一种高强度经纱管用聚碳酸酯复合材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种高强度经纱管用聚碳酸酯复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着棉纺织业的发展，经纱管的材质由原来的木材逐渐发展到塑料，塑料经纱管因其易加工性、高速旋转稳定、坚固、使用寿命长等特有的优势，迅速在纺织工业中得到认同与普及。

2、现有的塑料经纱管原材料常用的有：聚丙烯(pp)、聚碳酸脂(pc)、尼龙 (pa)、丙腈烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)等，但大都企业选择pc和abs，是因为其具有较好的强度和韧性，综合性能好，尺寸稳定。

3、单一的聚碳酸脂很难满足各种各样的要求，为了得到机械性能优异的聚碳酸酯材料，一般采用玻璃纤维对其进行改性，使其拉伸强度、弯曲强度等力学性能得到明显提高；但玻璃纤维的加入一般会降低聚碳酸酯的阻燃性，因此要达到更高的阻燃等级，满足各个领域，一般对聚碳酸酯在加入玻璃纤维材料的同时，还会加入阻燃剂，但阻燃剂的加入会导致其他性能的降低。

4、中国专利cn201910986844.0公开了一种高抗冲阻燃增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法，该聚碳酸酯复合材料的质量份数组成如下：聚碳酸酯72.8～88.9份；玻璃纤维填充物10～20份；偶联剂：0.3～0.8份；增韧剂：3.0～7.0份；阻燃剂：0.2～1.0份；抗滴落剂：0.1～0.5份；抗氧剂0.4～1.0份；润滑剂0.2～1.0份；该专利中加入玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料，且加入阻燃剂，其阻燃剂的加入势必会影响其他性能特别是拉伸强度、弯曲强度等力学性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高强度经纱管用聚碳酸酯复合材料，兼具有优异的力学性能和阻燃性能。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种高强度经纱管用聚碳酸酯复合材料，其原料包括以下重量份数的组分：

3、聚碳酸酯         50-80份

4、玻璃纤维         8-15份

5、抗氧化剂         0.3-0.5份

6、润滑剂           0.1-0.5份

7、增韧剂           2-5份

8、阻燃剂一         0.2-0.4份

9、阻燃剂二         0.2-0.8份

10、优选的，所述阻燃剂一为磺酸盐阻燃剂，所述阻燃剂二为硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆。

11、优选的，所述玻璃纤维为质量为1~2：1~2的长玻璃纤维和短玻璃纤维。

12、优选的，所述长玻璃纤维的长度为8-12mm，所述短玻璃纤维的长度为0.5-1.5mm。

13、优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168 中至少一种。

14、优选的，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、ebs、taf中至少一种。

15、优选的，所述增韧剂为丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物mbs、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物ema、苯乙烯-马来酸酐共聚物sma中至少一种。

16、优选的，所述阻燃剂一与阻燃剂二的质量比为1：3。

17、优选的，所述磺酸盐阻燃剂为doher-2024。

18、优选的，所述硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆的制备方法如下：

19、a．在-5～5℃条件下，在反应釜中加入有机溶剂和纳米磷酸锆，超声搅拌20～50min，使纳米磷酸锆充分分散；

20、b．将硅烷偶联剂溶于有机溶剂，于0.5～2h内逐滴加入所述反应釜中，继续超声搅拌0.5～2h，之后停止超声，继续搅拌5～6h，5000~10000r/min离心30~45min，离心后所得固体干燥后即为硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆。

21、本发明的另一目的是提供一种高强度经纱管用聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

22、（1）将聚碳酸酯、玻璃纤维、抗氧化剂、润滑剂、增韧剂、阻燃剂一、阻燃剂二混合均匀后送入双螺杆挤出机中熔融混炼得到熔体；

23、（2）熔体经由双螺杆挤出机挤出后经水槽冷却，最后经切粒机切粒得到聚碳酸酯复合材料。

24、与现有技术相比，本发明的优点在于：

25、（1）本发明使用长玻璃纤维和短玻璃纤维，可以提高经纱管用聚碳酸酯复合材料的包括弯曲强度、拉伸强度等力学性能。

26、（2）本发明选用磺酸盐阻燃剂和硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆复配物作为阻燃剂，不仅大大提高了经纱管用聚碳酸酯复合材料的阻燃性，而且不会影响聚碳酸酯复合材料的其他性能。

