共聚聚酯树脂或低分子量树脂（流动改性剂），进而提高玻璃纤维的浸润性和材料的加工流动性。但是，这些方法对材料本身的力学性能损失较大，尤其是冲击性能的损失最大。

在本发明中，选择了环形对苯二甲酸丁二醇酯（CBT）与聚碳酸酯共混改性，提高聚碳酸酯的加工流动性。环形对苯二甲酸丁二醇酯与聚碳酸酯的相容性很好，极少的添加量，就可以大幅度提高聚碳酸酯的流动性，而且几乎不影响材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种短切玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法。

本发明通过在聚碳酸酯中加入短切玻璃纤维和偶联剂，制备短切玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，加入适量的环形对苯二甲酸丁二醇酯（CBT）与聚碳酸酯共混改性，环形对苯二甲酸丁二醇酯与聚碳酸酯的相容性很好，极少的添加量，就可以大幅度提高聚碳酸酯的流动性，而且几乎不影响材料的力学性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种短切玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，由包含以下重量份的组分制成：

所述的聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯。

所述的环形对苯二甲酸丁二醇酯分子式为：

优选环形对苯二甲酸丁二醇酯型号为CBT100。

所述的偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）或3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（KH570）。

所述的抗氧剂选自四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯（抗氧剂168）或β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）。

所述的润滑剂选自硅酮粉、TAF（改性乙撑双脂肪酸酰胺，苏州兴泰国光化学助剂有限公司）或RH-313A（季戊四醇硬脂酸酯，东莞市健行塑胶制品有限公司）中的一种。

所述的玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，长度为3.0～12.0mm。

一种上述短切玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按上述配比，称取以下重量份含量的各组分原料：100份干燥的聚碳酸酯、1～10份干燥的环形对苯二甲酸丁二醇酯、0.1～0.5份抗氧剂、0.2～1.0份润滑剂，将上述原料混合均匀；

（2）将0.02～1.0份偶联剂溶解在无水乙醇中，配制成偶联剂-乙醇溶液，利用喷雾法将溶液喷洒在15～75份玻璃纤维上，并将喷有偶联剂溶液的玻璃纤维在烘箱中干燥；

（3）将步骤（1）中混合料经上游喂料口，送入双螺杆挤出机，同时将步骤（2）中15～75份玻璃纤维经下游喂料口，送入双螺杆挤出机熔融挤出、造粒；

（4）将上述粒料干燥后，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能。

所述的步骤（1）中聚碳酸酯的干燥条件为：100～120℃烘箱中干燥6～10h；

所述的步骤（1）中环形对苯二甲酸丁二醇酯的干燥条件为：80～100℃烘箱中干燥8～12h。

所述的步骤（1）中混合的装置为高速混合机，混合时间为3～7min。