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一种PC复合材料及其制备方法和应用与流程

2022-03-05 10:30:16 来源:中国专利 TAG:
一种pc复合材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及工程塑料技术领域,具体涉及一种pc复合材料及其制备方法和应用。


背景技术:

2.聚碳酸酯(pc)是一种综合性能卓越的工程树脂,以其突出的冲击强度、尺寸稳定性、透明性、耐候性等特性,在汽车行业、电子电气、办公设备等领域内得到了普遍的应用。然而,聚碳酸酯材料硬度低、耐磨性差,故在应用于一些易磨损场景(如消费电子产品外壳)时通常需要对表面进行特殊处理(如喷涂处理),防止产品在使用过程中表面容易刮花、受损,但是由于聚碳酸酯分子链比较刚性,成型后内应力比较大,喷涂处理容易导致材料韧性变差,影响使用。
3.目前已有一些布艺类电子产品,如手机壳、音箱、无线充电板、数据线等,通过使用胶水粘接布料,或者使用布艺编织等方式,在产品表面包裹上一层布料(例如棉布、麻布、棉麻、涤纶或氨纶混织等),可起到保护产品、耐刮擦的作用,很好的解决pc材料耐磨性差、易磨损的问题,同时布料相对于塑料会具有更好的使用手感和更丰富的外观风格选择,能够满足市场对电子产品外观风格的多样化需求。但是这类产品需要再增加额外的布艺加工,效率低且成本高,无法满足广泛性使用要求;而且采用胶水粘接的方式,在使用过程中由于电子产品散发热量导致容易出现胶水老化、粘接性下降,使布料剥离起泡,影响产品使用和产品美观的问题。然而,现有的pc材料与布料的粘结性差,若不采用胶水无法将其与布料直接粘结,而布艺编制方式只适用于数据线等线条型产品,故对于手机壳、音箱等布艺产品目前只能采用胶水粘接的方式。由此可见,目前聚碳酸酯材料在布艺类电子产品的应用发展仍然是受到技术限制。


技术实现要素:

