本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高性能聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料是由兩種以上不同性能的材料，通過物理或化學(xué)的方法組成具有新性能的材料。各種材料在性能上相互取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。
復(fù)合材料在很多領(lǐng)域都發(fā)揮著很大的作用，代替了很多傳統(tǒng)的材料。在汽車領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛，例如汽車內(nèi)飾材料。人們希望內(nèi)飾材料不僅僅是單一的棉麻布，而希望是具有耐用、阻燃、抗菌、抗靜電等優(yōu)點(diǎn)的新型材料，且外觀美麗。
聚碳酸酯(PC)是一種綜合性能優(yōu)越的工程塑料，也是近年來增長速度最快的通用工程塑料，具有優(yōu)異的沖擊韌性、電氣絕緣性、耐蠕變性、透明性和無毒性等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于汽車、運(yùn)動器材、辦公設(shè)備等的外殼和電子電器零部件等方面。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種具有好的力學(xué)性能、抗菌性能、阻燃性能和抗靜電性能的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備方法及應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種高性能聚碳酸酯復(fù)合材料，按照質(zhì)量百分比計(jì)，由以下原料組成：聚碳酸酯77.8～84.7％、殼聚糖/粘膠纖維7～11％、丁基橡膠6～8％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5～0.8％、阻燃劑0.2～0.3％、抗靜電劑1.6～2.1％；所述的阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比5～9：1的比例混合而成；所述的抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.5～2.2：1的比例混合而成；所述的殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：24～28，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的7～8倍的含58～62wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至68～75℃，并保溫30～35min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：按照質(zhì)量百分比計(jì)，由以下原料組成：聚碳酸酯81.02～83.46％、殼聚糖/粘膠纖維8～9％、丁基橡膠6～7％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5～0.7％、阻燃劑0.24～0.28％、抗靜電劑1.8～2.0％；所述的阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比6～8：1的比例混合而成；所述的抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.7～2.0：1的比例混合而成；所述的殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：25～27，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含60wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至68～72℃，并保溫32min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：按照質(zhì)量百分比計(jì)，由以下原料組成：聚碳酸酯82.25％、殼聚糖/粘膠纖維8％、丁基橡膠7％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.6％、阻燃劑0.25％、抗靜電劑1.9％；所述的阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比7：1的比例混合而成；所述的抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.8：1的比例混合而成；所述的殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：26，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含60wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至70℃，并保溫32min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機(jī)中充分混合，得到預(yù)混料；接著將預(yù)混料在248～260℃溫度下于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，然后在248～260℃溫度下于注塑機(jī)中成型，制成所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料。
所述的復(fù)合材料在制備汽車內(nèi)飾用材料方面的應(yīng)用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明選用聚碳酸酯、丁基橡膠為主體，以殼聚糖/粘膠纖維為填充劑，以2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚為抗氧劑，采用聚硅硼氧烷與磷酸三苯酯并用的阻燃劑、聚氧乙烯硬脂酸酯與脂肪醇聚醚酰胺并用的抗靜電劑，制得一種具有好的力學(xué)性能、抗菌性能、阻燃性能和抗靜電性能的復(fù)合材料，適合用作汽車內(nèi)飾用材料。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例中，一種高性能聚碳酸酯復(fù)合材料，按照質(zhì)量百分比計(jì)，由以下原料組成：聚碳酸酯77.8％、殼聚糖/粘膠纖維11％、丁基橡膠8％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.8％、阻燃劑0.3％、抗靜電劑2.1％；阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比5：1的比例混合而成；抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.5：1的比例混合而成；殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：24，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的7倍的含62wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至68℃，并保溫35min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機(jī)中充分混合，得到預(yù)混料；接著將預(yù)混料在248℃溫度下于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，然后在248℃溫度下于注塑機(jī)中成型，制成所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料。
實(shí)施例2
