专利名称：木(竹)粉/pc/pe合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子复合材料领域，特别是涉及用木(竹)粉/PC/PE制造的合金。
背景技术：
聚碳酸酯(PC)是一种综合性良好的热塑性工程塑料，具有良好的尺寸稳定性和 宽广的使用温度，具有高的低温冲击性能，但PC存在熔体粘度大、加工流动性差、加工成型 困难、容易产生应力开裂、耐溶剂性差等缺点。PC与PE共混，可以使各组分材料性能互补，但是，PE是非极性结晶性聚合物，而PC 是极性无定形聚合物，彼此的形态、结构、熔解度参数等差异很大，导致相界面作用力弱，在 受外力作用时，体系中的缺陷容易在界面发展成裂纹而导致材料破坏。四川大学杨鸣波发 表了《EAA大分子反应原位增容PC/PE共混体系的形态、结构与性能》的论文，通过添加催化 剂氧化二丁基锡(DBTO)和乙烯丙烯酸共聚物EAA相容树脂，解决了 PC与PE体系相容共混 问题。PC/PE合金的加工温度为220-240°C，木粉变黄和变性温度120°C，分解温度为 170°C，竹粉变黄和变性温度145°C，分解温度为180°C，因此，木(竹)粉不满足PC/PE合金 加工温度的要求，在PC/PE合金加工温度下出现挥发、变色、变质，分解现象。上述技术没有涉及在PC/PE合金材料中添加木(竹)粉形成木(竹)粉/PC/PE 三元合金问题，没有解决木(竹)粉在PC/PE合金加工温度下出现变色、变质，降低合金性 能问题。没有通过添加玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片解决木(竹)粉/PC/PE合金线收 缩系数大问题和提高木(竹)粉/PC/PE合金抗冲击性能问题和提高阻燃性能问题。没有 通过添加金属鳞片使PC/PE合金具有防磁功能问题。
发明内容
本发明的目的是1、通过在PC/PE合金中添加木(竹)粉，提高PC/PE合金材料的 保温性能，降低PC/PE合金材料的线膨胀系数，添加的木(竹)粉还有防止PC/PE合金裂纹 扩展的功能和减轻PC/PE合金重量，降低成本。2、在PC/PE合金中添加玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片，通过鳞片玻璃或金属鳞 片在PC/PE合金中的层叠分布结构，降低PC/PE合金材料的线膨胀系数，提高PC/PE合金材 料的阻燃性能。3、在PC/PE合金中添加催化剂氧化二丁基锡(DBTO)和乙烯丙烯酸共聚物EAA 或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA，使不相容的PC和PE树脂通过乙烯丙烯酸共聚物EAA或 乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA形成PC和PE树脂相容体系，通过添加催化剂氧化二丁基锡 (DBTO)，加速EVA和PC和PE树脂相互间的反应速度。4、通过在木(竹)粉表面包裹PE聚乙烯及玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片表面 包裹PE聚乙烯，改善木(竹)粉及玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片与PC/PE合金材料的界 面结合，提高PC/PE合金的抗冲击性能。
5、通过在木(竹)粉表面包裹PE聚乙烯，通过PE聚乙烯温度升高时的吸热效应， 降低木(竹)粉的表面温度，通过螺杆挤出机一段、二段低温区和三段、四段、五段高温区设 置，减少木(竹)粉与高温熔融状态PC/PE合金材料的接触时间，解决木(竹)粉加入高温 PC/PE合金材料中出现的木(竹)粉变色、变质问题。本发明要解决的技术问题是提供由木(竹)粉/PC/PE组成的合金材料，相应的， 本发明还提供木(竹)粉/PC/PE合金材料的制造方法。一种添加木(竹)粉/PC/PE合金，包括木(竹)粉，PC聚碳酸酯，PE聚乙烯，偶 联剂，增容剂，催化剂，抗氧剂，发泡剂，阻燃剂，润滑剂，紫外线吸收剂，PC/PE合金中加入重 量配比为10份-60份木(竹)粉。一种添加木(竹)粉/PC/PE合金，包括木(竹)粉，PC聚碳酸酯，PE聚乙烯，偶 联剂，增容剂，催化剂，抗氧剂，发泡剂，阻燃剂，润滑剂，紫外线吸收剂，PC/PE合金中加入重
量配比为10份-30份木(竹)粉和加入重量配比为5份-20份玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片或钙粉。
本发明提出的木(竹)粉/PC/PE合金材料一种方案，其组成重量配比为(份)
木(竹)粉20份-40份
