一种低翘曲性改性塑料及其制备方法与流程

本发明涉及一种低翘曲性改性塑料及其制备方法，属于高分子材料。

背景技术：

1、自动驾驶领域目前是全球热门的研究领域。自动驾驶需要解决感知，融合决策和控制三大核心技术，其中感知准确是安全驾驶的首要条件。激光雷达是自动驾驶汽车主要的探测部件，其用于扫描车辆行驶时的周边环境，并将环境参数反馈至车载电脑，以使车载电脑根据环境参数做出正确的判断，保证行车的安全性。

2、激光雷达外壳作为保护和支撑激光雷达系统的重要组成部分，需要具有足够的机械强度，以保护内部的激光雷达系统免受外界冲击、振动和压力的影响；需要具备良好的热稳定性，以保持激光雷达系统在高温或低温环境下的正常运行，应该能够抵御温度变化引起的热膨胀和热应力，确保激光雷达的性能和精度不受影响；需要具备良好的电磁屏蔽性能，以防止外界电磁辐射对激光雷达系统的干扰，应该能够有效屏蔽电磁波，减少电磁干扰对激光雷达性能的影响；同时，还需要具备良好的尺寸稳定性，不易翘曲变形。

3、聚碳酸酯树脂（pc树脂），其除了具有优异的机械性能、电性能、透明性、尺寸稳定性外，还具有较好的耐热性(玻璃化转变温度为150℃，热变形温度为135℃)。因此，pc树脂被广泛用于家电、充电器外壳或激光雷达外壳。激光雷达外壳对强度、光学透明性、热稳定性、电磁屏蔽性能、尺寸稳定性、及翘曲性都有较高的要求。添加玻璃纤维是降低pc 材料线性膨胀系数的有效手段，但随着玻纤含量的提高，材料会出现各项收缩异性导致翘曲变形的情况。因此，一方面要降低材料的线性膨胀系数，一方面又要防止材料翘曲变形是材料取得突破的难点之一。有必要提出一种满足激光雷达外壳使用要求的低翘曲性改性塑料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种尺寸稳定性高、电磁屏蔽性能优异、耐高温且低翘曲性改性塑料及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低翘曲性改性塑料，包括以下重量份的原料：

3、pc树脂 30-55份

4、pet树脂 15-50份

5、改性晶须 5-8份

6、成核剂 1-2份

7、主抗氧剂 1-3份

8、辅助抗氧剂 1-3份

9、润滑剂 1-5份

10、分散剂 5-10份

11、其中，所述改性晶须为通过共价改性的碳纳米管接枝氧化锌晶须；所述pc树脂的重均分子量为25000-30000g/mol，熔融指数为7-10g/ 10min；所述pet树脂的特性黏度为0.6-0 .9dl/g。

12、进一步地，所述碳纳米管接枝氧化锌晶须的制备方法为：

13、将羧基化氧化锌晶须分散在二氯亚砜中，浓度为1-2g/l，在惰性气体氛围和60-90℃温度下反应4-24h，反应结束后，在40-60℃下减压蒸馏，去除未反应的二氯亚砜，得到酰氯改性氧化锌晶须；

14、采用氨基硅烷偶联剂对碳纳米管进行修饰，得到改性碳纳米管；

15、将所述酰氯改性氧化锌晶须和所述改性碳纳米管在n,n-二甲基甲酰胺中分散，在70-90℃温度下反应4-24h，得到碳纳米管接枝氧化锌晶须，其中，所述酰氯改性氧化锌晶须和改性碳纳米管的质量比为100-200:1。

16、进一步地，所述羧基化氧化锌晶须的制备方法包括如下步骤：

17、将重量份为4-6的氧化锌晶须分散在去离子水中，调节ph值至6-6.5；

18、加入重量份为2-3的乙烯基三乙氧基硅烷在80-82℃反应2-2.5h；

19、加入重量份为8-10的甲基丙烯酸、重量份为0.1-0.2的过硫酸铵、重量份为0.2-0.3的亚硫酸氢钠，升温至88-90℃，继续反应3-3.5h，制得羧基化氧化锌晶须。

