[发明专利]一种耐磨高刚性聚碳酸酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐磨高刚性聚碳酸酯复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。本发明所述产品刚性和强度较高，具有优异的弯曲模量和冲击强度，同时耐磨性远优于现有聚碳酸酯复合材料，不会出现明显掉粉现象。本发明还提供了该产品的制备方法及其在电子器件零部件制备中的应用。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种耐磨高刚性聚碳酸酯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)是一种性能优异的工程塑料，其机械强度高、耐冲击韧性好、尺寸稳定、耐热性和电绝缘性好，被广泛应用于电子电气、家电、OA、电动工具、蓄电池、充电桩、笔记本电脑等行业和产品中，然而聚碳酸酯也存在耐磨性能差的缺陷，表面极易被刮伤。

随着材料轻量化需求，聚碳酸酯材料被期望用于取代金属材料做齿轮、轴承、滑轮、机械泵转子等机器零部件，但这不仅要求材料具有良好的耐摩擦性能，同时还要求材料具有优异的力学强度和刚性(模量)，成型性能好。

现有技术常采用玻璃纤维来提升聚碳酸酯材料的力学强度和模量，使其能用于制备结构件，但玻纤的引入会增加复合材料的摩擦和磨损，使聚碳酸酯的缺陷进一步放大，同时玻纤之间也会发生一定的摩擦，这两种情况均可能使聚碳酸酯材料在使用时的耐磨性不足，容易发生掉粉现象。一些表面经过特殊处理的耐磨玻纤虽然能改善耐摩擦性，但由于对玻纤表面结构的破坏及处理，又会降低玻纤对产品的增刚效果，其制备的复合材料的力学强度和模量偏低。

另一方面，通过加入摩擦系数较小的润滑助剂，比如聚四氟乙烯(PTFE)树脂、二硫化钼、石墨、硅油等，虽然可降低产品的摩擦磨损概率，但同时也会对产品的加工性能有所影响。其中，聚四氟乙烯(PTFE)由于自润滑性，耐磨性能好，不挥发，能改善聚合物表面提供持久的滑感，降低摩擦系数，提高耐磨、耐刮擦性能等；但由于其流动性差，很难在体系中混合均匀，从而材料性能差。而在实际材料使用过程中，对材料的耐磨要求，主要需要制件接触件结构间的相互干扰小，比如要求材料间不能有摩擦掉粉，但其严重程度与摩擦系数没有直接的对应关系，也就是说单纯采用润滑助剂得到的产品低摩擦系数并不能带来低掉粉程度，产品实际上并不耐磨。

发明内容

基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种耐磨高刚性聚碳酸酯复合材料，该产品刚性和强度较高，具有优异的弯曲模量和冲击强度，同时耐磨性远优于现有聚碳酸酯复合材料，不会出现明显掉粉现象。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种耐磨高刚性聚碳酸酯复合材料，包括以下重量份的组分：

聚碳酸酯100份、玻璃纤维8～40份、聚四氟乙烯5～15份以及钛白粉0.5～2份；

所述玻璃纤维的集束率≤12％。

本发明所述耐磨高刚性聚碳酸酯复合材料的组分中，发明人采用特定低集束率(用于表征纤维材料的集束性)的玻璃纤维分散在聚碳酸酯树脂当中，玻璃纤维之间本身的摩擦掉粉概率显著减少，而采用钛白粉这种细腻、润滑度高且强度较大的粉体对其进行搭配，可进一步降低玻璃纤维的取向性，抑制玻璃纤维之间的摩擦破裂，并且提升产品的刚性和强度；另一方面，组分中的特定含量的聚四氟乙烯可在玻璃纤维和聚碳酸酯之间穿插，在玻璃纤维的分散摩擦下容易被碾压变形并按照滑动方向迁移至玻璃纤维的表面，形成一层低物理极性的保护膜，避免玻璃纤维的外漏，减少玻璃纤维与外界摩擦进而掉粉的概率，而自身也因为玻璃纤维的穿插效应在加工或产品使用时不会破碎成粒，同时因膜层中分散有钛白粉，膜层的稳定性较高。

另一方面，钛白粉的添加含量不能过量，否则产品的强度将会显著下降，同时也会引起产品的耐摩擦性能变差，出现掉粉现象。