PC聚碳酸酯5份-50份
PE聚乙烯20份-80份
相容剂5份-40份
催化剂1-5份
偶联剂0. 5-3 份
抗氧剂0. 5-2 分
发泡剂0. 5-3 份
润滑剂0. 5-1 份
阻燃剂1-4份
紫外线吸收剂0. 5-2 份。
本发明提出的木(竹)粉/ZPC/PE合金材料另一种方案，其组成重量配比为(份)
木(竹)粉20份-40份
玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片或钙粉5份-20份
PC聚碳酸酯5份-50份
PE聚乙烯20份-60份
相容剂5份-40份
催化剂1-5份
偶联剂0. 5-3 份
抗氧剂0. 5-2 分
发泡剂0. 5-3 份
润滑剂0. 5-1 份
阻燃剂1-4份
紫外线吸收剂0. 5-2 份。
其中所述的偶联剂为木塑偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、铝-钛复合酯偶联剂。其中所述的催化剂为氧化二丁基锡(DBTO)。其中所述的相容剂为MBS(甲基丙酸酯-丁二烯-笨乙烯)，乙烯丙烯酸共聚物 EAA,乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA。其中所述的紫外线吸收剂为氧化铈、氧化钛、金红石型与锐钛型氧化钛组成的混
合氧化钛。一种木(竹)粉/PC/PE合金的制备方法，包括如下步骤一、木(竹)粉的处理木(竹)粉在高速混合机(预热物料温度达到100_115°C ) 中搅拌烘干10-15分钟，抽湿，使木(竹)粉含水量低于0.3份，加入木(竹)粉偶联剂混 合3-5分钟，加入PE聚乙烯树脂，混合3-5分钟，使PE聚乙烯树脂包裹在木(竹)粉表面， 将高速混合机中的木(竹)粉混合料放入冷混机中混合冷却30-50°C后出料备用。二、PE/PC混合料的配制将60%催化剂氧化二丁基锡(DBTO)与PC放入高速混合 机中混合，温度达到60°C时，加入乙烯丙烯酸共聚物EAA或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA和加 入干燥的PE粉和40%催化剂氧化二丁基锡(DBTO)继续混合，温度达到80°C后，加入抗氧 剂、紫外线吸收剂、发泡剂、润滑剂、阻燃剂和经处理备用的混合木(竹)粉，混合5-10分钟 后，将高速混合机中的混合料放入冷混机中冷混冷却30-50°C后出料备用。三、在双螺杆挤出机上将混合均勻的材料挤出造粒或挤出成型，挤出机温度为 机头 200-220°C，一段 80-100°C，二段 120-140°C，三段 180-200°C，四段 200-220°C，五段 220-240 0C，模具末端水冷却。另一种木(竹)粉/PC/PE合金的制备方法，包括如下步骤一、玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片处理将玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片加 入高速混合机混合，喷入分散剂，混合温度达到100°c时，加入硅烷偶联剂，混合3-5分钟 后，加入PE聚乙烯树脂，继续混合，使PE聚乙烯树脂包裹在玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞 片表面，温度达到115°C后，出料备用。二、木(竹)粉处理木(竹)粉在高速混合机(预热物料温度达到100_115°C )中 搅拌烘干10-15分钟，抽湿，使木(竹)粉含水量低于0.3份，加入木塑偶联剂，混合2-3分 钟后，加入PE聚乙烯继续混合，使PE聚乙烯树脂包裹在木(竹)粉表面，温度达到120°C后， 加入予混合的玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片，混合3-5分钟，将高速混合机中的木(竹) 粉和玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片混合料放入冷混机中混合冷却30-50°C后出料备用。三、PE/PC混合料的配制将60 %催化剂氧化二丁基锡(DBTO)与PC放入高速混合 机中混合，温度达到60°C时，加入乙烯丙烯酸共聚物EAA或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA和加 入干燥的PE粉和40%催化剂氧化二丁基锡(DBTO)继续混合，温度达到80°C后，抗氧剂，紫 外线吸收剂，发泡剂，润滑剂，阻燃剂和加入经处理备用的木(竹)粉和玻璃纤维或鳞片玻 璃或金属鳞片混合料，混合5-10分钟后，将高速混合机中的混合料放入冷混机中冷混，冷 却到30-50°C后出料备用。四、在双螺杆挤出机上将混合均勻材料挤出造粒或挤出成型，挤出机温度为机 头 200-220 °C，一段 80-100 °C, 二段 120-140 °C，三段 180-200 °C,四段 200-220 °C，五段 220-240 0C，模具末端水冷却。上述配方或加工方法中可以取消发泡剂组分，制造成非发泡木(竹)粉/PC/PE合
