本发明涉及一种环境友好聚碳酸酯(pc)/聚酯复合材料及其制备方法和用途，以及由该复合材料制备的智能灌溉控制机井房。
背景技术：
聚碳酸酯是一种非结晶高分子材料，具有优异的抗冲击性、尺寸稳定性、热稳定性、高光泽度及优异的力学性能、电绝缘性及阻燃特性。但是其分子刚性及空间位阻大，熔融温度高、成型加工困难，更为重要的是其制品残余应力大，易发生应力开裂，耐溶剂性较差，此外成本高等缺点限制了聚碳酸酯在实际中的应用。
聚酯材料，如聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)及聚(对苯二甲酸丁二醇-共-己二酸丁二醇)酯(pbat)等，具有非常优异的耐化学试剂性、耐热性及优异的机械强度、电绝缘特性及热稳定性。但其制品收缩率大、缺口冲击强度低等缺点。
材料合金化可以取长补短，可以充分发挥每个组分的优点。因此pc/聚酯合金材料具有优良的成型加工性、较好的抗冲击性、耐化学药品等优异特性，特别是耐老化性能，相对于传统的pc/abs合金材料，pc/聚酯合金材料在老化方面具有独有的优势。聚酯可以改善pc的流动性、应力开裂及耐溶剂性，同时也可以改善聚酯材料制品易翘曲变形的缺点。但pc与聚酯在共混加工过程中会发生酯交换反应，影响合金材料的性能，一般需要添加酯交换抑制剂；另一方面，pc与聚酯的相容性不好，一般添加相容增韧剂才可以改善合金材料的相容性和综合力学性能。为了拓展pc/聚酯的应用领域，添加光稳定剂和阻燃剂可以应用于户外制品领域，如国家电网控制箱及农业智能灌溉控制机井房。而这方面的研究相对比较少，本专利申请能够提供该技术突破的一个参考。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种聚碳酸酯/聚酯复合材料及其制备方法，以解决现有聚碳酸酯/聚酯复合材料存在机械强度、耐化学腐蚀、耐老化等性能不理想的技术问题。本发明的复合材料是环境友好型的。特别是，本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，引进环境友好pbat聚酯材料，其具有优异的柔韧性和环境友好性能。
此外，本发明的目的在于提供一种智能灌溉控制机井房，以解决现有玻璃钢及铸铁材料存在不环保造成环境污染、不可回收、不耐腐蚀、比较笨重等性能不理想而导致智能灌溉控制机井房安全性不高的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明一方面，提供了一种聚碳酸酯/聚酯复合材料，所述聚碳酸酯/聚酯复合材料包括：
聚酯：30-80重量份，优选30-60重量份；
聚碳酸酯：20-60重量份，优选30-60重量份；
玻璃纤维：5-30重量份，优选20-30重量份；
酯交换抑制剂：1-5重量份，优选2-5重量份；
增韧剂：1-5重量份，优选2-5重量份；
相容剂：0.5-10重量份，优选2-5重量份；
阻燃剂：1-20重量份，优选15-20重量份；
抗氧剂：0.1-1重量份，优选0.1-0.15重量份；
抗uv剂：0.1-1重量份，优选0.1-0.3重量份；
润滑剂：0.1-1重量份，优选0.1-0.2重量份；
偶联剂：0.1-0.5重量份，优选0.1-0.15重量份。
本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，所述聚酯可以为芳香族聚酯、脂肪族聚酯、脂肪族-芳香族共聚酯等，优选选自聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚(对苯二甲酸丁二醇-共-己二酸丁二醇)酯(pbat)和聚(对苯二甲酸丁二醇-共-丁二酸丁二醇)酯(pbst)中，更优选为pbat。优选地，所述聚酯的熔体流动速率可为5-50g/10min，其特性粘数可为0.5-2.0dl/g，相对分子量可为7000-50000g/mol。
本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，优选地，所述聚碳酸酯的相对分子量可为10000-30000g/mol。本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，优选地，所述聚碳酸酯的玻璃化转变温度可为140-150℃。
本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，优选地，所述玻璃纤维可为耐水解食品级玻璃纤维，纤维直径可在7-17μm之间。
本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，所述酯交换抑制剂可为本领域中通常使用的酯交换抑制剂，优选选自磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三乙酯和磷酸三甲酯中。
本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，优选地，所述增韧剂可为本领域中通常使用的增韧剂。例如，所述增韧剂可为热塑性弹性体，更优选选自乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯共聚物中。