4.为了克服上述现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种pc复合材料,具有优异的布料粘结性能,可以通过与布料直接注塑成型工艺(即采用类似模内装饰工艺,将布料放置在模具内,再注射入pc复合材料,合模注塑成型),使布料直接粘附在产品表面,实现材料与布料的直接粘结,且粘结强度高。
5.本发明的另一目的在于提供上述pc复合材料的制备方法。
6.本发明的再一目的在于提供上述pc复合材料物的应用本发明是通过以下技术方案实现的:一种pc复合材料,按重量份数计,包括以下组分:聚碳酸酯
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100份;聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯
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1-5份;增韧剂
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2-6份。
7.本发明所述增韧剂选自以甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯丙烯腈为壳、以聚丙烯酸酯或聚丙烯酸酯接枝有机硅组成为核的核-壳结构聚合物中的任意一种或几种;优选的,所述
增韧剂选自以甲基丙烯酸甲酯为壳、以聚丙烯酸酯或聚丙烯酸酯接枝有机硅组成为核的核-壳结构聚合物中的任意一种或几种;更优选的,所述增韧剂选自以甲基丙烯酸甲酯为壳、以聚丙烯酸丁酯接枝二甲基硅氧烷或聚丙烯酸辛酯为核的核-壳结构聚合物中的任意一种或几种。
8.本发明经研究发现,在聚碳酸酯材料中通过添加聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯和特定组分的核-壳结构增韧剂,能够显著改善材料的布料粘接性能和韧性。一般的,布料表面含有较多的羟基、胺基活性基团,聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯会与布料表面的羟基、胺基反应,且由于其分子链段柔顺性好,有较好的流动性,材料更容易与布料注塑成型,从而使材料能够与布料有效粘结,同时提高材料冲击强度;而所述增韧剂与聚碳酸酯具有较好的相容性,其属于柔性分子,在与布料注塑过程中链段容易进入布料的微小空隙,能够进一步提高材料与布料粘结强度;通过二者协同作用,使材料的布料粘结性能和韧性得到有效提升。本发明所述的布料包括棉布、麻布、棉麻、涤纶或氨纶混织等。
9.优选的,所述聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯中的丙烯酸丁酯含量为20%-40%,丙烯酸缩水甘油酯含量为5%-10%。丙烯酸丁酯含量越高分子链越柔顺,有利于材料保持较高韧性,但丙烯酸丁酯含量过高会导致材料过软、损失材料刚性;丙烯酸缩水甘油酯含量过低,无法达到要求的布料粘结效果,丙烯酸缩水甘油酯含量过高,对材料的布料粘结性能提升不明显,而且反而会与聚碳酸酯的端基反应,使材料的粘度提高,不利于注塑。更优选的,所述聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯中的丙烯酸丁酯含量为 25%-30%,丙烯酸缩水甘油酯含量为6%-8%。
10.优选的,所述的聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝缩水甘油酯和增韧剂的重量比为0.5-2;更优选的,所述的聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝缩水甘油酯和增韧剂的重量比为0.6-1.4;进一步优选的,所述的聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝缩水甘油酯和增韧剂的重量比为0.8-1。
11.优选的,本发明所述的聚碳酸酯的数均分子量为15000-30000;更优选的,所述的聚碳酸酯的数均分子量为20000-25000。
12.根据材料性能需求,本发明所述的pc复合材料,按重量份数计,还包括0.2-1份抗氧剂;0.2-1份润滑剂。
13.优选的,所述抗氧剂选自酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的任意一种或几种;所述酚类抗氧剂选自β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯(商品名为抗氧剂1076)、四(甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(商品名为抗氧剂1010)或三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-甲基苯基)丙酸酯(商品名为抗氧剂245)中的任意一种或几种;所述亚磷酸酯抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(商品名为抗氧剂168)、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯(商品名为抗氧剂618)或季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)中的任意一种或几种。
14.优选的,所述润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯类、乙烯蜡、蒙旦蜡中的任意一种或几种。
15.本发明还提供上述pc复合材料的制备方法,包括以下步骤:按照配比,将各组分投入混合器中混合10-20分钟;混合均匀后投置于双螺杆挤出机中,熔融挤出,造粒,制得pc复合材料;其中,双螺杆挤出机温度设置为200-280℃。
16.本发明还提供上述pc复合材料在布艺类电子产品中的应用。优选的,可用于制备手机壳或音箱外壳等。
17.本发明可采用类似模内装饰工艺制得布料与pc复合材料直接粘合的布艺产品,即:将布料放置在模具内,再注射入pc复合材料,合模注塑成型。
18.具体的,可采用以下两种工艺:一种是把布料制作成循环滚筒卷状带,安装到注塑机和注塑模具内,注射入pc复合材料,合模注塑成型,全自动地循环带移动式生产出来,实现连续化生产;另一种是把布料经过成型机成型,再经过剪切后放置到注塑模具内,注射入pc复合材料,合模注塑成型生产出来的。
19.本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:本发明通过在聚碳酸酯材料中添加聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯,同时加入特定组分的核-壳结构增韧剂,能够显著提高材料与布料的粘结性能,同时保持良好的韧性。本发明的pc复合材料不需再另外加入粘结剂,通过与布料直接注塑成型工艺(即采用类似模内转印工艺,将布料放置在模具内,再注射入pc复合材料,合模注塑成型),即可使布料直接粘附在产品表面,实现材料与布料的直接粘结,且粘结强度高,同时保持较高的冲击强度(达到650j/m以上),能够满足实际应用过程中对产品韧性的要求。进一步拓宽了聚碳酸酯材料的应用,特别适用于制备布艺手机壳、布艺音箱外壳等布艺类电子产品。
具体实施方式
20.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
21.对本发明实施例及对比例所用的原材料做如下说明,但不限于这些材料:聚碳酸酯1:数均分子量为20000;三养3020pj;聚碳酸酯2:数均分子量为15000;出光fn1500;聚碳酸酯3:数均分子量为30000;三养3030pj;聚碳酸酯4:数均分子量为25000;三养2025pj;聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯1:丙烯酸丁酯含量为25%,丙烯酸缩水甘油酯含量为8%,阿科玛ax8700;聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯2:丙烯酸丁酯含量为30%,丙烯酸缩水甘油酯含量为6%,杜邦ptw;聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯3:丙烯酸丁酯含量为25%,丙烯酸缩水甘油酯含量为5%,阿科玛ax8750;聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯4:丙烯酸丁酯含量15%,丙烯酸缩水甘油酯含量为4.5%,阿科玛ax8820;增韧剂1:具有以甲基丙烯酸甲酯为壳、以聚丙烯酸丁酯接枝二甲基硅氧烷为核的核-壳结构三菱s-2001;增韧剂2:具有以聚苯乙烯丙烯腈为壳、以聚丙烯酸丁酯接枝二甲基硅氧烷为核的核-壳结构三菱srk200a;
聚碳酸酯3
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30 聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯13
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33332聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯2 3
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聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯3
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增韧剂1333
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334增韧剂2
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增韧剂3
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百格测试等级5b5b4b4b5b5b5b4b水煮测试无起泡无起泡无起泡无起泡无起泡无起泡无起泡无起泡缺口冲击强度j/m721715704725718666717680
表2:实施例9~16各组分配比(按重量份数计)及各项性能测试结果 实施例9实施例10实施例11实施例12实施例13实施例14实施例15实施例16聚碳酸酯1100100100100 100 100聚碳酸酯4
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100 100 聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯142.53.54 3 4聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯2
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5 4 增韧剂123.52.54
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3增韧剂2
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增韧剂3
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65 抗氧剂
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0.30.80.50.6润滑剂
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0.51.00.80.3百格测试等级5b4b5b5b5b4b5b5b水煮测试无起泡无起泡无起泡无起泡无起泡无起泡无起泡无起泡缺口冲击强度j/m660714699730723759748728
表3:对比例1~6各组分配比(按重量份数计)及各项性能测试结果 对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5对比例6聚碳酸酯1100100100100100100聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯1 3333/聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯43
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增韧剂13
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/3增韧剂4 3
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增韧剂5
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增韧剂6
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百格测试等级3b3b3b3b3b2b水煮测试无起泡起泡无起泡无起泡起泡起泡缺口冲击强度j/m685739589622668689
由上述实施例和对比例可以看出,本发明在聚碳酸酯材料中添加聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯,同时加入特定组分的核-壳结构增韧剂,能够显著提高材料与布料的粘结性能,可通过与布料直接注塑成型工艺,实现材料与布料的直接粘结,粘结强度高(经百格测试和水煮测试后仍能保持良好粘结),且具有较高的韧性(冲击强度能够达到650j/m以上)。
28.对比例1与实施例1比较,聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯的丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯含量不在要求范围内,百格测试等级仅达到3b,材料的布料粘结性能差。
29.对比例2/3/4与实施例1比较,使用其他类型的增韧剂,对于材料的布料粘接性能改善效果差,百格测试等级仅达到3b。
30.对比例5/6与实施例1比较,不添加聚乙烯-丙烯酸丁酯接枝丙烯酸缩水甘油酯或
不添加增韧剂,材料的布料粘结性能差,且韧性也较差。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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