6金 ο上述加工方法中高速混合机中的混合时间，伴随混合材料数量增大，混合时间可以适当增加。本发明的优点是1、通过在PC/PE合金中添加木(竹)粉，提高PC/PE合金材料 的保温性能，降低PC/PE合金材料的线膨胀系数，防止PC/PE合金裂纹扩展。2、在PC/PE合金中添加玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片，降低PC/PE合金材料的 线膨胀系数，提高PC/PE合金材料的阻燃性能。3、通过在木(竹)粉表面包裹PE聚乙烯，通过PE聚乙烯温度升高时的吸热特性和 低导热特性，使包裹木(竹)粉表面的PE聚乙烯局部温度低于螺杆挤出机桶内同一截面熔 融体温度，通过螺杆挤出机一段、二段低温区和三段、四段、五段高温区设置，减少木(竹) 粉与高温PC/PE合金材料的接触时间，解决木(竹)粉加入高温PC/PE合金材料中出现的 木(竹)粉变色、变质问题。
具体实施例方式为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明做进一步详述。实施例1 配方木(竹)粉20份、木塑偶联剂0. 6份、PC聚碳酸酯20份、乙烯丙烯酸共聚 物EAAlO份、催化剂氧化二丁基锡(DBTO) 1. 5份、HDPE聚乙烯60份、抗氧剂1010 1份、AC 发泡剂1份、硅树脂阻燃剂1份、氧化铈紫外线吸收剂1份。混合工艺一、木(竹)粉的处理木(竹)粉20份在高速混合机(预热物料温度达到 100-115°C)中搅拌烘干10-15分钟，抽湿，使木(竹)粉含水量低于0.3份，加入木(竹) 粉偶联剂混合3-5分钟，加入30份HDPE聚乙烯树脂，混合3_5分钟，使PE聚乙烯树脂包裹 在木(竹)粉表面，将高速混合机中的木(竹)粉混合料放入冷混机中混合冷却30-50°C后 出料备用。二、HDPE/PC混合料的配制将1份催化剂氧化二丁基锡(DBTO)与20份PC聚碳酸 酯放入高速混合机中混合，温度达到60°C时，加入10份干燥的乙烯丙烯酸共聚物EAA和30 份HDPE粉和0.5份催化剂氧化二丁基锡(DBTO)继续混合，温度达到80°C后，加入1份抗 氧剂1010，1份氧化铈紫外线吸收剂，1份AC发泡剂，1份硅树脂阻燃剂和经处理备用的混 合木(竹)粉，混合5-10分钟后，将高速混合机中的混合料放入冷混机中冷混冷却30-50°C 后出料备用。三、在双螺杆挤出机上将混合均勻的材料挤出造粒或挤出成型，挤出机温度为 机头 200-220°C，一段 80-100°C，二段 120-140°C，三段 180-200°C，四段 200-220°C，五段 220-240 0C，模具末端水冷却。实施例2 配方木(竹)粉20份、木塑偶联剂0. 6份、玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片或 钙粉5份、硅烷偶联剂1份、聚丙烯酸酯分散剂1份、PC聚碳酸酯20份、乙烯丙烯酸共聚物 EAAlO份、催化剂氧化二丁基锡(DBTO) 1. 5份、HDPE聚乙烯65份、抗氧剂1010 1份、AC发 泡剂1份、硅树脂阻燃剂1份、氧化铈紫外线吸收剂1份。
混合工艺一、玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片或钙粉处理将玻璃纤维或鳞片玻璃或金属 鳞片或钙粉加入高速混合机混合，喷入1份聚丙烯酸酯分散剂，混合温度达到100°c时，加 入硅烷偶联剂，混合3-5分钟后，加入10份HDPE聚乙烯树脂，继续混合，使HDPE聚乙烯树 脂包裹在玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片表面，温度达到115°C后，出料备用。二、木(竹)粉的处理木(竹)粉20份在高速混合机(预热物料温度达到 100-115°C)中搅拌烘干10-15分钟，抽湿，使木(竹)粉含水量低于0.3份，加入木(竹) 粉偶联剂，混合3-5分钟，加入30份HDPE聚乙烯树脂，混合3_5分钟，使HDPE聚乙烯树脂 包裹在木(竹)粉表面，将高速混合机中的木(竹)粉混合料放入冷混机中冷却30-50°C后 出料备用。三、HDPE/PC混合料的配制将1份催化剂氧化二丁基锡(DBTO)与20份PC聚碳 酸酯放入高速混合机中混合，温度达到60°C时，加入10份干燥的乙烯丙烯酸共聚物EAA和 30份HDPE粉和0. 