用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及热塑性树脂复合材料技术领域，尤其涉及一种用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料及其制造方法。

背景技术

近年来，随着科技的进步，各种计算机技术、网络技术的飞速发展，计算机技术已经进入了一个快速而又崭新的时代。笔记本电脑作为便携式计算机已经成为人们生活、工作、娱乐等活动中不可或缺的一部分。笔记本电脑底壳的使用既是保护机体的最直接的方式，也是影响其散热效果、重量、美观度的重要因素。理想的笔记本电脑底壳需要同时具备机械强度高、耐刮擦、耐高低温冲击性优异、耐热性好、耐燃烧、重量轻、而且成型加工性优良等特点。

目前市场上多数的塑料底壳笔记本电脑都是采用PC/ABS工程塑料合金做原料的。这种材料既具有PC树脂的优良耐热耐候性、尺寸稳定性和耐冲击性能，又具有ABS树脂优良的加工流动性。但是，随着笔记本电脑的发展，出于保护脆弱的电子元器件、加强整体架构强度等因素的考虑，PC/ABS合金的综合机械性能显得不够理想，进而造成整机厚度、重量不理想，难以实现超轻薄设计。除此之外，市面上的笔记本电脑底壳还或多或少存在阻燃性、机械力学性能和抗老化性能有待进一步提高的缺陷。

为了解决上述问题，中国发明专利CN102532840B公开了一种用于笔记本电脑外壳的热塑树脂复合材料及其制造方法，复合材料包括以下组分及重量百分比含量：热塑性树脂 40-60、有机纤维10-20、无机纤维0-20、其他助剂0-10、无卤阻燃母粒20-40，将热塑性树脂熔融得到熔体，然后将纤维充分浸渍热塑性树脂熔体，并向其中加入其它助剂，冷却并切成纤维增强热塑性树脂的粒料，最后将粒料与无卤阻燃母粒批混后即得产品。与现有技术相比，该发明制造得到的复合材料兼具良好的韧性、强度和刚性，并具有环保阻燃、耐热性好、低温韧性好等特点，是一种理想的新型笔记本外壳材料。然而，其耐候性、耐老化性和耐用性有待进一步提高。

本领域仍然需要一种机械力学性能好，阻燃性和抗老化性能佳，耐候性和耐热性优异，性能稳定性好，使用寿命长的用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料及其制造方法。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种机械力学性能好，阻燃性和抗老化性能佳，耐候性和耐热性优异，性能稳定性好，使用寿命长的用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料及其制造方法，该制造方法简单易行，耗能低，制造效率和良品率高，经济价值、社会价值和生态价值高，适合工业化应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料，其特征在于，是由如下按重量份计的各原料制成：含氟超支化聚乙烯共聚物45-55份、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物25-35份、3-(二乙氧基邻酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮3-5份、偶联剂3-5份、莫来石纤维6-10份、纳米硼纤维5-8份、钢纤维2-4份、抗氧剂1-3份、热稳定剂1-2份、增塑剂3-5份、润滑剂1-2份。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸酰胺、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种；所述增塑剂为环氧大豆油。

优选的，所述热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁中的至少一种。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、复合抗氧剂B225、抗氧剂1076中的任意一种或几种。

优选的，所述钢纤维的平均直径为3-9μm，长径比为(15-25):1。

优选的，所述纳米硼纤维的平均直径为300-600nm，长径比为(13-18):1。

优选的，所述莫来石纤维的平均直径为3-7μm，长径比为(14-18):1。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570或它们的混合物。

优选的，所述烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮、烯丙基硼酸频哪醇酯、4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，75-85℃下搅拌反应4-6小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3-6次，最后置于真空干燥箱90-100℃下干燥至恒重，得到烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物。

优选的，所述烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮、烯丙基硼酸频哪醇酯、4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉、引发剂、高沸点溶剂的质量比为2:(1-3):1:(0.8-1.2):(0.05-0.08):(20-30)。

优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。

优选的，所述含氟超支化聚乙烯共聚物的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述含氟超支化聚乙烯共聚物为按CN201810015380.4的中国发明专利实施例1的方法制成。

