一种晶须增强树脂复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子树脂材料领域，具体涉及一种适用于电器外壳的晶须增强树脂 复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] PC+ABS+GF材料，也即玻璃纤维增强PC/ABS合金，因具有高弯曲模量、低线性膨胀 系数，且能够实现高光效果的优势，被广泛应用于电器外壳，尤其适用于一体机电视前壳。 但由于材料中玻璃纤维的存在，模具需要不断抛光维护，易造成模具变形，注塑的产品外观 质量下降，产生浮纤。
[0003] 玻璃纤维为圆柱形结构，如图1所示，一般粒径在80ym左右，长度5-10mm左右， 在注塑过程中，容易造成模具表面出现损伤，且由于玻纤长度较长，在注塑过程中与树脂基 材的流动不一致，在模具表面温度低的情况下，玻纤在产品表面聚集，容易产生浮纤。在一 体机前壳采用PC+ABS+GF材料，由于玻璃纤维硬度大，对模具的损伤较大，一个班次（12h) 需要简单抛光维护3次，每次30min左右，容易造成模具变形，注塑的产品外观质量下降，产 生浮纤，如果模具损伤状态严重，还需拆卸模具进行大修，浪费人力物力。
[0004] 针对上述问题，在现有技术中并没有有效措施，只能通过提高模具钢材硬度来降 低对玻纤对模具的损伤，但提高模具硬度会导致模具变脆，注塑一段时间，模具开裂的风险 加大。
【发明内容】
[0005] 为克服现有的玻璃纤维增强PC/ABS合金材料在注塑过程中，容易造成模具表面 损伤，且容易产生浮纤的技术问题，本发明特别涉及了一种适用于电器外壳的晶须增强树 脂复合材料及其制备方法。
[0006] -种晶须增强树脂复合材料，组分及重量份为：PC/ABS混合树脂73-88份，碳酸镁 晶须5-20份，偶联剂0. 1-0. 14份，相容剂2-4份，抗氧化剂0. 2-0. 3份，润滑剂0. 2-0. 4份。
[0007] 本发明的一种晶须增强树脂复合材料的制备方法，步骤为：1)将配方量的碳酸镁 晶须在偶联剂中浸润，然后将PC/ABS树脂和碳酸镁晶须分别干燥；2)将除碳酸镁晶须外的 其他助剂与PC/ABS树脂混合均匀，然后与碳酸镁晶须通过螺杆挤出机挤出造粒，得到碳酸 镁晶须增强的PC/ABS材料。
[0008]与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明在树脂复合材料中填充碳 酸镁晶须，由于碳酸镁晶须更容易在PC/ABS树脂基材中分散，区别于玻璃纤维在树脂基材 流动方向上的分布，使用扁平碳酸镁晶须能够在树脂基材中呈多向分布，形成包裹树脂基 材的网状结构。当有外界应力施加到晶须增强的PC/ABS上时，应力能够在晶须上传递，使 得晶须界面上的树脂聚合物大分子链段运动受到阻碍，增加了PC/ABS的弯曲强度和弯曲 模量，增强后的材料具有较高的抗变形能力。另外，由于晶须尺寸小，对模具的冲击比玻璃 纤维小，可以有效的减少对模具的损伤，减少生产过程中对模具的抛光次数，提高生产效 率，降低系统成本。
【附图说明】
[0009] 图1.玻璃纤维的圆柱形结构示意图；
[0010] 图2.普通矿物质的球体结构示意图；
[0011] 图3.本发明的碳酸镁晶须的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步详细的说明。本发明所提到 的比例、"份"，如果没有特别的标记，均以重量为准。
[0013] 经研究发现，采用无机矿物添加助剂增强的材料，由于无机矿物的粒径小，与玻纤 相比，能够更均匀的分散在树脂基材中，降低对模具的损害。此外由于矿粉的粒径小，与树 脂基材的流动性一致，即使模具表面温度低，注塑的产品也能实现高光效果。但如图2所 示，普通矿物质由于其为球体结构，当PC/ABS产生应力时，其对于应力的传递不能和玻璃 纤维一样在整个长度上传递，因此，与玻纤增强材料相比，普通矿粉增强的材料方案力学性 能下降大。
[0014] 本发明采用碳酸镁晶须作为增强助剂，提供了一种晶须增强树脂复合材料，其组 分及重量份为：PC/ABS混合树脂73-88份，碳酸镁晶须5-20份，偶联剂0. 1-0. 14份，相容 剂2-4份，抗氧化剂0. 2-0. 3份，润滑剂0. 2-0. 4份，着色剂2-4份。
[0015] 本发明在PC/ABS混合树脂中加入碳酸镁晶须，并使用偶联剂增加碳酸镁晶须和 PC/ABS基体树脂之间的粘结力，使用相容剂增强PC、ABS、碳酸镁晶须及其他添加助剂之间 的相容性，使用润滑剂改善PC/ABS与碳酸镁晶须的分散性，各组分配合使用使得本发明的 树脂复合材料具有较高的弯曲强度和弹性模量，注塑制件的抗弯曲和变形能力强；具有较 低的收缩率，注塑制件的尺寸稳定性高；具有较低的线性膨胀系数，注塑制件与电视装配 后，随温度改变产生的形变小，不易与金属屏干涉发生开裂。
[0016] 优选的碳酸镁晶须是扁平状结构，扁平度为3-6,横截面的长度为0. 3-1. 2ym，宽 度为0. 1-0. 2ym，晶须长度为15-30ym，所述扁平度是指横截面上长度与宽度的比值。本 发明采用的碳酸镁晶须，其长度和截面尺寸均比玻璃纤维小，理论上对于PC/ABS的增强程 度会有所下降。但是由于扁平状碳酸镁晶须与PC/ABS流动一致，在基材中的分散维度上会 更加自由，而不像玻璃纤维只能在基材流动方向上排布，如图3所示，扁平状碳酸镁晶须可 以在树脂基材中呈多向分布，形成包裹树脂基材的网状结构，从而弥补了长度和粒径的减 小对复合材料力学强度下降的影响。
[0017] 若将碳酸镁晶须与PC/ABS简单的共混，增强作用有限，为了增加碳酸镁晶须和 PC/ABS基体树脂之间的粘结力，需要采用偶联剂对碳酸镁进行浸润，提高晶须与PC/ABS的 粘结强度。优选的偶联剂为YDH-151 (乙烯基三乙氧基硅烷）、Y-氨丙基三乙氧基硅烷的一 种或两种的混合物。
[0018] 所述相容剂优选为SMA(苯乙烯-马来酸酐共聚物）、ABS-g-MAH(马来酸酐接枝 ABS)的一种和两种混合物，采用SMA作为相容剂是因为SMA可以很好的与PC/ABS中的丙 烯腈组分相容，且SMA还可以与经过浸润的碳酸镁晶须表面的亲水基团发生反应，增强PC/ ABS与碳酸镁晶须的结合能力。
[0019] 所述抗氧化剂优选为1010(四[0 _(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四 醇酯）和626(双（2, 4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯）的混合物，其中，1010为主， 626为辅助，质量比为1-1. 6:1，由于PC/ABS中含有丁二烯成分，丁二烯中的双键相对不太 稳定，易发生氧化耐候性差，加入上述抗氧化剂可以防止PC/ABS树脂过早老化降解，提高 其使用寿命。
[0020] 所述润滑剂优选为EBS(N，N' -乙撑双硬脂酰胺）、马来酸二