5份催化剂氧化二丁基锡(DBTO)继续混合，温度达到80°C后，加入1份 抗氧剂1010，1份氧化铈紫外线吸收剂，1份AC发泡剂，1份硅树脂阻燃剂和经处理备用的 混合木(竹)粉和玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片或钙粉，混合5-10分钟后，将高速混合 机中的混合料放入冷混机中冷混冷却30-50°C后出料备用。四、在双螺杆挤出机上将混合均勻的材料挤出造粒或挤出成型，挤出机温度为 机头 200-220°C，一段 80-100°C，二段 120-140°C，三段 180-200°C，四段 200-220°C，五段 220-240 0C，模具末端水冷却。实施例3:配方金属鳞片40份、硅烷偶联剂5份、聚丙烯酸酯分散剂4份、PC聚碳酸酯20 份、乙烯丙烯酸共聚物EAAlO份、催化剂氧化二丁基锡(DBTO) 1. 5份、HDPE聚乙烯65份、抗 氧剂1010 4份、硅树脂阻燃剂1份、氧化铈紫外线吸收剂1份。混合工艺一、金属鳞片处理将金属鳞片和4份聚丙烯酸酯分散剂加入高速混合机混合，混 合温度达到100°C时，加入5份硅烷偶联剂，混合3-5分钟后，加入40份HDPE聚乙烯树脂， 继续混合，使HDPE聚乙烯树脂包裹在金属鳞片表面，温度达到115°C后，出料备用。二、HDPE/PC混合料的配制将1份催化剂氧化二丁基锡(DBTO)与20份PC聚碳 酸酯放入高速混合机中混合，温度达到60°C时，加入10份干燥的乙烯丙烯酸共聚物EAA和 25份HDPE粉和0. 5份催化剂氧化二丁基锡(DBTO)继续混合，温度达到80°C后，加入1份 抗氧剂1010，1份氧化铈紫外线吸收剂，1份硅树脂阻燃剂和经备用的混合金属鳞片，混合 5-10分钟后，将高速混合机中的混合料放入冷混机中冷混冷却30-50°C后出料备用。三、在双螺杆挤出机上将混合均勻的材料挤出造粒或挤出成型，挤出机温度为 机头 200-220°C，一段 80-100°C，二段 120-140°C，三段 180-200°C，四段 200-220°C，五段 220-240 0C，模具末端水冷却。本实施例的优点是金属鳞片在PC/PE合金中的层叠分布结构，降低PC/PE合金材 料的线膨胀系数，提高PC/PE合金防磁功能。上述实施例配方中可以取消作为辅助助剂的抗氧剂、阻燃剂、润滑剂或紫外线吸 收剂，辅助助剂取消后，对应功能消失。
权利要求
1.一种添加木(竹)粉/PC/PE合金，包括木(竹)粉，PC聚碳酸酯，PE聚乙烯，偶联 剂，增容剂，催化剂，抗氧剂，发泡剂，阻燃剂，润滑剂，紫外线吸收剂，其特征是PC/PE合金 中加入重量配比为10份-60份木(竹)粉或PC/PE合金中加入重量配比为10份-30份木 (竹)粉和加入重量配比为5份-20份玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片或CaC03。
2.如权利要求1所述木(竹)粉/PC/PE合金，其特征是其组成重量配比为(份)木(竹)粉PC聚碳酸酯PE聚乙烯相容剂催化剂偶联剂抗氧剂发泡剂润滑剂阻燃剂紫外线吸收剂20份-40份 5份-50份 20份-80份 5份-40份 1-5份 0. 5-3 份 0. 5-2 分 0. 5-3 份 0. 5-1 份 1-4份 0. 5-2 份。
3.如权利要求1所述木(竹)粉/PC/PE合金，其特征是其组成重量配比为(份)木(竹)粉玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片或钙粉PC聚碳酸酯PE聚乙烯相容剂催化剂偶联剂抗氧剂发泡剂润滑剂阻燃剂紫外线吸收剂20份-40份 5份-20份 5份-50份 20份-60份 5份-40份 1-5份 0. 5-3 份 0. 5-2 分 0. 5-3 份 0. 5-1 份 1-4份 0. 5-2 份。
4.如权利要求1所述木(竹)粉/PC/PE合金，其特征是所述的偶联剂为木塑偶联剂、 硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、铝-钛复合酯偶联剂。
5.如权利要求1所述木(竹)粉/PC/PE合金，其特征是所述的催化剂为氧化二丁基 锡(DBTO)。
6.如权利要求1所述木(竹)粉/PC/PE合金，其特征是所述的相容剂为MBS(甲基 丙酸酯-丁二烯-笨乙烯)，乙烯丙烯酸共聚物EAA，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA。
7.如权利要求1所述木(竹)粉/PC/PE合金，其特征是所述的紫外线吸收剂为氧化 铈、氧化钛、金红石型与锐钛型氧化钛组成的混合氧化钛。