本发明的另一个目的，在于提供一种所述用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出成型，得到用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料成品。

优选的，所述挤出成型的工艺具体为：加热温度为190-210℃，机头挤出温度为210-220℃，挤出机主螺杆转速150-190r/min，加料转速220-250r/min。

具体实施方式

下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。

一种用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料，其特征在于，是由如下按重量份计的各原料制成：含氟超支化聚乙烯共聚物45-55份、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物25-35份、3-(二乙氧基邻酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮3-5份、偶联剂3-5份、莫来石纤维6-10份、纳米硼纤维5-8份、钢纤维2-4份、抗氧剂1-3份、热稳定剂1-2份、增塑剂3-5份、润滑剂1-2份。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸酰胺、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种；所述增塑剂为环氧大豆油。

优选的，所述热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁中的至少一种。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、复合抗氧剂B225、抗氧剂1076中的任意一种或几种。

优选的，所述钢纤维的平均直径为3-9μm，长径比为(15-25):1。

优选的，所述纳米硼纤维的平均直径为300-600nm，长径比为(13-18):1。

优选的，所述莫来石纤维的平均直径为3-7μm，长径比为(14-18):1。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570或它们的混合物。

优选的，所述烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮、烯丙基硼酸频哪醇酯、4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，75-85℃下搅拌反应4-6小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3-6次，最后置于真空干燥箱90-100℃下干燥至恒重，得到烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物。

优选的，所述烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮、烯丙基硼酸频哪醇酯、4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉、引发剂、高沸点溶剂的质量比为2:(1-3):1:(0.8-1.2):(0.05-0.08):(20-30)。

优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。

优选的，所述含氟超支化聚乙烯共聚物的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述含氟超支化聚乙烯共聚物为按CN201810015380.4的中国发明专利实施例1的方法制成。

本发明的另一个目的，在于提供一种所述用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出成型，得到用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料成品。

优选的，所述挤出成型的工艺具体为：加热温度为190-210℃，机头挤出温度为210-220℃，挤出机主螺杆转速150-190r/min，加料转速220-250r/min。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

（1）本发明提供的一种用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料的制造方法，采用常规设备和生产线即可实现，对工艺装置依赖性小，耗能低，操作简单方便，制造效率和成品合格率高，社会价值、经济价值和生态价值足，适合工业化应用。

（2）本发明提供的一种用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料，通过含氟超支化聚乙烯共聚物和烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物复配作为材料基材，二者均属于共聚物，相容性好，共混效果好；通过二者之间相互配合，共同作用，不仅能实现传统PC/ABS合金材料的所有优点，而且其中不含有不饱和烯键，性能稳定性更好，使用寿命更长；含氟结构的引入能增强材料的耐候性和抗老化性能，超支化结构不仅能增强各原料之间的相容性，还能提高材料韧性，无需另外添加增韧剂。

（3）本发明提供的一种用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料，烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物分子链上同时含有琥珀酰亚胺基碳酸酯结构、苯酮、硼酸频哪醇酯、含氟喹啉结构，这些结构在电子效应、位阻效应和共轭效应等多重作用下，使得制成的复合材料机械力学性能好，阻燃性和抗老化性能佳，耐候性和耐热性优异，性能稳定性好，使用寿命长。

（4）本发明提供的一种用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料，同时添加莫来石纤维、纳米硼纤维和钢纤维，它们相互配合共同作用，使得制成的复合材料机械力学性能更佳，耐高温性能更优异。

下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1

用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料，其特征在于，是由如下按重量份计的各原料制成：含氟超支化聚乙烯共聚物45份、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物25份、3-(二乙氧基邻酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮3份、偶联剂3份、莫来石纤维6份、纳米硼纤维5份、钢纤维2份、抗氧剂1份、热稳定剂1份、增塑剂3份、润滑剂1份。

所述润滑剂为硬脂酸酰胺；所述增塑剂为环氧大豆油；所述热稳定剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为抗氧剂1010。

所述钢纤维的平均直径为3μm，长径比为15:1；所述纳米硼纤维的平均直径为300nm，长径比为13:1；所述莫来石纤维的平均直径为3μm，长径比为14:1；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。