本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，优选地，所述阻燃剂可为环境友好磷氮阻燃剂体系，更优选选自三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、次磷酸铝等磷氮复合阻燃剂中。
本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，所述抗氧剂可为本领域中通常使用的抗氧剂，优选为选自受阻酚和亚磷酸酯化合物中的一种或多种，更优选为选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂1076中的一种或多种。
本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，所述抗uv剂可为本领域中通常使用的抗uv剂，优选为选自苯并三氮唑类和三嗪类紫外线吸收剂中的一种或多种，更优选为选自uv234、uv326、uv329和uv360中的一种或多种。
本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，优选地，所述润滑剂可为酰胺类及硅酮及蜡系化合物，更优选为选自乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉和硅酮母粒中的任意一种或多种化合物。
本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，优选地，所述相容剂可为本领域中通常使用的相容剂。例如，所述相容剂可为聚烯烃接枝物，更优选为选自聚乙烯接枝马来酸酐和聚丙烯接枝马来酸酐等中的任意一种或多种化合物。
本发明的聚碳酸酯/聚酯复合材料中，所述偶联剂可为钛酸酯或硅烷化合物，优选选自钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂等中。
本发明另一方面，提供了一种上述聚碳酸酯/聚酯复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)将聚碳酸酯、聚酯、玻璃纤维放入高速混合机中预混合1-3分钟，然后加入偶联剂混合2-4分钟，使各组分充分分散均匀得到混合物料a；
2)将酯交换抑制剂、增韧剂、相容剂、复合阻燃剂、抗uv剂、抗氧剂及润滑剂放入高速混合机中混合3-5分钟，使各组分分散均匀得到混合物料b；
3)将步骤1)中混合物料a加入到双螺杆挤出机的主喂料中，将步骤2)中的混合物料b加入到双螺杆挤出机的侧喂料中，通过控制主喂料和侧喂料的电机转速调节尼龙混合物和玻璃纤维混合物的物料配比，以得到挤出物料c，
优选地，双螺杆挤出机的加工工艺如下：从双螺杆挤出机主喂料口到机头分为七个区域，各区熔融温度为：一区220-230℃，二区230-240℃，三区230-240℃，四区240-250℃，五区240-250℃，六区250-260℃，七区260-270℃，同时，双螺杆挤出机配有真空装置，以便抽出熔融挤出过程中的小分子及杂质，控制真空度在1325pa以下；
4)将步骤3)中双螺杆挤出机中的挤出物料c牵引，过水，风冷后送至切粒机切粒得到粒料d；
5)将步骤4)中切粒机得到的粒料d放入干燥器干燥后，包装抽真空即得到本发明所述的聚碳酸酯/聚酯复合材料。
优选地，步骤1)中的高速混合机的电机转速大于2000r/min，步骤3)中真空度小于1325pa；步骤5)中的产品的含水量小于0.1％。
根据本发明的另一个方面，提供了一种智能灌溉控制机井房，该智能灌溉控制机井房由所述聚碳酸酯/聚酯复合材料制成。
根据本发明的又一个方面，提供了上述聚碳酸酯/聚酯复合材料的用途，特别是用于制备智能灌溉控制机井房的用途。
与现有技术相比，本发明环境友好聚碳酸酯/聚酯复合材料以聚碳酸酯和聚酯为基础树脂，特别是以环境友好pbat为聚酯材料，可以赋予合金材料很好的力学性能特别是缺口冲击强度。其次，所述相容剂中含有高活性的马来酸酐基团，其可以与基础树脂中含有的羟基和羧基基团发生化学反应形成共价键，改善材料的界面相容性，提高两相界面的厚度和粘附力，从而提高整体合金材料的综合力学性能，同时可以改善聚碳酸酯材料的抗应力开裂及对有机溶剂的敏感性。第三，所述的增韧剂也可以间接增加基础树脂的相容性和韧性，从而提高复合材料的缺口冲击强度。第四，pc/聚酯复合材料加入抗uv和复合阻燃剂，可以避免聚碳酸酯/聚酯合金材料的抗老化和阻燃性能，可以用于户外或者配电柜等领域，也可以避免长期处于干燥环境下引起的静电效应。
本发明环境友好pc/聚酯复合材料制备方法通过熔融共混的工艺路线，各个组分原料再熔融挤出过程中相互发生作用，从而赋予环境友好聚碳酸酯/聚酯复合材料具有上述的优异的力学性能、耐化学腐蚀、阻燃性能及抗老化性能及抗静电等特性。同时，本发明提供的制备工艺路线简单，生产成本低、容易控制等优点。
本发明智能灌溉控制机井房由于使用本发明环境友好聚碳酸酯/聚酯复合材料，与传统玻璃钢和铸铁材料相比，本发明智能灌溉控制机井房耐化学腐蚀、安全性高、耐用、对环境没污染可以回收利用，特别是重量轻。
具体实施方式
下面结合具体实施例对如何实现本发明做进一步详细、清楚及完整的说明。所列实施例仅对本发明给予进一步说明，并不因此限制本发明。
聚碳酸酯购自日本帝人公司；pbt及pet购自中国仪征化纤；pbat购自中国蓝山屯河或德国basf公司；玻璃纤维购自中国泰山玻璃纤维公司、重庆国际复合材料公司及中国巨石化学公司，其它助剂均购自市售。所用设备为南京科倍隆公司市售的cte-65型号设备。