本發(fā)明實(shí)施例中，一種高性能聚碳酸酯復(fù)合材料，按照質(zhì)量百分比計(jì)，由以下原料組成：聚碳酸酯84.7％、殼聚糖/粘膠纖維7％、丁基橡膠6％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5％、阻燃劑0.2％、抗靜電劑1.6％；阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比9：1的比例混合而成；抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比2.2：1的比例混合而成；殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：28，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含58wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至75℃，并保溫30min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機(jī)中充分混合，得到預(yù)混料；接著將預(yù)混料在260℃溫度下于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，然后在260℃溫度下于注塑機(jī)中成型，制成所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料。
實(shí)施例3
本發(fā)明實(shí)施例中，一種高性能聚碳酸酯復(fù)合材料，按照質(zhì)量百分比計(jì)，由以下原料組成：聚碳酸酯81.02％、殼聚糖/粘膠纖維9％、丁基橡膠7％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.7％、阻燃劑0.28％、抗靜電劑2.0％；阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比6：1的比例混合而成；抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.7：1的比例混合而成；殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：25，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含60wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至68℃，并保溫32min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機(jī)中充分混合，得到預(yù)混料；接著將預(yù)混料在248℃溫度下于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，然后在260℃溫度下于注塑機(jī)中成型，制成所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料。
實(shí)施例4
本發(fā)明實(shí)施例中，一種高性能聚碳酸酯復(fù)合材料，按照質(zhì)量百分比計(jì)，由以下原料組成：聚碳酸酯83.46％、殼聚糖/粘膠纖維8％、丁基橡膠6％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5％、阻燃劑0.24％、抗靜電劑1.8％；阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比8：1的比例混合而成；抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比2.0：1的比例混合而成；殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：27，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含60wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至72℃，并保溫32min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機(jī)中充分混合，得到預(yù)混料；接著將預(yù)混料在260℃溫度下于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，然后在248℃溫度下于注塑機(jī)中成型，制成所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料。
實(shí)施例5
本發(fā)明實(shí)施例中，一種高性能聚碳酸酯復(fù)合材料，按照質(zhì)量百分比計(jì)，由以下原料組成：聚碳酸酯82.25％、殼聚糖/粘膠纖維8％、丁基橡膠7％、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.6％、阻燃劑0.25％、抗靜電劑1.9％；阻燃劑由聚硅硼氧烷、磷酸三苯酯按照質(zhì)量比7：1的比例混合而成；抗靜電劑由聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪醇聚醚酰胺按照質(zhì)量比1.8：1的比例混合而成；殼聚糖/粘膠纖維的制備，步驟為：按照殼聚糖：粘膠纖維的質(zhì)量比為1：26，稱取殼聚糖和粘膠纖維混合得到混合物，將該混合物置于其質(zhì)量之和的8倍的含60wt.％檸檬烯的乙醇溶液中，加熱至70℃，并保溫32min，過濾得濾渣，用去離子水充分洗凈，經(jīng)干燥、研磨制成粉末，即為所述的殼聚糖/粘膠纖維。
所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：按上述比例稱取各組分，共同倒入高速混合機(jī)中充分混合，得到預(yù)混料；接著將預(yù)混料在255℃溫度下于雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，然后在255℃溫度下于注塑機(jī)中成型，制成所述的高性能聚碳酸酯復(fù)合材料。
對比例1
在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上，將殼聚糖/粘膠纖維替換為粘膠纖維，其余與實(shí)施例5完全相同。
對比例2
在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上，將聚硅硼氧烷替換為磷酸三苯酯，其余與實(shí)施例5完全相同。
對比例3
在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上，將聚氧乙烯硬脂酸酯替換為脂肪醇聚醚酰胺，其余與實(shí)施例5完全相同。
將各實(shí)施例、對比例所制備的復(fù)合材料經(jīng)干燥后用注塑機(jī)注塑成50mm×50mm的塑料樣品，進(jìn)行抗菌性能測試；同時，將各例所制備的復(fù)合材料干燥后經(jīng)注塑成型成標(biāo)準(zhǔn)測試樣條，用于測試其力學(xué)性能、阻燃性能、抗靜電性能，測試數(shù)據(jù)見表1～2?？咕鷾y試標(biāo)準(zhǔn)：QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能試驗(yàn)方法和抗菌效果》，檢測用菌為大腸桿菌ATCC25922，金黃色葡萄球菌ATCC6538。力學(xué)性能測試：拉伸強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)為ASTMD638-2003，彎曲強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)為ASTMD790-2003，缺口沖擊強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)為ASTMD256-2010；阻燃性能測試標(biāo)準(zhǔn)為UL94；抗靜電性能測試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T15662。
表1各例制得的復(fù)合材料的抗菌、力學(xué)、阻燃性能
表2各例制得的復(fù)合材料的抗靜電性能
由表1和2可以看出：與對比例1～3相比，實(shí)施例1～5制得的復(fù)合材料不僅在力學(xué)性能、阻燃性能方面具有明顯的優(yōu)勢，而且其在抗菌性能和抗靜電性能方面也具有明顯的優(yōu)勢；尤其，實(shí)施例5制得的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為79.1MPa，彎曲強(qiáng)度為81.6MPa，缺口沖擊強(qiáng)度為769J/m，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌率分別高達(dá)99.5％、99.8％，阻燃性能為V0，常溫下的表面電阻值低至1×105Ω，在-20～50℃范圍內(nèi)的表面電阻值均不高于1×106Ω，由于其具有好的力學(xué)性能、抗菌性能、阻燃性能和抗靜電效果，特別適合用作汽車內(nèi)飾用材料。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。