27、实施方式

28、以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

29、实施例1

30、一种高强度经纱管用聚碳酸酯复合材料，其原料包括以下重量份数的组分：

31、聚碳酸酯                    65份

32、玻璃纤维                    12份

33、抗氧剂1010                  0.4份

34、季戊四醇硬脂酸酯            0.3份

35、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物       4份

36、磺酸盐阻燃剂                0.2份

37、硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆  0.6份

38、其中，玻璃纤维为质量为1：1的长玻璃纤维和短玻璃纤维，长玻璃纤维的长度为10mm，短玻璃纤维的长度为1.0mm。

39、磺酸盐阻燃剂为道尔化工的doher-2024。

40、硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆的制备方法如下：

41、a．在5℃条件下，在反应釜中加入450ml丙酮、5g磷酸锆（100nm），超声搅拌50min，使纳米磷酸锆充分分散；

42、b．将11.95g 3-氨基丙基三乙氧基硅烷溶于50ml丙酮，于1h内逐滴加入上述反应釜中，继续超声搅拌1h，之后停止超声，继续搅拌5h，后5000r/min离心45min，离心后所得固体干燥后即为硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆。

43、一种高强度经纱管用聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

44、（1）将聚碳酸酯、玻璃纤维、抗氧化剂、润滑剂、增韧剂、阻燃剂一、阻燃剂二混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在290℃熔融混炼得到熔体；

45、（2）熔体经由双螺杆挤出机挤出后经60℃水槽冷却，最后经切粒机切粒得到聚碳酸酯复合材料。

46、实施例2

47、一种高强度经纱管用聚碳酸酯复合材料，其原料包括以下重量份数的组分：

48、聚碳酸酯                           60份

49、玻璃纤维                           10份

50、抗氧剂168                          0.4份

51、聚乙烯蜡                           0.2份

52、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物     3份

53、磺酸盐阻燃剂                       0.2份

54、硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆         0.6份

55、其中，玻璃纤维为质量为1：2的长玻璃纤维和短玻璃纤维，长玻璃纤维的长度为12mm，所述短玻璃纤维的长度为0.5mm。

56、磺酸盐阻燃剂为道尔化工的doher-2024。

57、硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆的制备方法如下：

58、a．在5℃条件下，在反应釜中加入450ml丙酮、5g磷酸锆（100nm），超声搅拌50min，使纳米磷酸锆充分分散；

59、b．将11.95g 3-氨基丙基三乙氧基硅烷溶于50ml丙酮，于1h内逐滴加入上述反应釜中，继续超声搅拌1h，之后停止超声，继续搅拌5h，后5000r/min离心45min，离心后所得固体干燥后即为硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆。

60、一种高强度经纱管用聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

61、（1）将聚碳酸酯、玻璃纤维、抗氧化剂、润滑剂、增韧剂、阻燃剂一、阻燃剂二混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在300℃熔融混炼得到熔体；

62、（2）熔体经由双螺杆挤出机挤出后经60℃水槽冷却，最后经切粒机切粒得到聚碳酸酯复合材料。

63、实施例3

64、一种高强度经纱管用聚碳酸酯复合材料，其原料包括以下重量份数的组分：

65、聚碳酸酯                         75份

66、玻璃纤维                         15份

67、抗氧剂1010                       0.2份

68、抗氧剂168                        0.2份

69、硬脂酸钙                         0.4份

70、苯乙烯-马来酸酐共聚物            5份

71、磺酸盐阻燃剂                     0.2份

72、硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆       0.6份

73、其中，玻璃纤维为质量为2：1的长玻璃纤维和短玻璃纤维，长玻璃纤维的长度为10mm，所述短玻璃纤维的长度为1.0mm。

74、磺酸盐阻燃剂为道尔化工的doher-2024。

75、硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆的制备方法如下：

76、a．在5℃条件下，在反应釜中加入450ml丙酮、5g磷酸锆（100nm），超声搅拌50min，使纳米磷酸锆充分分散；

77、b．将11.95g 3-氨基丙基三乙氧基硅烷溶于50ml丙酮，于1h内逐滴加入上述反应釜中，继续超声搅拌1h，之后停止超声，继续搅拌5h，后5000r/min离心45min，离心后所得固体干燥后即为硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆。

78、一种高强度经纱管用聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

79、（1）将聚碳酸酯、玻璃纤维、抗氧化剂、润滑剂、增韧剂、阻燃剂一、阻燃剂二混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在300℃熔融混炼得到熔体；

80、（2）熔体经由双螺杆挤出机挤出后经60℃水槽冷却，最后经切粒机切粒得到聚碳酸酯复合材料。

81、对比例1

82、与实施例1的区别仅在于：玻璃纤维全为长玻璃纤维。

83、对比例2

84、与实施例1的区别仅在于：玻璃纤维全为短玻璃纤维。

85、对比例3

86、与实施例1的区别仅在于：阻燃剂全为磺酸盐阻燃剂。

87、对比例4

88、与实施例1的区别仅在于：阻燃剂全为硅烷偶联剂改性的纳米磷酸锆。

89、对比例5

90、与实施例1的区别仅在于：不加入阻燃剂。

91、将实施例1-3与对比例1-5所得聚碳酸酯复合材料进行性能测试，测试结果如下表所示：

92、

93、除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。