一种聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用技术

一种聚碳酸酯组合物，按重量份计，包括以下组成：a、50份‑95份的芳族聚碳酸酯；b、5份‑40份的矿物填料；c、0.3份‑10份助剂；其中，基于矿物填料的总重量，所述矿物填料的二氧化硅重量含量≥50%，平均粒径D50为1μm‑10μm，径厚比/长径比为2‑20。本发明专利技术选用在聚碳酸酯组合物配方中添加特定种类的矿物填料以及特定含量的特殊助剂，制备得到的聚碳酸酯组合物具有高刚性高韧性平衡、尺寸稳定性好、高流动性，且综合加工性能优异，特别适用于成型薄壁大制件。

【技术实现步骤摘要】
一种聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用
本专利技术涉及工程塑料
，特别涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用。
技术介绍
聚碳酸酯（PC）是性能优异的工程塑料，具有良好的综合性能，机械强度高、耐冲击韧性好、尺寸稳定、耐热较好、电绝缘性好；随着电子产品追求轻薄化设计理念，对塑料制件提出了更高的要求，需要相应塑料材料具有更高的刚性，同时韧性满足装配及使用要求，材料高性能化和功能化成为目前的研究热点。研究矿物填充PC材料性能提高方法，对于促进其在工程中的应用以及塑料改性方法的发展等，都具有重要的理论和工程价值。通过矿物填充增强是一种较为有效、简便的改性途径。但刚性和韧性是相互制约的两项重要的性能指标。矿物填料提高填料的刚性，但对外观、粘度及流动性产生一系列负面影响，尤其是韧性急剧下降。通过增加合金中的橡胶量含量，或改善相容性，均可提高冲击强度，但不可避免的会降低刚性，现有技术很难兼顾刚韧平衡。共混填充材料在增韧的同时保持其刚性已成为重要的研究课题。矿物填料以及在聚合物中的分散状态决定了材料的综合性能。填料在聚合物中的分散状态与混合工艺及其表面活性有关，矿物的选用及表面处理决定了填充材料的综合性能。改善填料分散性和界面结合强度有助于提高刚性效果，但关于填料分布状态等关键技术问题，目前尚缺乏有效方法。此外，矿物填料的引入会在合金基体中形成大量缺陷和应力集中点，造成材料韧性的衰减，使制件在使用过程中抗跌落、冲击破坏的能力大幅下降。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种高流动、高模量及高尺寸稳定性，同时兼具韧性，能够获得综合性能优异的聚碳酸酯组合物。本专利技术的另一目的是提供上述聚碳酸酯组合物的制备方法。本专利技术的再一目的是提供上述聚碳酸酯组合物的用途。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种聚碳酸酯组合物，按重量份计，包括以下组成：a、50份-95份的芳族聚碳酸酯；b、5份-40份的矿物填料；c、0.3份-10份助剂；其中，基于矿物填料的总重量，所述矿物填料的二氧化硅重量含量≥50%，平均粒径D50为1μm-10μm，径厚比/长径比为2-20。优选地，基于矿物填料的总重量，所述矿物填料的二氧化硅重量含量≥60%，平均粒径D50为2μm-5μm，径厚比/长径比为3-10。其中，所述二氧化硅含量的测试方法：GB/T15343滑石化学分析方法，具体测试方法如下：分析原理：二氧化硅含量是衡量矿物填料质量的一个较为重要的质量指标之一，它不溶于水或酸，需用碱性化合物与之在高温条件下反应，使之转化为晶格能较小、水合能较大的可溶性钠盐。加热SiO2+Na2CO3→Na2SiO3+CO2在上式的反应中，碳酸钠是起碱性熔剂的作用熔融物可溶于酸（1：1的盐酸溶出）Na2SiO3+HCl→H2SiO3+NaClH2SiO3是以胶体的形式存在于溶液中，必须经过凝聚、干燥脱水、高温灼烧，才能获得不含水的二氧化硅（SiO2）。加热H2SiO3→SiO2+H2O操作方法：首先选取聚碳酸酯组合物在700℃马弗炉中灼烧6小时，将所得矿物填料粉体准确称取约1克（准确0.0002克）无水碳酸钠6-7克，于黑色蜡光纸上。混合均匀转移到30-40ml坩埚里，表面覆盖约1克无水碳酸钠，盖上坩埚盖，但不要盖严。高温电炉温度高于100摄氏度，炉门应有约10毫米的缝隙，缓慢升温至950-1000℃后，停留1h。取出坩埚，待冷却，置于250ml蒸发皿中。（如色绿，应加95%乙醇约1ml，如含有氟，加硼酸约1克）。以表面皿做盖，由蒸发皿嘴部，小心加入1：1盐酸30ml。加热至近沸，使熔脱落，直至激烈反应停止。以适量热水洗坩埚。置蒸发皿于沸水浴蒸干，以平头玻棒小心压碎，于烘箱中干燥至无HCl味。加盐酸30ml于水浴上加热至70-80℃，加新制备的1%动胶溶液10ml，激烈搅拌5min，保温15min，以中速定量滤纸过滤于250ml容量瓶中。