一种聚碳酸酯组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于工程塑料技术领域，尤其是涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种常用的工程塑料，具有较好的材料韧性，广泛应用于汽车，家电等领域。但由于聚碳酸酯分子中间存在一个酯基结构，导致其材料的表面能较高，应用过程中容易吸附空气中的灰尘与污物，使其表面不耐脏，同时由于其表面硬度低，擦拭的时候极易造成擦伤等外观问题。
目前，在PC的应用中，主要通过添加纤维状填料来提高PC组合物的尺寸稳定性和刚性，但一般的纤维状填料在加工过程中会添加一些助剂来改善玻纤的团聚性能，这些助剂在一定程度上也会提高组合物的表面能，从而降低了材料的抗污能力。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种聚碳酸酯组合物及其制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：
聚碳酸酯%2080-95份，
玻璃纤维填料%205-20份，
表面能改善剂%201-5份。
优选的，所述的组合物由包括如下重量份的原料制成：
聚碳酸酯%2080-95份，
玻璃纤维填料%205-20份，
表面能改善剂%201-5份。
进一步，所述的玻璃纤维填料为粗纺纤维、长玻璃纤维或短玻璃纤维中的至少一种；优选的，所述的玻璃纤维填料为M-玻璃、E-玻璃、A-玻璃、S-玻璃、R-玻璃或C-玻璃中的至少一种；优选的，所述的玻璃纤维填料为E-玻璃、A-玻璃或C-玻璃中的至少一种。所述玻璃纤维填料可以是经过浆料和粘合促进剂进行表面处理，也可以是对表面部分覆盖处理，还可以是表面不进行任何处理。
进一步，所述的玻璃纤维填料的直径为1-25um；优选的，所述的玻璃纤维填料的直径为2-20um；优选的，所述的玻璃纤维填料的直径为4-15um。
进一步，所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯或支化聚碳酸酯中的至少一种；优选的，所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
进一步，所述的聚碳酸酯的粘均分子量为13000-40000；优选的，聚碳酸酯的粘均分子量为16000-28000。
进一步，所述的表面能改善剂为数均分子量在1000-50000之间的含硅化合物或数均分子量在400000-2000000之间的含硅化合物；所述的数均分子量在1000-50000之间的含硅化合物为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油或其低聚物中的至少一种；所述的数均分子量在400000-2000000之间的含硅化合物为聚二甲基硅氧烷。
进一步，所述的聚碳酸酯组合物还包括其他助剂，所述的其他助剂为热稳定剂或抗氧剂中的至少一种。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维状填料灼烧后冷却至常温，将聚碳酸酯、灼烧后的纤维状填料进行预烘干备用；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
所述的步骤(1)中灼烧步骤的温度为650℃，时间为20分钟；所述的步骤(1)中的烘干的温度为120-130℃，时间为4-6小时；所述的步骤(2)中的双螺杆挤出机的温度为180-280℃；所述的步骤(2)中的抽真空位于输料段的末端、熔融段的前端或计量段部分中的至少一种。
本发明通过对纤维状填料的烧蚀，使其表面张力较大幅度的降低，这样可以降低纤维状填料和PC树脂的结合能力，在收到外力冲击时，易使玻纤和树脂玻璃，吸收更多的冲击能量，提高材料的冲击强度；同时玻纤表面张力的下降，会使材料表面张力下降，从而提高材料的抗污能力，进一步的表面能改善剂的加入将进一步的降低材料的表面能，使材料的表面能进一步的降低。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的聚碳酸酯组合物及其制备方法通过对玻纤进行烧蚀处理，使玻纤表面张力较大幅度的降低，使玻纤和树脂的结合力大幅下降，受冲击力时，玻纤和树脂可以有效的剥离，使材料吸收冲击能量的能力提高，有效提高材料的实际冲击强度；同时玻纤表面张力的下降，会使聚碳酸酯组合物的表面张力下降，从而提高了材料的抗污能力；进一步的含硅化合物的加入，由于含硅化合物本身具有较低的表面能，分子量小的含硅化合物容易迁移到组合物的表面，形成膜状阻隔层；根据相似相容原理，分子量大的含硅化合物会富集于阻隔膜的下层，起到更持久、有效的阻隔作用，使得组合物的表面能大幅降低。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
本发明所述的实施例中各性能的测试标准或方法：
聚碳酸酯组合物表面张力的测试方法：将改性得到材料注塑成100mm*100mm*2mm的方板，然后表面接触角方式测试材料表面张力，具体公式为γsv＝γsl+γlv×cosθe；
拉伸强度的测试方法：ISO527；
冲击强度的测试方法：ISO180，23℃；
多次冲击抗击性的测试方法：采用2.75J，摆锤冲击高度设定为49cm，然后采用N大于1次的反复冲击，记录样条被冲断的次数，次数越多韧性越好；
本发明所述的实施例中聚碳酸酯选择韩国LG的1300-10NP；玻璃纤维填料选择山东泰山(实施例采用烧蚀后的玻纤，对比例采用未处理的玻纤与灼烧后的玻纤)，直径为13um；含硅化合物A选择广州汇硅的O-SO9；含硅化合物B选择瓦克的L5-4。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯92份，玻璃纤维5份，含硅化合物A%200.6份，含硅化合物B%202.4份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维状填料灼烧后冷却至常温，将聚碳酸酯、灼烧后的纤维状填料进行预烘干备用，灼烧的温度为650℃，时间为20分钟，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
实施例2
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯87份，玻璃纤维10份，含硅化合物A%200.9份，含硅化合物B%202.1份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维状填料灼烧后冷却至常温，将聚碳酸酯、灼烧后的纤维状填料进行预烘干备用，灼烧的温度为650℃，时间为20分钟，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
实施例3
