[發(fā)明專利]一種耐磨高剛性聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備方法

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• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114525026A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉賢文;陳平緒;葉南飚;楊燕;李明昆;彭民樂;艾軍偉
• 申請（專利權(quán)）人: 金發(fā)科技股份有限公司
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08L27/18;C08K7/14;C08K3/22
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 陳靜

本發(fā)明公開了一種耐磨高剛性聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。本發(fā)明所述產(chǎn)品剛性和強(qiáng)度較高，具有優(yōu)異的彎曲模量和沖擊強(qiáng)度，同時耐磨性遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有聚碳酸酯復(fù)合材料，不會出現(xiàn)明顯掉粉現(xiàn)象。本發(fā)明還提供了該產(chǎn)品的制備方法及其在電子器件零部件制備中的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種耐磨高剛性聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚碳酸酯(PC)是一種性能優(yōu)異的工程塑料，其機(jī)械強(qiáng)度高、耐沖擊韌性好、尺寸穩(wěn)定、耐熱性和電絕緣性好，被廣泛應(yīng)用于電子電氣、家電、OA、電動工具、蓄電池、充電樁、筆記本電腦等行業(yè)和產(chǎn)品中，然而聚碳酸酯也存在耐磨性能差的缺陷，表面極易被刮傷。

隨著材料輕量化需求，聚碳酸酯材料被期望用于取代金屬材料做齒輪、軸承、滑輪、機(jī)械泵轉(zhuǎn)子等機(jī)器零部件，但這不僅要求材料具有良好的耐摩擦性能，同時還要求材料具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度和剛性(模量)，成型性能好。

現(xiàn)有技術(shù)常采用玻璃纖維來提升聚碳酸酯材料的力學(xué)強(qiáng)度和模量，使其能用于制備結(jié)構(gòu)件，但玻纖的引入會增加復(fù)合材料的摩擦和磨損，使聚碳酸酯的缺陷進(jìn)一步放大，同時玻纖之間也會發(fā)生一定的摩擦，這兩種情況均可能使聚碳酸酯材料在使用時的耐磨性不足，容易發(fā)生掉粉現(xiàn)象。一些表面經(jīng)過特殊處理的耐磨玻纖雖然能改善耐摩擦性，但由于對玻纖表面結(jié)構(gòu)的破壞及處理，又會降低玻纖對產(chǎn)品的增剛效果，其制備的復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度和模量偏低。

另一方面，通過加入摩擦系數(shù)較小的潤滑助劑，比如聚四氟乙烯(PTFE)樹脂、二硫化鉬、石墨、硅油等，雖然可降低產(chǎn)品的摩擦磨損概率，但同時也會對產(chǎn)品的加工性能有所影響。其中，聚四氟乙烯(PTFE)由于自潤滑性，耐磨性能好，不揮發(fā)，能改善聚合物表面提供持久的滑感，降低摩擦系數(shù)，提高耐磨、耐刮擦性能等；但由于其流動性差，很難在體系中混合均勻，從而材料性能差。而在實(shí)際材料使用過程中，對材料的耐磨要求，主要需要制件接觸件結(jié)構(gòu)間的相互干擾小，比如要求材料間不能有摩擦掉粉，但其嚴(yán)重程度與摩擦系數(shù)沒有直接的對應(yīng)關(guān)系，也就是說單純采用潤滑助劑得到的產(chǎn)品低摩擦系數(shù)并不能帶來低掉粉程度，產(chǎn)品實(shí)際上并不耐磨。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供了一種耐磨高剛性聚碳酸酯復(fù)合材料，該產(chǎn)品剛性和強(qiáng)度較高，具有優(yōu)異的彎曲模量和沖擊強(qiáng)度，同時耐磨性遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有聚碳酸酯復(fù)合材料，不會出現(xiàn)明顯掉粉現(xiàn)象。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種耐磨高剛性聚碳酸酯復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：

聚碳酸酯100份、玻璃纖維8～40份、聚四氟乙烯5～15份以及鈦白粉0.5～2份；

所述玻璃纖維的集束率≤12％。

本發(fā)明所述耐磨高剛性聚碳酸酯復(fù)合材料的組分中，發(fā)明人采用特定低集束率(用于表征纖維材料的集束性)的玻璃纖維分散在聚碳酸酯樹脂當(dāng)中，玻璃纖維之間本身的摩擦掉粉概率顯著減少，而采用鈦白粉這種細(xì)膩、潤滑度高且強(qiáng)度較大的粉體對其進(jìn)行搭配，可進(jìn)一步降低玻璃纖維的取向性，抑制玻璃纖維之間的摩擦破裂，并且提升產(chǎn)品的剛性和強(qiáng)度；另一方面，組分中的特定含量的聚四氟乙烯可在玻璃纖維和聚碳酸酯之間穿插，在玻璃纖維的分散摩擦下容易被碾壓變形并按照滑動方向遷移至玻璃纖維的表面，形成一層低物理極性的保護(hù)膜，避免玻璃纖維的外漏，減少玻璃纖維與外界摩擦進(jìn)而掉粉的概率，而自身也因為玻璃纖維的穿插效應(yīng)在加工或產(chǎn)品使用時不會破碎成粒，同時因膜層中分散有鈦白粉，膜層的穩(wěn)定性較高。

另一方面，鈦白粉的添加含量不能過量，否則產(chǎn)品的強(qiáng)度將會顯著下降，同時也會引起產(chǎn)品的耐摩擦性能變差，出現(xiàn)掉粉現(xiàn)象。