[發明專利]一種納米粒子增強的阻燃耐老化PC復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910986788.0
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110698832B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 高天平
• 申請（專利權）人: 東莞市立晶塑膠有限公司
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08L1/02;C08K13/04;C08K7/14;C08K3/36;C08K3/32;C08K3/22;C08K3/02;C08J5/00
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 林曉宏

本發明涉及聚碳酸酯技術領域，具體涉及一種納米粒子增強的阻燃耐老化PC復合材料及其制備方法，復合材料包括如下重量份的原料：PC、復合增強體、無鹵阻燃劑、光穩定劑、抗氧化劑和潤滑劑；所述復合增強體由玻璃纖維、份納米纖維素和納米粒子進行分散混合制得。本發明采用玻璃纖維、納米纖維素和納米粒子構建的復合增強體對復合材料的剛性和韌性均有顯著的改善作用。此外，為了賦予復合材料實用價值，本發明還在復合材料匯總加入無鹵阻燃劑、光穩定劑和抗氧化劑，以提高復合材料的阻燃性能和耐老化性能。

技術領域

本發明涉及聚碳酸酯技術領域，具體涉及一種納米粒子增強的阻燃耐老化PC復合材料及其制備方法。

背景技術

PC是一種綜合性能優越的工程塑料，具有優異的沖擊性能、尺寸穩定，在電氣行業、電器照明、建材行業、汽車制造工業、醫療器械、航空航天等領域具有廣泛的應用。但同時PC也存在嚴重的缺點，如加工性能差、容易應力開裂、材料力學性能差、耐磨性欠佳、耐化學藥品性差等，因此需要對PC進行改性以彌補其性能上的不足，實現高性能、低成本的目的，進一步拓寬了PC的應用領域。PC的改性主要途徑有：PC與其它聚合物共混；用無機材料改性等。作為PC的增強材料有：玻璃纖維(GF)、碳纖維、滑石、云母等。采用無機填料對PC進行改性，復合材料的拉伸強度、彎曲強度一般會有明顯的提高，但一般情況下其沖擊性能則急劇下降，該問題成為制約填料增強PC材料進一步發展的瓶頸。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種納米粒子增強的阻燃耐老化PC復合材料及其制備方法，復合增強體以玻璃纖維和納米纖維素相互纏繞作為骨架，可以有效吸收沖擊的能量，納米粒子填充于玻璃纖維和納米纖維素的骨架內，改善了納米粒子的分散效果，并且增強了復合材料。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種納米粒子增強的阻燃耐老化PC復合材料，包括如下重量份的原料：

所述復合增強體由15-20份玻璃纖維、8-14份納米纖維素和20-30份納米粒子進行分散混合制得。

本發明的復合增強體以玻璃纖維和納米纖維素相互纏繞作為骨架，形成具有大量空隙的三維空間結構，該三維骨架可以有效傳遞沖擊載荷，從而提高PC復合材料的抗沖擊強度，納米粒子填充于玻璃纖維和納米纖維素的骨架內，改善了納米粒子的分散效果，并且增強了復合材料，提高了復合材料的拉伸強度和彎曲強度，同時通過剛性粒子的增韌作用，也對復合材料的抗沖擊強度具有一定的提升作用。此外，為了賦予復合材料實用價值，本發明還在復合材料匯總加入無鹵阻燃劑、光穩定劑和抗氧化劑，以提高復合材料的阻燃性能和耐老化性能。

其中，所述復合增強體的制備方法包括如下步驟：

在1000重量份的水中加入15-20份玻璃纖維和8-14份納米纖維素，然后進行超聲分散2-4h，加入20-30份的納米粒子，繼續超聲分散2-4h，離心洗滌、冷凍干燥后，即得到所述的復合增強體。

本發明采用先后兩次超聲分散，第一次超聲分散是為了玻璃纖維和納米纖維素相互纏繞形成三維空間骨架，第二次超聲分散是為了納米粒子進入三維空間骨架的空隙中，構成復合增強體。

其中，玻璃纖維和納米纖維素的直徑和長度直接影響二者的纏繞狀態，也即是影響三維空間骨架的結構，對復合增強體的增強增韌效果起到決定性的作用，因而優選地，所述玻璃纖維的直徑為9-12μm，長度為1-2mm，所述納米纖維素的直徑為20-30nm，長度為6-10μm。

其中，所述納米粒子為碳納米管、納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米碳酸鈣和石墨烯中的至少一種，所述納米粒子的粒徑為10-18nm。優選地，納米粒子為二氧化硅，納米粒子的粒徑為14nm，納米二氧化硅成本較低，易于獲得，并且對復合材料的增強作用也較為顯著。