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯76份，玻璃纤维20份，含硅化合物A%201.2份，含硅化合物B%202.8份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维状填料灼烧后冷却至常温，将聚碳酸酯、灼烧后的纤维状填料进行预烘干备用，灼烧的温度为650℃，时间为20分钟，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
实施例4
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯76份，玻璃纤维10份，含硅化合物A%201.6份，含硅化合物B%202.4份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维状填料灼烧后冷却至常温，将聚碳酸酯、灼烧后的纤维状填料进行预烘干备用，灼烧的温度为650℃，时间为20分钟，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
实施例5
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯75份，玻璃纤维20份，含硅化合物A%201.5份，含硅化合物B%203.5份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维状填料灼烧后冷却至常温，将聚碳酸酯、灼烧后的纤维状填料进行预烘干备用，灼烧的温度为650℃，时间为20分钟，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
实施例6
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯73.8份，玻璃纤维20份，含硅化合物A%200.4份，含硅化合物B%201.6份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维状填料灼烧后冷却至常温，将聚碳酸酯、灼烧后的纤维状填料进行预烘干备用，灼烧的温度为650℃，时间为20分钟，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
对比例1
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯93份，未处理的玻璃纤维5份，含硅化合物A%200.6份，含硅化合物B%202.4份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯、纤维状填料进行预烘干备用，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
对比例2
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯93份，灼烧的玻璃纤维5份，含硅化合物A%202份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维状填料灼烧后冷却至常温，将聚碳酸酯、灼烧后的纤维状填料进行预烘干备用，灼烧的温度为650℃，时间为20分钟，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
对比例3
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯84份，灼烧的玻璃纤维10份，含硅化合物A%203份，含硅化合物B%203份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维状填料灼烧后冷却至常温，将聚碳酸酯、灼烧后的纤维状填料进行预烘干备用，灼烧的温度为650℃，时间为20分钟，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
对比例4
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯86份，灼烧的玻璃纤维10份，含硅化合物B%204份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维状填料灼烧后冷却至常温，将聚碳酸酯、灼烧后的纤维状填料进行预烘干备用，灼烧的温度为650℃，时间为20分钟，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
对比例5
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯75份，灼烧的玻璃纤维20份，含硅化合物A%200.5份，含硅化合物B%204.5份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维状填料灼烧后冷却至常温，将聚碳酸酯、灼烧后的纤维状填料进行预烘干备用，灼烧的温度为650℃，时间为20分钟，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
对比例6
一种聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯76份，未处理的玻璃纤维20份，含硅化合物A%201.6份，含硅化合物B%202.4份。
所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯、纤维状填料进行预烘干备用，烘干的温度为120℃，时间为5小时；
(2)将预烘干的聚碳酸酯、表面能改善剂混合均匀，得到混预混料，然后将纤维状填料侧喂加入；
(3)将所述的预混料与纤维状填料分别加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区240℃，二区245℃，三区255℃，四区255℃，五区260℃，六区240℃，七区240℃，八区245℃，九区245℃，十区260℃，主机转速250-600转/分钟，双螺杆挤出机设置至少1个抽真空，熔融后的物料通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到所述的聚碳酸酯组合物。
实施例1-6与对比例1-6得到的聚碳酸酯组合物的测试结果如表1-2所示。
表1实施例1-6的具体配比(重量份)及其测试性能结果
表2对比例1-6的具体配比(重量份)及其测试性能结果
从表1的实施例和对比例的比较可以看出：本发明选用在聚碳酸酯组合物配方中通过玻纤的预处理和表面能处理剂的加入，显著提高了材料的抗冲击性能，更大程度发挥了PC材料的刚韧平衡的特点；同时制备得到的材料的表面张力大幅度的下降，材料的抗污能力得到了很大的改善，增加了材料的适用性和实用性。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