实施例1
配方：聚碳酸酯(pc)30重量份，作为聚酯的聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)30重量份，玻璃纤维20重量份，作为酯交换抑制剂的磷酸三乙酯2重量份，作为相容剂的聚乙烯接枝马来酸酐(上海日之升公司)5重量份，作为增韧剂的乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(购自法国阿克玛公司)2重量份，作为阻燃剂的三聚氰胺聚磷酸铝(购置科莱恩公司)15重量份，抗uv剂(uv360)0.3重量份，抗氧剂(1098)0.15重量份，偶联剂(kh570)0.15重量份，作为润滑剂的硅酮粉0.2重量份。
制备方法：
1)将配方量的pc、聚酯和增韧剂放入高速混合机中预混合1-3分钟，然后加入配方量的偶联剂混合2-4分钟，使各组分充分分散均匀。
2)将配方量的玻璃纤维、相容剂、酯交换抑制剂、阻燃剂、抗uv剂、抗氧剂及润滑剂放入高速混合机中混合3-5分钟，使各组分分散均匀。
3)将步骤1)中pc混合物物料加入到双螺杆挤出机的主喂料中，将步骤2)中的玻璃纤维混合物物料加入到双螺杆挤出机的侧喂料中，通过控制主喂料和侧喂料的电机转速可以调节尼龙混合物和玻璃纤维混合物的物料配比。
双螺杆挤出机的加工工艺如下：从双螺杆挤出机主喂料口到机头分为七个区域，各区熔融温度为：一区220-230℃，二区230-240℃，三区230-240℃，四区240-250℃，五区240-250℃，六区250-260℃，七区260-270℃。同时，双螺杆挤出机配有真空装置，以便抽出熔融挤出过程中的小分子及杂质。一般控制真空度在1325pa。
4)将步骤3)中双螺杆挤出机中的挤出物牵引，过水，风冷后送至切粒机切粒。
5)将步骤4)中切粒机得到的粒子放入干燥器干燥后，包装抽真空即得到最终制品。
实施例2
配方：聚碳酸酯(pc)30重量份，作为聚酯的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)30重量份，玻璃纤维20重量份，作为酯交换抑制剂的磷酸三乙酯2重量份，作为相容剂的聚乙烯接枝马来酸酐(上海日之升公司)5重量份，作为增韧剂的丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯共聚物(法国阿克玛公司)2重量份，作为阻燃剂的次磷酸铝(购置科莱恩公司)15重量份，抗uv剂(uv360)0.3重量份，抗氧剂(1098)0.15重量份，偶联剂(kh570)0.15重量份，润滑剂(硅酮粉)0.2重量份。
制备方法同实施例1。
实施例3
配方：聚碳酸酯(pc)30重量份，作为聚酯的聚(对苯二甲酸丁二醇-共-己二酸丁二醇)酯(pbat)30重量份，玻璃纤维20重量份，作为酯交换抑制剂的磷酸三乙酯2重量份，作为相容剂的聚乙烯接枝马来酸酐(上海日之升公司))5重量份，作为增韧剂的丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯共聚物(杜邦公司)2重量份，作为阻燃剂的次磷酸铝(购置科莱恩公司)15重量份，抗uv剂(uv360)0.3重量份，抗氧剂(1098)0.15重量份，偶联剂(kh570)0.15重量份，润滑剂(硅酮粉)0.2重量份。
制备方法同实施例1。
对比例1
配方：聚碳酸酯(pc)30重量份，作为聚酯的聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)30重量份，玻璃纤维20重量份，作为相容剂的聚乙烯接枝马来酸酐(上海日之升公司))5重量份，作为增韧剂的乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(购置法国阿克玛公司)2重量份，作为阻燃剂的三聚氰胺聚磷酸铝(购置科莱恩公司)15重量份，抗uv剂(uv360)0.3重量份，抗氧剂(1098)0.15重量份，偶联剂(kh570)0.15重量份，润滑剂(硅酮粉)0.2重量份。
制备方法同实施例1。
对比例2
配方：聚碳酸酯(pc)30重量份，作为聚酯的聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)30重量份，玻璃纤维20重量份，作为酯交换抑制的剂磷酸三乙酯2重量份，相容剂(聚乙烯接枝马来酸酐(上海日之升公司))5重量份，作为增韧剂的丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯共聚物(杜邦公司)2重量份，作为阻燃剂的次磷酸铝(购置科莱恩公司)15重量份，抗uv剂(uv360)0.3重量份，抗氧剂(1098)0.15重量份，偶联剂(kh570)0.15重量份，润滑剂(硅酮粉)0.2重量份。
制备方法同实施例1。
将以上实施例和对比例所得到的组合物进行测试，其测试标准、测试参数和结果如下表所示。
表1
根据表1的结果，根据本发明的环境友好pc/聚酯复合材料由于酯交换抑制剂和pbat存在的前提下具有优异的力学性能特别是韧性即缺口冲击强度、较高的耐老化性能，较好的阻燃性能v0级，表面电阻率降低，此外产品价格相对低廉，已经完全达到或超过国外同类产品的要求，完全可以替代进口。能满足智能灌溉控制机井房发展的要求。