基于玄武巖纖維增強的PC復合材料及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術涉及塑膠原料領域，具體涉及一種基于玄武巖纖維增強的PC復合材料及其制備方法，基于玄武巖纖維增強的PC復合材料，包括以下重量份數(shù)的組分，PC?25?45份；玄武巖纖維10?30份；高嶺土4?6份；丙烯酸纖維10?15份；聚丙烯10?20份；增韌劑3?8份；潤滑劑1?2份；偶聯(lián)劑1?2份；相容劑2?6份。本發(fā)明專利技術彎曲強度高、拉伸強度高、沖擊強度好且化學性質穩(wěn)定、便于回收利用。

Basalt fiber reinforced PC composite material and preparation method thereof

The present invention relates to the field of plastic raw materials, in particular relates to a PC composite material and preparation method of basalt fiber reinforced PC based on basalt fiber reinforced composites based on weight comprises the following components, PC 25 45; 10 30 continuous basalt fiber; kaolin 4 6; acrylic acid 10 15 polypropylene fiber; 10 20; 3 toughening agent 8; 1 lubricant 2; coupling agent 1 2 copies; 6 copies of 2 compatibilizer. The invention has the advantages of high bending strength, high tensile strength, good impact strength, stable chemical property and easy recycling.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
基于玄武巖纖維增強的PC復合材料及其制備方法
本專利技術涉及塑膠原料領域，特別是涉及基于玄武巖纖維增強的PC復合材料及其制備方法。
技術介紹
聚碳酸酯(簡稱PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結構可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。PC工程塑料由于具有優(yōu)異的理化性質，而廣泛應用于各行各業(yè)，其三大應用領域是玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子、電器工業(yè)，其次還有工業(yè)機械零件、光盤、包裝、計算機等辦公室設備、醫(yī)療及保健、薄膜、休閑和防護器材等。在汽車工業(yè)中，聚碳酸酯具有良好的抗沖擊、抗熱畸變性能，而且耐候性好、硬度高，因此適用于生產(chǎn)轎車和輕型卡車的各種零部件，其主要集中在照明系統(tǒng)、儀表板、加熱板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保險杠等。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對汽車零部件要求越來越高，現(xiàn)有技術的聚碳酸酯已經(jīng)越來越無法滿足汽車工業(yè)對零部件強度的要求。因此，國內外出現(xiàn)了很多纖維增強改性樹脂，如通過玻璃纖維或碳纖維來增加聚碳酸酯的強度，但碳纖維雖然強度較高、熱穩(wěn)定性好，但比重大、易銹蝕、易損傷對偶，玻璃纖維雖然強度高、價格便宜，但在高溫時易熔化，會導致材料性能的下降。
技術實現(xiàn)思路
