专利名称：一种具有高冲击强度的玻纤增强聚碳酸酯树脂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子材料领域，具体地说，是一种具有高冲击强度的玻纤增强聚碳酸酯树脂及其制备方法。
背景技术：
聚碳酸酯(PC)是非结晶性工程塑料，具有优良的抗冲击强度、热稳定、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性及抗污染性。玻纤增强聚碳酸酯提高了聚碳酸酯的力学性能和刚性，线膨胀系数大大减少，尺寸稳定性大大提高，模塑收缩率显著降低，同时克服了聚碳酸酯不耐应力开裂和疲劳强度的缺陷。用于替代铝、锌等压铸领域的负荷件及尺寸要求极高的制品。可广泛用于机械、仪表、电气、电讯等工业产品中，例如制造电动工具外壳、电子计算机零件、飞机零件、宇航员头盔、自行车零件和其他对刚性、尺寸稳定、耐冲击有较高要求的零部件。玻纤增强聚碳酸酯树脂除了具有较好的刚性外，它对韧性也有一定的要求。根据研究发现，冲击强度在120J/M是玻纤增强聚碳酸酯树脂的脆韧转化点。然而，市场上的产品大多冲击在80-110J/M，这是因为PC对玻纤的浸润性非常差，两者界面作用力弱、不能很好的相容，所以玻纤增强聚碳酸酯材料增韧困难很大。就改善玻纤增强聚碳酸酯树脂的韧性而言的话，传统的看法是PC为刚性分子链，分子间作用力比较大，添加反应型增韧剂后，会造成应力集中，从而多倾向添加一些非反应活性的增韧剂，如丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物等。这样增韧，为物理增韧，效果有限。
中国专利文献CN101875772B公开了一种玻纤增强PC复合材料及其制备方法，按重量百分比由以下组分组成聚碳酸酯45-61%，饱和聚酯5-20%，增韧剂3-4%，热稳定剂0. 1-0. 3%，润滑剂0. 7-1. 1%，玻璃纤维25-35%，所述的增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯和马来酸酐的接枝P0E。中国专利文献CN101134839B公开了一种阻燃玻纤增强聚碳酸酯材料及其制备方法，由下述重量百分比的原材料配制而成(％):聚碳酸酯10-80，聚碳酸酯/催化剂8-40，溴系阻燃剂2-10，增韧剂4-10，抗氧剂0. 1-1，润滑剂0. 1-5，玻纤5_30，所述催化剂为碱性小分子物质，所述的增韧剂为丙烯酸酯类核壳共聚物。中国专利文献CN101875768A公开了一种耐老化玻纤增强聚碳酸酯组合物及其制备方法，由下述重量份的组分组成聚碳酸酯树脂20-70%，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10-35%，聚乙烯接枝物5-40%，玻纤增强剂10-30%，偶联剂0. 3-0. 5%，润滑剂0. 5-3%，抗氧剂0. 1-1. 0%，具有产品表面无浮纤，光泽性好，优良的机械性能、尺寸稳定性和耐热性，且耐沸水老化性能也有了很大的提高。但是关于一种具有高冲击强度的玻纤增强聚碳酸酯树脂目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种具有高冲击强度的玻纤增强聚碳酸酯树脂。本发明的再一的目的是，提供一种具有高冲击强度的玻纤增强聚碳酸酯树脂的制备方法。为实现上述目的，本发明采取的技术方案是一种具有高冲击强度的玻纤增强聚碳酸酯树脂，所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂主要包括以下重量份的原料组分
聚碳酸酯70-90，
增韧剂0. 1-2，
玻纤10-30，
助剂0-2，
所述的增韧剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。所述的苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，重均分子量为3-5万，甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为0. 5%-2%。所述的聚碳酸酯重均分子量为18000-25000，可以是脂肪族或芳香族。所述的聚碳酸酯是芳香族。所述的聚碳酸酯是双酚A型聚碳酸酯，采用光气法或酯交换法生产。所述的玻纤为直径8-12um、长度3_6_的短纤维。所述的助剂选自抗氧剂、内润滑剂、脱模剂、抗静电剂、稳定剂、染料和颜料中至少一种。为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤
(1)按照重量比称取所述原料；
(2)将聚碳酸酯、增韧剂和助剂在中速混合器中混合20min；
(3)将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融挤出，造粒。所述的双螺杆挤出机包括十个温控区，所述的温控1-2区的温度为200-280°C，温控3-4区的温度为200-280°C，温控5_6区的温度为200-280°C，温控7_8区的温度为200-280°C，温控 9-10 区的温度为 200-280°C。所述的双螺杆挤出机有两个抽真空处，其中一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。本发明优点在于
本发明的玻纤增强聚碳酸酯树脂，通过添加苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物来增韧，其中增韧剂主要特征为极低的分子量和极低的甲基丙烯酸缩水甘油酯含量，当添加到增强的聚碳酸酯体系后，分子间不会产生强烈的斥力，也就不会造成应力集中，从而在改善玻纤与聚碳酸酯相容的同时提高冲击强度。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式
