[发明专利]一种高强度耐磨PC材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种高强度耐磨PC材料及其制备工艺；本发明首先以微晶纤维素为原料，制备了纳米尺度的纳米微晶纤维素，在1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺的活化下，将纳米微晶纤维素表面的羟基替换为环氧基团，在催化条件下与高压CO₂气体反应，实现环氧基团的开环，得到带有碳酸酯单体的改性纳米纤维素，之后利用二醇化合物生成聚碳酸酯，使得改性纳米纤维素可以有效分散在聚碳酸酯基体中，并增强了其结合能力，可以将施加在聚碳酸酯表面的应力分散，避免应力集中造成的损害，从而有效增强了聚碳酸酯的耐磨性能与强度。本发明制备高强度耐磨PC材料机械性能优异，耐磨能力强，具有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种高强度耐磨PC材料及其制备工艺。

背景技术

聚碳酸酯是一种性能优异的工程塑料，具有优异的高耐候性与电绝缘性，被广泛应用在各类行业中，但单纯仅靠聚碳酸酯的自身性质，并不能完全满足人们日常所需，因此在使用时，往往需要对聚碳酸酯进行一定的改性，以满足其使用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度耐磨PC材料及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高强度耐磨PC材料，具有以下特征：按重量份数计，所述高强度耐磨PC材料，包括以下组分：80-100份改性聚碳酸酯、0.5-0.8份抗氧化剂、5-10份阻燃剂、0.1-0.5份润滑剂、20-30份玻璃纤维；

其中，所述改性聚碳酸酯由改性纳米纤维素与1,4-环己二醇经碳酸化处理后，与2-巯基乙醇共聚制得；

其中，所述改性纳米纤维素由微晶纤维素酸解后与环氧氯丙烷反应制得。

进一步的，所述抗氧化剂为抗氧剂0101；所述阻燃剂为聚二甲基硅氧烷；所述润滑剂为硬脂酸酯。

一种高强度耐磨PC材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1.制备改性纳米纤维素：

S11.将微晶纤维素溶于去离子水中，冰水浴环境下搅拌分散15-20min后，滴加浓硫酸，使反应溶液中硫酸浓度为65-74％，滴加结束后，升温至50-65℃，搅拌混合反应2-4h后，停止加热，并使用去离子水对反应溶液进行稀释，离心处理，并去除上清液后再次加入去离子水混合，再次离心后，取下层悬浮液进行透析，直至pH稳定，真空干燥，得到纳米纤维素；

S12.将纳米纤维素分散到乙酸乙酯溶液中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺，搅拌混合，升温至80-95℃，回流反应8-12h，加入环氧氯丙烷，降温至60-70℃，回流反应8-12h后，离心分离，并使用无水乙醇洗涤3-5次，真空干燥，即可得改性纳米纤维素；

S2.将1,4-环己二醇、改性纳米纤维素溶于N,N-二甲基甲酰胺中，超声波分散处理3-6h后，向反应体系中充入CO₂1-1.5h，加入四甲基胍搅拌混合，高压反应1.5-3h，加入溴丁烯，升温至100-110℃，反应8-12h，反应结束后使用去离子水洗涤反应产物，并使用乙酸乙酯萃取，得到改性碳酸酯单体；

S3.将改性碳酸酯单体与2-巯基乙醇、偶氮二异丁腈混合，升温至70-85℃，CO₂气氛下回流反应4-8h，旋蒸产物，去除多余溶剂，并再次将其溶于四氢呋喃中，加入甲醇冰水浴处理，收集沉淀并洗涤，得到改性聚碳酸酯；

S4.将改性聚碳酸酯、抗氧化剂、阻燃剂、润滑剂、玻璃纤维加热共混，并冷却切粒，即可得所述高强度耐磨PC材料。

进一步的，步骤S1中，所述纳米纤维素、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、环氧氯丙烷的质量比为(0.8-1)：(0.5-1)：(1-1.5)。