一种玻纤增强聚碳酸酯材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种玻纤增强聚碳酸酯材料及其制备方法和应用，所述玻纤增强聚碳酸酯材料以重量份计包括如下组分：聚碳酸酯40

【技术实现步骤摘要】
一种玻纤增强聚碳酸酯材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚合物材料
，具体涉及一种玻纤增强聚碳酸酯材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着移动设备的激增，移动通讯供应商常用的3G以下的工作频率已无法满足要求，3GHz以下频段越来越拥堵。随着5G时代的到来，全球部署更宽频段，可从3G拓宽到高频4.4
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5GHz，以及毫米波26
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39GHz，以实现高传输速率、大容量信号传播、低信息延迟的增强网络服务。在5G高频电磁波的信号传输条件下，传输电磁波波长逐渐变短，绕射能力变差，这就要求5G核心基站数量增加，同时传播介质的介电常数与介电损耗低，以实现有效接受与传输。高频高速传输同样对智能手机中使用的复合材料提出要求，需要在高频电压下具有低介电损耗，还需同时更适宜薄壁制件的加工成型；因此，降低材料的介电常数与介电损耗，提升材料加工流动性，是应对5G新时代的迫切需求。
[0003]聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)是主链中含有碳酸酯基的聚合物，具有良好的机械性能、尺寸稳定性、耐热性与绝缘特性，是通用工程塑料之一，可应用于后壳、中框、内部支撑架、侧按键等几乎全部智能手机塑胶制件上。但聚碳酸酯以芳香族聚合物居多，分子链刚性大，疲劳强度低，对缺口敏感，容易产生应力开裂，在韧性和强度方面还具有很大的提升空间，采用纤维填料或其他聚合物对其进行增强是业内的常规方法。
[0004]CN105440628A公开了一种增强阻燃PC/PPO复合材料，组分如下：20
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30份PC树脂，14.9
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22份PPO(聚苯醚)，3
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5.2份PC
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PPO嵌段共聚物，5
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8份SEBS接枝物，5
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8份聚丙烯弹性体接枝物，0.5
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1份氨基改性硅油，0.5
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1份氨基硅烷偶联剂，20
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30份玻璃纤维；以及复合阻燃剂、抗氧剂和光稳定剂。该复合材料具有良好的拉伸强度、刚性和高低温韧性，但PPO材料的粘度高，刚性大，导致材料的加工流动性较低，难以制备薄壁制件；而且PPO与PC以及玻纤相容性差，需要对PPO进行预处理，成本增加。
[0005]CN109206875A公开了一种聚碳酸酯组合物，包括如下组分：聚碳酸酯50
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90％，玻璃纤维组5
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45％，助剂0
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5％；所述玻璃纤维组为长玻璃纤维或短玻璃纤维中的一种或两种的组合。所述聚碳酸酯组合物采用不同长度的玻璃纤维对PC进行增韧改性，提高材料的平整度，但其使用的玻璃纤维包括M
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玻璃纤维、E
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玻璃纤维、A
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玻璃纤维、S
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玻璃纤维、R
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玻璃纤维或C
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玻璃纤维等，玻璃纤维的介电常数和介电损耗高，导致聚碳酸酯组合物的介电性能不佳，难以满足高频电子设备的性能要求。
[0006]CN101875772A公开了一种玻纤增强PC复合材料，组分如下：聚碳酸酯45
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61％，饱和聚酯5
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20％，增韧剂3
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4％，热稳定剂0.1
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0.3％，润滑剂0.7
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1.1％，玻璃纤维25
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35％。该复合材料具有较好的韧性、强度和表面光洁度，但其缺口冲击强度在180J/m以下，冲击韧性不佳，介电常数和介电损耗较高，不利于高频电子设备中的应用。
[0007]因此，提高聚碳酸酯材料的冲击韧性、加工性和介电性能，降低材料的介电损耗，是本领域的研究重点。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种玻纤增强聚碳酸酯材料及其制备方法和应用，采用无碱玻璃纤维和多孔玻璃纤维的复配对聚碳酸酯进行改性，使所述玻纤增强聚碳酸酯材料具有更低的介电损耗、更高的冲击强度和良好的加工特性，充分满足了复合材料在高频高速通讯设备、汽车部件和电器等领域的性能要求。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种玻纤增强聚碳酸酯材料，所述玻纤增强聚碳酸酯材料以重量份计包括如下组分：
[0011]聚碳酸酯(PC)
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40
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95份
[0012]无碱玻璃纤维