作详细说明。一种具有高冲击强度的玻纤增强聚碳酸酯树脂，所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂主要包括以下重量份的原料组分
聚碳酸酯70-90，增韧剂o. 1-2，
玻纤10-30，
助剂0-2。需要说明的是，所述的聚碳酸酯(PC)重均分子量为18000-25000，可以是脂肪族或芳香族，优选芳香族，尤其优选双酚A型聚碳酸酯，光气法或酯交换法生产均可以。所述的增韧剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(SAG)，重均分子量为3-5万，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)含量为0. 5%-2%。所述的玻纤直径为8-12um、长度为3_6mm的短纤维。所述的助剂选自抗氧剂、内润滑剂、脱模剂、抗静电剂、稳定剂、染料和颜料中至少一种。上述的玻纤增强聚碳酸酯树脂的制备方法，包括以下步骤
(1)按照重量比称取所述原料；
(2)将PC，增韧剂和助剂在中速混合器中混合20min；
(3)将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融挤出，造粒。需要说明的是，所述双螺杆挤出机包括十个温控区，所述的温控1-2区的温度为200-2800C，温控3-4区的温度为200_280°C，温控5-6区的温度为200_280°C，温控7-8区的温度为200-280°C，温控9-10区的温度为200-280°C ;所述双螺杆挤出机有两个抽真空处，其中一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。实施例I
PC (芳香族双酚A型聚碳酸酯)重均分子量为18000。增韧剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(SAG)，重均分子量为5万，甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为0. 5%。玻纤规格为直径8um、长度6mm的短纤。将各组分按重量份比称取PC为70，增韧剂为0. 1，玻纤为30 JfPC和增韧剂在中速混合器中混合20min ;将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融温度为200-280°C的双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区温度为双螺杆挤出机1-2区的温度为200-280°C，3-4区的温度为200_280°C，5-6区的温度为200_280°C，温控7-8区的温度为200-280°C，温控9-10区的温度为200-280°C。实施例2
双酚A型PC，重均分子量为25000。增韧剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(SAG)，重均分子量为3万，甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为I. 0%。玻纤规格为直径9um、长度5mm的短纤。将各组分按重量份比称取PC为75，增韧剂为0. 5，玻纤为25，抗氧剂0. 7，脱模剂0. 3，染料I ;将PC，增韧剂和助剂在中速混合器中混合20min ;将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融温度为200-280°C的双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区温度为双螺杆挤出机1-2区的温度为200-280°C，3-4区的温度为200_280°C，5-6区的温度为200-280°C，温控7-8区的温度为200_280°C，温控9-10区的温度为200_280°C。实施例3
PC (脂肪族聚亚乙基碳酸酯)，重均分子量为22000。
增韧剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(SAG)，重均分子量为4万，甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为I. 5%。玻纤规格为直径10um、长度4mm的短纤。将各组分 按重量份比称取PC为80，增韧剂为1，玻纤为20，内润滑剂0. 5，抗静电剂0. 7 ;将PC，增韧剂和助剂在中速混合器中混合20min ;将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融温度为200-280 V的双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区温度为双螺杆挤出机1-2区的温度为200-280°C，3-4区的温度为200_280°C，5-6区的温度为200-280°C，温控7-8区的温度为200_280°C，温控9-10区的温度为200_280°C。实施例4