用2%盐酸洗涤2-3次，用热水洗至无氯离子。转移滤纸及沉淀于已恒重的瓷坩埚中，于900-950℃灼烧恒重。二氧化硅含量（X）：X%=G1/G*100式中G1—二氧化硅重量，克；G—矿物填料粉体重量，克；分析注意事项：温度：用动物胶凝聚硅酸时，温度要求70-80℃，温度过高，动物胶分解破坏，温度过低，其动物胶的活度及絮固效果降低。酸度：要保持溶液的酸度在8N以上，才能形成凝聚倾向最大的Y-硅酸。动物胶的加入量：动物胶的加入量过少，不能彻底凝聚硅酸，动物胶的加入量太多，已凝聚的硅酸又可能从新溶解，所以动物胶的加入量要按要求加入。所述平均粒径D50的测试方法：首先选取聚碳酸酯组合物在700℃马弗炉中灼烧6小时，再采用马尔文激光衍射法测试粒度方法。所述径厚比/长径比是指直径与厚度的比值，或者长度与厚度的比值，其测试方法：将2g聚碳酸酯组合物在600℃浓硫酸和氢氟酸烧解后通过双氧水滴定调节到中性，得到的澄清透明的烧解液，液体冷却到室温后通过移液管从底部移取2ml在干净的玻璃片，液滴铺成厚度为2mm的水层，二次元影像仪器放大倍数为200倍下的条件下进行拍照，根据照片的纤维状填料或片状填料形态用统计学的方法计算纤维状填料直径以及厚度或者长度与厚度。其中，所述矿物填料选自硅酸盐类；优选为硅酸镁、硅酸铝、硅酸钙、硅铝酸钾中的一种或几种。二氧化硅含量是衡量矿物填料质量的一个较为重要的指标，影响矿物填料的增刚效果，过低的二氧化硅含量，无法起到矿物填料的增刚作用；而平均粒径超过10μm的矿物填料颗粒会给制品性能造成不良影响，因为矿物填料的平均粒径大会导致界面结合力小，在树脂体系中形成的缺陷大，造成强度下降；此外，过大的填充颗粒更容易引起应力集中和银纹，韧性也下降。而平均粒径小于1μm的较细的矿物填料颗粒，一方面由于平均粒径过小，高表面积和吸油值，造成树脂系统的黏度增加大，加工性能变差；另一方面平均粒径过小存在分散困难，团聚体造成刚性韧性均下降的缺陷。高径厚比/长径比的矿物填料能促使树脂沿填料周围拉伸并沿外力方向取向，宏观强度仍得以提高。但是过高的径厚比/长径比，反而会降低界面结合力，使强度急剧下降。因此，只有当所述矿物填料的二氧化硅重量含量≥50%，平均粒径D50为1μm-10μm，径厚比/长径比为2-20，才会使最终制品具有高刚性兼具高韧性的有益效果。其中，所述助剂为反应性有机线性高分子低聚物，优选含有OH，C=O，MAH，GMA，EVA结构的反应性有机线性高分子低聚物，更优选为氧化聚乙烯蜡OPE。它使矿物填料与基体树脂结合成一个整体，转递应力；因为它的松弛行为不同于它两侧的物质可以阻止裂纹扩展和减缓应力集中，发挥矿物填料的作用。基于聚碳酸酯组合物的总重量，助剂的重量份为0.3份-10份，才能达到高韧性高强度；当助剂的重量份低于0.3份，不能有效浸润矿物填料，矿物填料产生的缺陷会引起冲击降低；当助剂的重量份高于10份，一方面，高含量的助剂与矿物填料反应应过量，降低了界面结合力，当受到外力时，界面层剥离，迅速导致破坏，不能有效传递冲击能量，降低体系的韧性；另一方面，过高的助剂起到增塑剂的作用，降低体系耐热性能，降低尺寸稳定性。其中，所述芳族聚碳酸酯的粘均分子量为13000-40000。当粘均分子量在上述范围内，机械强度良本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚碳酸酯组合物，按重量份计，包括以下组成：a、50份‑95份的芳族聚碳酸酯；b、5份‑40份的矿物填料；c、0.3份‑10份助剂；其中，基于矿物填料的总重量，所述矿物填料的二氧化硅重量含量≥50%，平均粒径D50为1μm‑10μm，径厚比/长径比为2‑20。

【技术特征摘要】
1.一种聚碳酸酯组合物，按重量份计，包括以下组成：a、50份-95份的芳族聚碳酸酯；b、5份-40份的矿物填料；c、0.3份-10份助剂；其中，基于矿物填料的总重量，所述矿物填料的二氧化硅重量含量≥50%，平均粒径D50为1μm-10μm，径厚比/长径比为2-20。2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述矿物填料的二氧化硅含量≥60%，平均粒径D50为2μm-5μm，径厚比/长径比为3-10。3.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述矿物填料选自硅酸盐类物质；优选为硅酸镁、硅酸铝、硅酸钙、硅铝酸钾中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨燕，黄险波，叶南飚，李明昆，艾军伟，陈勇文，佟伟，岑茵，
申请(专利权)人：金发科技股份有限公司，成都金发科技新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44