一種聚碳酸酯復合材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子材料改性領域，具體涉及一種具有明顯改善的沖擊強度和成型 韌性，且長期性能穩定的聚碳酸酯復合材料。
【背景技術】
[0002] 聚碳酸酯PC具有優異的耐熱性和較高耐沖擊性，被廣泛應用于電氣/電子產品、汽 車部件等外部材料領域。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 改善材料的沖擊強度，目前有技術是通過添加抗沖擊改性劑來改善組合物的沖擊強度，但 是會影響產品的熱變形溫度以及流動性能，也有技術是通過填料的尺寸或者表面處理的選 擇來提高沖擊強度，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產品中會引起成型韌性驟降及成型使用穩定性的降低。
[0005] 本發明驚訝地發現，在含有填料的聚碳酸酯復合材料中，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處理，而且還能穩定體系中堿性離子，使制得的聚 碳酸酯復合材料具有明顯改善的沖擊強度和成型韌性，還能兼顧填料帶來的剛性，且長期 性能穩定。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于提供一種聚碳酸酯復合材料，通過在聚碳酸酯復合材料中添加 微量的鐵元素和銅元素，可以使制得的聚碳酸酯復合材料具有明顯改善的成型韌性、沖擊 強度和彎曲模量，還能兼顧填料帶來的剛性，且具有優良的成型使用穩定性和顏色穩定性。
[0007] 本發明是通過以下技術方案實現的： 一種聚碳酸酯復合材料，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 穩定性的降低。本發明通過在復合材料中添加少量的含銅化合物和含鐵單質或含鐵化合 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 處理，而且還能穩定體系中堿性離子，以及降低螺桿或其他金屬的代入導致顏色變深以及 性能損傷，使制得的聚碳酸酯復合材料具有明顯改善的成型韌性、彎曲模量和沖擊強度，還 能兼顧填料帶來的剛性，且具有優良的成型使用穩定性和顏色穩定性。含銅化合物的添加 量使復合材料中銅元素的含量控制在〇.〇lppm-20ppm為宜，含鐵單質或含鐵化合物的加入 量使復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，復合材料在生產以及加工過程中會發生降解，性 能產生衰減，同時顏色穩定性會下降。
[0009] 優選的，基于聚碳酸酯復合材料的總重量，鐵元素的重量含量為5ppm-40ppm，優選 為10ppm-30ppm，銅元素的重量含量為0 · 1 ppm-1 Oppm，更優選為1 ppm-5ppm。
[0010] 其中，所述鐵元素來源于含鐵單質或含鐵化合物，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結構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 領域所公知的方法去測定。將此重均分子量范圍內的聚碳酸酯作為改性組分，可以兼顧加 工流動性以及機械性能，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系數為2.0-4.0，？01系數為多分散指數，基于8?4聚碳 酸酯標準凝膠色譜法測定。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ASTM D1238 300°C在1.2kg負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，最終導致產品性能的不穩 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，產品的機械性能以及顏色穩定性在加工過程中容易受到熱以及氧的入侵導致失效。 [00 16]所述ABS是指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物，是通過本領域熟知的方法制備 的，可以通過乳液法或者溶液法進行制備，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，優選具有750nm-1250nm的平均粒度， 更優選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，產率較低，不能滿足工業化的要 求。
[0019] ABS共聚物的玻璃化轉變溫度大于25°C，優選大于70°C，更優選大于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] 根據不同的用途需要，本發明的聚碳酸酯復合材料還可以進一步包括0-20重量份 的抗氧化劑、光穩定劑、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、有機硅增韌劑中的一種或多種混合物。
[0024] 所述光穩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、熒光橙中的一種或者兩種及以上的混 合物。
[0025] 本發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合材料加工過程 中直接添加含鐵單質或含鐵化合物和含銅化合物，含鐵單質或含鐵化合物和含銅化合物的 加入量以使復合材料中鐵元素的含量達到〇· lppm-50ppm，銅元素的含量達到0 .Olppm-20ppm為適宜。
[0026] 本發明所述聚碳酸酯復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]本發明所述聚碳酸酯復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的缺口沖擊強度大于70 J/m。
[0028] 本發明所述聚碳酸酯復合材料在厚度為1.2mm，長寬為100mm*100mm的成型韌性為 A等級。
[0029] 本發明的聚碳酸酯復合材料不僅具有優異的彎曲模量、沖擊強度和成型韌性，還 能兼顧填料帶來的剛性，且具有優良的成型使用穩定性和顏色穩定性，可應用于薄壁產品， 具有增強的特性，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域。
[0030] 本發明與現有技術相比，具有如下有益效果： 實驗驚訝地發現，本發明通過在復合材料中添加少量的含銅化合物和含鐵單質或含鐵 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 的預處理，而且還能穩定體系中堿性離子，以及降低螺桿或其他金屬的代入導致顏色變深 以及性能損傷，使制得的聚碳酸酯復合材料具有明顯改善的成型韌性、彎曲