為解決上述問題，本專利技術提供一種彎曲強度高、拉伸強度高、沖擊強度好且化學性質穩(wěn)定、便于回收利用的基于玄武巖纖維增強的PC復合材料。本專利技術所采用的技術方案是：基于玄武巖纖維增強的PC復合材料，包括以下重量份數(shù)的組分，PC25-45份；玄武巖纖維10-30份；高嶺土4-6份；丙烯酸纖維10-15份；聚丙烯10-20份；增韌劑3-8份；潤滑劑1-2份；偶聯(lián)劑1-2份；相容劑2-6份。對上述技術方案的進一步改進為，所述玄武巖纖維為長徑比為1500的連續(xù)纖維。對上述技術方案的進一步改進為，所述偶聯(lián)劑為環(huán)氧樹脂E51和脂環(huán)族環(huán)氧復配上漿得到的KH-550。對上述技術方案的進一步改進為，所述潤滑劑為天然石蠟。對上述技術方案的進一步改進為，所述相容劑為苯乙烯與馬來酸酐的共聚物。對上述技術方案的進一步改進為，包括以下重量份數(shù)的組分，PC35份；玄武巖纖維20份；高嶺土5份；丙烯酸纖維12份；聚丙烯15份；增韌劑5份；潤滑劑1.5份；偶聯(lián)劑1.5份；相容劑5份。基于玄武巖纖維增強的PC復合材料的制備方法，包括以下步驟，a.取配方量的PC、玄武巖纖維、高嶺土、丙烯酸纖維、聚丙烯、增韌劑、潤滑劑、偶聯(lián)劑、相容劑，混合均勻；b.將步驟a中的各組分導入螺桿擠出機內進行擠出得到料條；c.對料條進行水冷、風干處理；d.取步驟c中冷卻干燥的料條進行切粒。對上述技術方案的進一步改進為，步驟b中，螺桿擠出機擠出溫度為190℃-230℃，螺桿轉速為160r/m-180r/m。本專利技術的有益效果為：1、一方面，本專利技術主要采用玄武巖纖維來增強PC強度，PC為熱塑性材料，相對于傳統(tǒng)的纖維增強熱固性材料，熱塑性樹脂可回收再利用，且工藝要求低，能休整成型后的制品，耐化學性能好；玄武巖纖維是一種高強、高模的無機礦物纖維，而且耐高溫，耐腐蝕等性能優(yōu)秀，是一種綠色無污染的理想材料，并且，玄武巖纖維抗拉強度突出，玄武巖纖維來能顯著增大PC的抗拉強度，制備的復合材料彎曲強度高、拉伸強度高、沖擊強度好且化學性質穩(wěn)定、便于回收利用。第二方面，本專利技術的復合材料中含有高嶺土、丙烯酸纖維、聚丙烯，其中，高嶺土與丙烯酸纖維進行反應生成核殼結構的復合粒子，然后該復合粒子與部分聚丙烯、聚碳酸酯進行共混形成混合改性母粒，再后再與余量的聚丙烯進行熔融共混，這樣能夠提高混合改性母粒與聚丙烯的形容性，各相分散均勻；核殼結構粒子對整個大分子起到了潤滑的作用，削弱了分子鏈之間的相互作用力，增加了材料的柔韌性的同時能夠提高物料的吸收沖擊能量，提高了共混物料抗沖擊性；配合聚碳酸酯粉末的添加，互配作用進一步提高了混合料的韌性、強度、剛性和熔體流動速率。第三方面，經(jīng)測試，本專利技術的復合材料熱穩(wěn)定性好、耐酸、耐堿，化學性質穩(wěn)定。2、玄武巖纖維為長徑比為1500的連續(xù)纖維，在復合材料中，采用；連續(xù)纖維，使得玄武巖纖維最小保留尺度較大，分散均勻，并且在復合材料內部，連續(xù)玄武巖纖維可形成纖維互相纏繞的三維網(wǎng)絡結構，使得纖維增強效應更加明顯，進一步有利于提高復合材料的強度。另外，纖維端部的應力集中點也是裂紋引發(fā)點，容易造成應力開裂，從而造成韌性下降。由于連續(xù)纖維復合材料樣品中的纖維最小保留長度較長，端部數(shù)量則會顯著減少，從而保持有較好的沖擊性能。3、偶聯(lián)劑為環(huán)氧樹脂E51和脂環(huán)族環(huán)氧復配上漿得到的KH-550，由于玄武巖纖維模量較高，PC樹脂把玄武巖纖維粘接起來后作為一個整體來承受載荷，如玄武巖纖維和PC的界面粘接強度不高，則復合材料的強度增強不明顯，因此，本專利技術中加入了偶聯(lián)劑，通過偶聯(lián)劑提高玄武巖纖維和PC之間的粘接強度，有利于提高復合材料整體的抗拉強度。本專利技術中偶聯(lián)劑選用環(huán)氧樹脂E51和脂環(huán)族環(huán)氧復配上漿得到的KH-550，KH-550水解反應后的基團能與玄武巖纖維表面吸水后生產(chǎn)的羥基穩(wěn)定結合，也能與PC樹脂結合，從而有效提高玄武巖纖維和PC的界面結合力，進一步有利于提高復合材料的彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度。