8.一种木(竹)粉/PC/PE合金的制备方法，包括如下步骤一、木(竹)粉的处理木(竹)粉在高速混合机(预热物料温度达到100-115°C )中搅拌烘干10-15分钟，抽湿，使木(竹)粉含水量低于0. 3份，加入木(竹)粉偶联剂混合 3-5分钟，加入PE聚乙烯树脂，混合3-5分钟，使PE聚乙烯树脂包裹在木(竹)粉表面，将 高速混合机中的木(竹)粉混合料放入冷混机中混合冷却30-50°C后出料备用。二、PE/PC 混合料的配制将60%催化剂氧化二丁基锡(DBTO)与PC放入高速混合机中混合，温度达 到60°C时，加入乙烯丙烯酸共聚物EAA或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA和加入干燥的PE粉 和40%催化剂氧化二丁基锡(DBTO)继续混合，温度达到80°C后，加入抗氧剂、紫外线吸收 剂、发泡剂、润滑剂、阻燃剂和经处理备用的混合木(竹)粉，混合5-10分钟后，将高速混 合机中的混合料放入冷混机中冷混冷却30-50 °C后出料备用。三、在双螺杆挤出机上将混 合均勻的材料挤出造粒或挤出成型，挤出机温度为机头200-220°C，一段80-100°C，二段 120-140°C，三段 180-200°C，四段 200-220°C，五段 220_240°C，模具末端水冷却。
9. 一种木(竹)粉/PC/PE合金的制备方法，包括如下步骤一、玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片或钙粉处理将玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片 或钙粉加入高速混合机混合，加入硅烷偶联剂，混合3-5分钟后，混合温度达到100°C时，加 入PE聚乙烯树脂，继续混合，使PE聚乙烯树脂包裹在玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片或钙 粉表面，温度达到115°C后，出料备用。二、木(竹)粉处理木(竹)粉在高速混合机(预热物料温度达到100-115°C)中搅 拌烘干10-15分钟，抽湿，使木(竹)粉含水量低于0. 3份，加入木塑偶联剂，混合2-3分钟 后，加入PE聚乙烯继续混合，使PE聚乙烯树脂包裹在木(竹)粉表面，温度达到120°C后， 加入予混合的玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片，混合3-5分钟，将高速混合机中的木(竹) 粉和玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片混合料放入冷混机中混合冷却30-50°C后出料备用。三、将60%催化剂氧化二丁基锡(DBTO)与PC放入高速混合机中混合，温度达到60°C 时，加入乙烯丙烯酸共聚物EAA或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA和加入干燥的PE粉和40% 催化剂氧化二丁基锡(DBTO)继续混合，温度达到80°C后，加入抗氧剂、紫外线吸收剂、发泡 剂、润滑剂、阻燃剂和加入经处理备用的木(竹)粉和玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片混合 料，混合5-10分钟后，将高速混合机中的混合料放入冷混机中冷混，冷却到30-50°C后出料四、在双螺杆挤出机上将混合均勻材料挤出造粒或挤出成型，挤出机温度为机 头 200-220 °C，一段 80-100 °C，二段 120-140 °C,三段 180-200 °C,四段 200-220 °C，五段 220-240 0C，模具末端水冷却。
10.如权利要求1、2和权利要求8、9所述木(竹)粉/PC/PE合金及其制造方法，其特 征是上述配方或加工方法中取消发泡剂组分，制造成非发泡木(竹)粉/PC/PE合金。
全文摘要
一种添加木(竹)粉/PC/PE合金，包括木(竹)粉，PC聚碳酸酯，PE聚乙烯，偶联剂，增容剂，催化剂，抗氧剂，发泡剂，阻燃剂，润滑剂，紫外线吸收剂，PC/PE合金中加入重量配比为10份-60份木(竹)粉或PC/PE合金中加入重量配比为10份-30份木(竹)粉和加入重量配比为5份-20份玻璃纤维或鳞片玻璃或金属鳞片或CaCO3。
文档编号C08K13/06GK102134341SQ20101010037
公开日2011年7月27日 申请日期2010年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者王广武 申请人:王广武