双酚A型PC重均分子量为21000。增韧剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(SAG)，重均分子量为3万，甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为2. 0%。玻纤规格为直径llum、长度3mm的短纤。将各组分按重量份比称取PC为85，增韧剂为I. 5，玻纤为15，稳定剂0.5，抗氧剂0. 1，内润滑剂0. 3 ;将PC，增韧剂和助剂在中速混合器中混合20min ;将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融温度为200-280°C的双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区温度为双螺杆挤出机1-2区的温度为200-280°C，3-4区的温度为200-280°C, 5-6区的温度为200_280°C，温控7-8区的温度为200_280°C，温控9-10区的温度为 200-280°C。实施例5
双酚A型PC重均分子量为20000。增韧剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(SAG)，重均分子量为5万，甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为I. 0%。玻纤规格为直径12um、长度4. 5mm的短纤。将各组分按重量份比称取PC为90，增韧剂为2，玻纤为10，抗氧剂0. 3，内润滑剂
0.2，颜料0. I ;将PC，增韧剂和助剂在中速混合器中混合20min ;将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融温度为200-280°C的双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区温度为双螺杆挤出机1-2区的温度为200-280°C，3-4区的温度为200_280°C，5-6区的温度为200-280°C，温控7-8区的温度为200_280°C，温控9-10区的温度为200_280°C。需要说明的是，对实施例1-5得到的玻纤增强聚碳酸酯树脂材料进行性能测试，测试结果表明，材料的冲击性能得到显著的提高，流动性影响不大。实施例6
需要说明的是，实施例6-9中所选的PC牌号为PC-300-15，LG化学有限公司生产，重均分子量为23000。增韧剂牌号为SAG-001，上海锦湖日丽塑料有限公司生产，结构为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，重均分子量为3万，甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为
1.0%。玻纤牌号为3786, PPG公司生产，规格为直径10um、长度4. 5mm的短纤。将各组分按重量份比称取PC-300_15为89，增韧剂SAG-OOl为1，玻纤3786为10，主抗氧剂1010 0. I，辅抗氧剂168 0. 2，内润滑剂PETS 0. 2 ;将PC，增韧剂和助剂在中速混合器中混合20min ;将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融温度为200-280°C的双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区温度为双螺杆挤出机1-2区的温度为200-280°C，3-4区的温度为200_280°C，5-6区的温度为200_280°C，温控7-8区的温度为200-280°C，温控9-10区的温度为200-280°C。实施例I
将各组分按重量份比称取PC-300-15为88，增韧剂SAG-001为2，玻纤3786为10，主抗氧剂1010 0. I，辅抗氧剂168 0. 2，内润滑剂PETS 0. 2 ;将PC，增韧剂和助剂在中速混合器中混合20min ;将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融温度为200-280°C的双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区温度为双螺杆挤出机1-2区的温度为200-280°C，3-4区的温度为200_280°C，5-6区的温度为200_280°C，温控7-8区的温度为200-280°C，温控 9-10 区的温度为 200-280°C。 实施例8
将各组分按重量份比称取PC-300-15为90，增韧剂SAG-001为2，玻纤3786为10，主抗氧剂1010 0. I，辅抗氧剂168 0. 2，内润滑剂PETS 0. 2 ;将PC，增韧剂和助剂在中速混合器中混合20min ;将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融温度为200-280°C的双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区温度为双螺杆挤出机1-2区的温度为200-280°C，3-4区的温度为200_280°C，5-6区的温度为200_280°C，温控7-8区的温度为200-280°C，温控 9-10 区的温度为 200-280°C。对比例I :
将各组分按重量份比称取PC-300-15为90，玻纤3786为10，主抗氧剂1010 0. 1，辅抗氧剂168 0. 2，内润滑剂PETS 0. 2 ;将PC和助剂在中速混合器中混合20min ;将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融温度为200-280°C的双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区温度为双螺杆挤出机1-2区的温度为200-280°C，3-4区的温度为200-280°C, 5-6区的温度为200_280°C，温控7-8区的温度为200_280°C，温控9-10区的温度为 200-280°C。实施例9