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40份
[0013]多孔玻璃纤维
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40份；
[0014]所述多孔玻璃纤维中SiO2的质量百分含量≥95％。
[0015]本专利技术提供的玻纤增强聚碳酸酯材料中，将无碱玻璃纤维与多孔玻璃纤维复配并对聚碳酸酯进行改性；其中，所述无碱玻璃纤维包含SiO2，以及部分Al2O3、B2O3和CaO等，基本不含有MgO、Li2O、Na2O、K2O以及TiO2，具有低介电常数和低介电损耗；所述多孔玻璃纤维含有大量微观孔洞，SiO2的含量≥95％，在具有极低的介电常数和介电损耗的同时，孔洞的存在增强了玻璃纤维与基体PC的结合性，可显著提升材料的加工特性，并使材料在接受外界冲击时获得能量缓冲，极大地提高材料的冲击韧性。所述玻纤增强聚碳酸酯材料以特定的玻璃纤维与聚碳酸酯进行复配，赋予其低介电常数和低介电损耗，并提升了材料的加工性、强度、韧性和耐冲击性，同时由于聚碳酸酯与填料(无碱玻璃纤维和多孔玻璃纤维)的良好结合，表面浮纤情况获得极大改善，兼具优异的介电性能和综合机械性能。
[0016]所述玻纤增强聚碳酸酯材料中，所述聚碳酸酯的重量份为40
‑
95份，例如可以为45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份或90份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，优选55
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85份，进一步优选60
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80份。
[0017]所述无碱玻璃纤维的重量份为1
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40份，例如可以为3份、5份、8份、10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份或38份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，优选3
‑
30份，进一步优选5
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25份。
[0018]所述多孔玻璃纤维的重量份为1
‑
40份，例如可以为3份、5份、8份、10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份或38份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻纤增强聚碳酸酯材料，其特征在于，所述玻纤增强聚碳酸酯材料以重量份计包括如下组分：聚碳酸酯
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40
‑
95份无碱玻璃纤维
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40份多孔玻璃纤维
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40份；所述多孔玻璃纤维中SiO2的质量百分含量≥95％。2.根据权利要求1所述的玻纤增强聚碳酸酯材料，其特征在于，所述聚碳酸酯包括双酚A聚碳酸酯；优选地，所述聚碳酸酯在300℃、1.2kg下的熔融指数为5
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40g/10min。3.根据权利要求1或2所述的玻纤增强聚碳酸酯材料，其特征在于，所述无碱玻璃纤维中SiO2的质量百分含量≥90％；优选地，所述无碱玻璃纤维在5GHz下的介电损耗为0.0030
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0.0035；优选地，所述无碱玻璃纤维在5GHz下的介电常数为4.2
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4.8。4.根据权利要求1
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3任一项所述的玻纤增强聚碳酸酯材料，其特征在于，所述多孔玻璃纤维的孔径为0.5
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3μm；优选地，所述多孔玻璃纤维的比表面积为300
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600m2/g；优选地，所述多孔玻璃纤维在5GHz下的介电损耗为0.002
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0.003；优选地，所述多孔玻璃纤维在5GHz下的介电常数为3.7
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4.2；优选地，所述多孔玻璃纤维与无碱玻璃纤维的质量比为1:(0.3
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1.3)；优选地，所述玻纤增强聚碳酸酯材料中无碱玻璃纤维与多孔玻璃纤维的质量百分含量之和为5
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50％。5.根据权利要求1
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4任一项所述的玻纤增强聚碳酸酯材料，其特征在于，所述多孔玻璃纤维通过增强型玻璃纤维在酸性溶液中造孔得到；优选地，所述增强型玻璃纤维的杨氏模量为50
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90GPa；优选地，所述多孔玻璃纤维与增强型玻璃纤维的强度之比为(0.5
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0.8):1；优选地，所述多孔玻璃纤维通过如下方法进行制备，所述方法包括：将增强型玻璃纤维依次在酸溶液和碱性盐溶液中处理后，干燥，得到所述多孔玻璃纤维；优选地，所述酸溶液的pH值为2
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5；优选地，所述酸溶液包括盐酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述酸溶液中的处理时间为1
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8h；优选地，所述酸溶液中的处理温度为30
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80℃；优选地，所述酸溶液中的处理在搅拌条件下进行；优选地，所述碱性盐溶液的pH值为7.5
‑
9；优选地，所述碱性盐溶液中的盐包括酸式盐；优选地，所述酸式盐包括碳酸氢钠、碳酸氢钾或硼酸氢钠中的任意一种或至少两种的组合；优选地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春艳，刘向东，
申请(专利权)人：上海中镭新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：