4、潤滑劑為天然石蠟，潤滑劑的加入，對整個復合材料大分子起到潤滑作用，減小產(chǎn)品與外界的摩擦系數(shù)，天然石蠟與本專利技術的其他組分相容性好，且潤滑性能好，有利于減小摩擦，增加本專利技術的耐磨性能。5、相容劑為苯乙烯與馬來酸酐的共聚物，相容劑能與PC中的極性基團反應，提高PC和玄武巖纖維的粘接強度，進一步有利于提高復合材料的彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度。6、本專利技術的PC復合材料還含有增韌劑，增韌劑為高膠粉，高膠粉是苯乙烯、丙烯腈－丁二烯橡膠的核殼型聚合物，膠含量為55-70％，能有效改善PC的沖擊強度，進一步有利于提高復合材料的彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度。7、基于玄武巖纖維增強的PC復合材料，包括以下重量份數(shù)的組分，PC35份；玄武巖纖維20份；高嶺土5份；丙烯酸纖維12份；聚丙烯15份；增韌劑5份；潤滑劑1.5份；偶聯(lián)劑1.5份；相容劑5份。由于復合材料主要靠玄武巖纖維來承受載荷，若玄武巖含量較低，則纖維間會出現(xiàn)較大的交疊，增強效果差，若玄武巖含量高，會導致各組分混合不均勻，PC無法完全浸泡包裹玄武巖纖維，各組分間相容性較差，只有選用此配方，制備的復合材料，各組分的加入量為最合適的量，玄武巖纖維能在偶聯(lián)劑、相容劑、增韌劑、潤滑劑的作用下，玄武巖纖維能與PC緊密結合，且玄武巖纖維能均勻穩(wěn)定的分布于PC表面，從而最大限度的提高復合材料的強度。8、在制備基于玄武巖纖維增強的PC復合材料的過程中，擠出溫度過低時，高分子材料表現(xiàn)為剛性的固體形態(tài)，不能以熔融狀態(tài)存在，難于進行擠出成型，若溫度過高，超過220℃時，已超過PC樹脂的分解溫度，PC樹脂老化嚴重，不利于提高復合材料整體的強度。當溫度為220℃時，此時PC樹脂中分子鏈的自由運動增強，樹脂粘度減小，對玄武巖纖維的包裹作用降低，受到外力場的剪切和拉伸后，玄武巖纖維會產(chǎn)生一定的微小形變，玄武巖纖維平均纖維長度變長，增強效果更好，進一步有利于提高復合材料的彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度。螺桿轉速為160r/m-180r/m，若轉速過大，會導致復合材料所受剪切力大，玄武巖纖維被絞斷，平均纖維長本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
基于玄武巖纖維增強的PC復合材料，其特征在于：包括以下重量份數(shù)的組分，PC?25?45份；玄武巖纖維10?30份；高嶺土4?6份；丙烯酸纖維10?15份；聚丙烯10?20份；增韌劑3?8份；潤滑劑1?2份；偶聯(lián)劑1?2份；相容劑2?6份。

【技術特征摘要】
1.基于玄武巖纖維增強的PC復合材料，其特征在于：包括以下重量份數(shù)的組分，PC25-45份；玄武巖纖維10-30份；高嶺土4-6份；丙烯酸纖維10-15份；聚丙烯10-20份；增韌劑3-8份；潤滑劑1-2份；偶聯(lián)劑1-2份；相容劑2-6份。2.根據(jù)權利要求1所述的基于玄武巖纖維增強的PC復合材料，其特征在于：所述玄武巖纖維為長徑比為1500的連續(xù)纖維。3.根據(jù)權利要求2所述的基于玄武巖纖維增強的PC復合材料，其特征在于：所述偶聯(lián)劑為環(huán)氧樹脂E51和脂環(huán)族環(huán)氧復配上漿得到的KH-550。4.根據(jù)權利要求3所述的基于玄武巖纖維增強的PC復合材料，其特征在于：所述潤滑劑為天然石蠟。5.根據(jù)權利要求4所述的基于玄武巖纖維增強的PC復合材料，其特征在于：所述相容劑為苯乙烯與馬來酸酐的共聚物。...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：葉海勇，葉海軍，張宏偉，
申請(專利權)人：東莞市基一核材有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44