将各组分按重量份比称取PC-300-15为70，增韧剂SAG-001为2，玻纤3786为30，主抗氧剂1010 0. I，辅抗氧剂168 0. 2，内润滑剂PETS 0. 2 ;将PC，增韧剂和助剂在中速混合器中混合20min ;将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融温度为200-280°C的双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区温度为双螺杆挤出机1-2区的温度为200-280°C，3-4区的温度为200_280°C，5-6区的温度为200_280°C，温控7-8区的温度为200-280°C，温控 9-10 区的温度为 200-280°C。对比例2
将各组分按重量份比称取PC-300-15为70，玻纤3786为30，主抗氧剂1010 0. 1，辅抗氧剂168 0. 2，内润滑剂PETS 0. 2 ;将PC和助剂在中速混合器中混合20min ;将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融温度为200-280°C的双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区温度为双螺杆挤出机1-2区的温度为200-280°C，3-4区的温度为200-280°C, 5-6区的温度为200_280°C，温控7-8区的温度为200_280°C，温控9-10区的温
权利要求
1.一种具有高冲击强度的玻纤增强聚碳酸酯树脂，其特征在于，所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂主要包括以下重量份的原料组分聚碳酸酯70-90，增韧剂0. 1-2， 玻纤10-30， 助剂0-2， 所述的增韧剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
2.根据权利要求I所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂，其特征在于，所述的苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，重均分子量为3-5万，甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为0. 5%-2%。
3.根据权利要求I所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂，其特征在于，所述的聚碳酸酯重均分子量为18000-25000，可以是脂肪族或芳香族。
4.根据权利要求3所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂，其特征在于，所述的聚碳酸酯是芳香族。
5.根据权利要求4所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂，其特征在于，所述的聚碳酸酯是双酚A型聚碳酸酯，采用光气法或酯交换法生产。
6.根据权利要求I所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂，其特征在于，所述的玻纤为直径8_12um、长度3_6mm的短纤维。
7.根据权利要求I所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂，其特征在于，所述的助剂选自抗氧剂、内润滑剂、脱模剂、抗静电剂、稳定剂、染料和颜料中至少一种。
8.根据权利要求I所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤 (1)按照重量比称取所述原料； (2)将聚碳酸酯、增韧剂和助剂在中速混合器中混合20min； (3)将上述混合好的原料投置于双螺杆挤出机中、玻纤侧喂，经过熔融挤出，造粒。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机包括十个温控区，所述的温控1-2区的温度为200-280°C，温控3-4区的温度为200-280°C，温控5_6区的温度为200-280°C，温控7-8区的温度为200_280°C，温控9-10区的温度为200_280°C。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机有两个抽真空处，其中一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
全文摘要
本发明涉及一种具有高冲击强度的玻纤增强聚碳酸酯树脂，所述的玻纤增强聚碳酸酯树脂主要包括以下重量份的原料组分聚碳酸酯70-90，增韧剂0.1-2，玻纤10-30，助剂0-2，所述的增韧剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。本发明优点在于本发明的玻纤增强聚碳酸酯树脂，通过添加苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物来增韧，其中增韧剂主要特征为极低的分子量和极低的甲基丙烯酸缩水甘油酯含量，当添加到增强的聚碳酸酯体系后，分子间不会产生强烈的斥力，也就不会造成应力集中，从而在改善玻纤与聚碳酸酯相容的同时提高冲击强度。
文档编号C08L25/12GK102719072SQ20121022289
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者李强, 李文强, 杨春华, 罗明华, 辛敏琦 申请人:上海锦湖日丽塑料有限公司