所述烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮、烯丙基硼酸频哪醇酯、4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，75℃下搅拌反应4小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3次，最后置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重，得到烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物。

所述烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮、烯丙基硼酸频哪醇酯、4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉、引发剂、高沸点溶剂的质量比为2:1:1:0.8:0.05:20；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氮气。

所述含氟超支化聚乙烯共聚物的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述含氟超支化聚乙烯共聚物为按CN201810015380.4的中国发明专利实施例1的方法制成。

一种所述用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀，得到混合物料，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中挤出成型，得到用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料成品；所述挤出成型的工艺具体为：加热温度为190℃，机头挤出温度为210℃，挤出机主螺杆转速150r/min，加料转速220r/min。

实施例2

用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料及其制造方法，其与实施例1基本相同，不同的是，是由如下按重量份计的各原料制成：含氟超支化聚乙烯共聚物48份、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物28份、3-(二乙氧基邻酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮3.5份、偶联剂3.5份、莫来石纤维7份、纳米硼纤维6份、钢纤维2.5份、抗氧剂1.5份、热稳定剂1.2份、增塑剂3.5份、润滑剂1.2份；所述挤出成型的工艺具体为：加热温度为200℃，机头挤出温度为213℃，挤出机主螺杆转速160r/min，加料转速230r/min。

实施例3

用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料及其制造方法，其与实施例1基本相同，不同的是，是由如下按重量份计的各原料制成：含氟超支化聚乙烯共聚物50份、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物30份、3-(二乙氧基邻酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮4份、偶联剂4份、莫来石纤维8份、纳米硼纤维6.5份、钢纤维3份、抗氧剂2份、热稳定剂1.5份、增塑剂4份、润滑剂1.5份；所述挤出成型的工艺具体为：加热温度为200℃，机头挤出温度为215℃，挤出机主螺杆转速170r/min，加料转速235r/min。

实施例4

用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料及其制造方法，其与实施例1基本相同，不同的是，是由如下按重量份计的各原料制成：含氟超支化聚乙烯共聚物53份、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物33份、3-(二乙氧基邻酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮4.5份、偶联剂4.5份、莫来石纤维9.5份、纳米硼纤维7.5份、钢纤维3.5份、抗氧剂2.5份、热稳定剂1.8份、增塑剂4.5份、润滑剂1.8份；所述挤出成型的工艺具体为：加热温度为205℃，机头挤出温度为218℃，挤出机主螺杆转速185r/min，加料转速245r/min。

实施例5

用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料及其制造方法，其与实施例1基本相同，不同的是，是由如下按重量份计的各原料制成：含氟超支化聚乙烯共聚物55份、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯/4-丙烯酰羟苯甲酸苯酮/烯丙基硼酸频哪醇酯/4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉共聚物35份、3-(二乙氧基邻酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮5份、偶联剂5份、莫来石纤维10份、纳米硼纤维8份、钢纤维4份、抗氧剂3份、热稳定剂2份、增塑剂5份、润滑剂2份；所述挤出成型的工艺具体为：加热温度为210℃，机头挤出温度为220℃，挤出机主螺杆转速190r/min，加料转速250r/min。

对比例1

用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料及其制造方法，其与实施例1基本相同，不同的是，没有添加3-(二乙氧基邻酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮。

对比例2

用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料及其制造方法，其与实施例1基本相同，不同的是，没有添加4-乙烯基-2,8-双(三氟甲基)喹啉。

为了进一步说明各实施例所涉及的用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料的有益技术效果，对各例制成的用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料进行相关性能测试，测试方法参见我国现行相应国标，测试结果见表1；其中耐热老化性是通过将材料置于85℃下的热空气中进行人工加速老化96小时后拉伸强度的保留率来衡量的，其数值越大，耐热老化性能越好。

表1

从上表可以看出，本发明实施例公开的用于笔记本电脑底壳的热塑性树脂复合材料较对比例具有更优异的机械力学性能、耐热性、耐老化性能和阻燃性，这是各原料和含量相互配合共同作用的结果。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。