[发明专利]一种异氰酸酯改性玄武岩纤维-聚碳酸酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种异氰酸酯改性玄武岩纤维‑聚碳酸酯复合材料,包括如下重量份的原料：聚碳酸酯50～75份；玄武岩纤维20～40份；封端异氰酸酯2～8份；超分散剂0.3～2份；润滑剂0.2～1份；抗氧剂0.1～0.5份。本发明通过聚碳酸酯与玄武岩纤维共混的办法得到玄武岩纤维增强聚碳酸酯材料；通过丁酮肟对异氰酸酯进行封端处理，在共混时加入改性的异氰酸酯增强玄武岩纤维与聚碳酸酯的结合。本发明通过共混改性，显著提高了聚碳酸酯复合材料的机械性能，缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种异氰酸酯改性玄武岩纤维-聚碳酸酯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯无色透明，具有突出的抗冲击性和尺寸稳定性，优良的电绝缘性和机械强度，良好的耐候性，低的吸水率和较宽的使用温度(-60℃～120℃)，被广泛的应用于电子、电器、汽车、建筑等国民经济的各个领域。

聚碳酸酯分子由于它的主链上含有苯环和-O-结构，这使得聚碳酸酯分子链在拥有刚性的同时又兼具一定的柔顺性，因此聚碳酸酯它在力学性能上既具有优异的拉伸性能又具有突出的抗冲击性能。但由于其分子链的刚性较大，空间位阻高，产品熔体粘度较大，加工困难，而且耐溶剂性和耐磨损性较差，低温下易脆，容易产生应力开裂、缺口敏感性大、不耐溶剂、耐候性差等缺点，使的应用受限制于初级形态。改善最主要途径是增韧和增强，但由于增韧后的收缩率不稳定和刚性下降不适用于高精度和刚性强度要求高的壳体材料。

玄武岩纤维基本组分为SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Fe₂O₃、Na₂O和FeO，其中包含45％-52％的SiO₂，是增强聚合物基体的主要组分，它具有极高的模量及较好的断裂伸长率，其耐化学性好，价格低，无毒环保，易加工，同时它的制造挤出工艺比其它纤维都简单且高效节能。它的复合层压材料具有一种多孔的无纺布结构，可以防止碱、酸和紫外线的伤害。因此玄武岩纤维被广泛的应用于国防军工、航空航天、消防、环保、车船制造、石油化工、电力电子、体育、医疗以及土木工程等领域。

卢其勇等人通过玻璃纤维增强聚碳酸酯，充分利用各原料组分之间的协同作用，并对各原料组分含量进行优化处理，提高聚碳酸醋复合材料的抗冲击性、柔韧性、与金属片之间的粘结力和耐高低温应力开裂性能即具有模塑内嵌金属片时耐高低温应力开裂性能同时，解决了浮纤问题。黄险波等人制备得到的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料刚性增强的同时具有优异的导电性能，充分发挥了碳纤维自身的特性，增加了材料的适用性和实用性。

目前对于聚碳酸酯材料的纤维增强改性主要采用的是碳纤维和玻璃纤维材料进行改性处理，虽然改性效果较为显著，但碳纤维和玻璃纤维材料的生产成本高、环境污染大，这会在一定程度上限制聚碳酸酯的应用，因此采用具有优异的机械性能、不燃、耐高温、使用温度范围广、热振稳定性好、耐化学腐蚀性强、成本低、无毒无污染以及良好的隔音隔热性能等优点的玄武岩纤维材料来代替碳纤维和玻璃纤维对聚碳酸酯材料进行改性。

因此，针对聚碳酸酯基体与纤维的结合力不足，造成纤维增强效果较差的问题，通过开发一种新的改性的异氰酸酯来增强玄武岩纤维与聚碳酸酯共混后的粘结性，进而来增强聚碳酸酯的机械性能是非常必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种异氰酸酯改性玄武岩纤维-聚碳酸酯复合材料，本发明提供的复合材料耐老化性能好，同时机械性能好。

本发明提供了一种异氰酸酯改性玄武岩纤维-聚碳酸酯复合材料,包括如下重量份的原料：

优选的，所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯；所述聚碳酸酯分子量范围为25000～30000。

优选的，所述玄武岩纤维为长纤维。