20、进一步地，所述改性碳纳米管的制备方法包括如下步骤：

21、将重量份为1的羧基化碳纳米管分散在极性非质子溶剂中；

22、加入重量份为0.1-0.5份的n'n-羰基二咪唑，在干燥惰性气体环境和 40℃-80℃温度下搅拌反应3-6h；

23、施加重量份为5-20的氨基硅烷偶联剂，在40℃-80℃下搅拌反应8-24h，得到改性碳纳米管。

24、进一步地，所述羧基化碳纳米管由浓硫酸和浓硝酸配制而成的混合酸处理制得；

25、所述浓硫酸和所述浓硝酸的体积比为2-4:1；

26、所述碳纳米管与所述混合酸的质量体积比为10-30g/l。

27、进一步地，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、芳香胺类抗氧剂中的至少一种；

28、所述辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、硫酯类抗氧剂中的至少一种。

29、进一步地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，所述季戊四醇硬脂酸酯的熔点为60-65℃，热分解温度大于或等于300℃；

30、所述分散剂为硅酮粉。

31、进一步地，所述成核剂为乙烯-甲基丙烯酸共聚物钠盐离子齐聚物，钠中和度为45%，乙烯和甲基丙烯酸的重量比为90：10。

32、本发明还提供一种上所述的低翘曲性改性塑料的制备方法，其特征在于，包括：

33、s1、将pet树脂、pc树脂、成核剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、润滑剂、及分散剂混合均匀，得到混合原料；

34、s2、将所述混合原料及碳纳米管接枝氧化锌晶须经双螺杆挤出机熔融挤出、造粒、干燥后得到低翘曲性改性塑料。

35、进一步地，将所述混合原料及碳纳米管接枝氧化锌晶须经双螺杆挤出机熔融挤出的具体步骤为：将干燥后的混合原料放置于紧密啮合同向旋转的双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内；按所述的重量份称取所述碳纳米管接枝氧化锌晶须，经侧向喂料螺杆加入到挤出机的机筒内；所述双螺杆挤出机的直径为36mm，长径比l/d为44，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：100℃、220℃、230℃、245℃、245℃、235℃、230℃，主机转速为200转/分钟。

36、本发明的有益效果在于：

37、1、碳纳米管接枝氧化锌晶须在pc/pet合金中的分散程度高，为形成良好黏结的界面层结构提供了非常有利的基础，提高pc和pet的相容性和稳定性，解决pc和pet的相容性和加工性的问题。

38、2、通过共价改性，碳纳米管均匀且稳定地负载至氧化锌晶须上，低收缩、高长径比、高比表面积的氧化锌晶须表面均匀包覆有碳纳米管，碳纳米管没有发生聚集，碳纳米管和氧化锌晶须分布均匀且该种包覆状态提高碳纳米管的分散性，解决碳纳米管不易分散的问题。

39、3、碳纳米管接枝氧化锌晶须和成核剂的加入，得到的改性塑料的模塑收缩率可低至0.38%，氧化锌晶须的加入可大幅度改善pc/pet两相合金在平行流动方向上的线性膨胀系数，利用氧化锌晶须的针状结构，得到的改性塑料具有很高的尺寸稳定性和低翘曲性。

40、4、碳纳米管具有很高的模量和拉伸强度，对材料的刚性提升有较大的帮助，并且，碳纳米管具有良好的导热性，将碳纳米管作为界面中间相，对外界的热量能够有效传递，有效改善改性塑料的传热效果，有助于改性塑料表面均匀受热，而避免局部受热过高产生的收缩或翘曲变形等缺陷。

41、5、将碳纳米管接枝到氧化锌晶须，提高了碳纳米管吸收损耗和多次反射衰减，碳纳米管的中空结构能够增加电磁波的耗散途径，增强界面极化效应，增加介电损耗途径，有效提高电磁波损耗能力，提高改性塑料的电磁屏蔽性能。

42、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。