CN101117433A - 含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料及其制备方法，组分和重量份数含量包括：聚碳酸酯30－85份，聚乙烯5－50份，丙烯睛－丁二烯－苯乙烯共聚物5－65份，乙酸乙烯酯1～5份，弹性体5～10份，弹性体选自三元乙丙橡胶或聚氨酯。本发明以PC/PE/ABS三种聚合物作为基体材料，加入弹性体和乙酸乙烯酯，所获得的材料在保持了PC，PC/ABS合金材料在机械性能、尺寸稳定性、耐热性等方面的优良性能外，耐低温性能大大提高，在低温条件下不容易开裂。可以应用于电子电气工业、汽车制造业、机械工业等领域，特别适用作潮湿低温环境或热水环境下的工程塑料。

Description

含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚碳酸酯/聚乙烯/丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物高分子合金材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯是一种性能优良的工程塑料，具有优良的机械性能、尺寸稳定性、耐热性，被广泛地应用于制造业、电子工业、汽车工业等领域。然而，由于PC熔点高、加工流动性差、制品易应力开裂，对缺口敏感性强，耐沸水老化性能差，价格高，因而在一定程度上限制了它的应用。为了解决上述问题，研究人员相继开发了一系列的基于聚碳酸酯的高分子合金材料，如美国专利[USP5223573、USP6166133]公开的聚碳酸酯(PC)/丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，[USP4962148、USP5594062]公开的聚碳酸酯(PC)/聚乙烯(PE)，[USP6043322、USP6197873]公开的聚碳酸酯(PC)/聚酯(PET)等。其中，聚碳酸酯/丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物已经大量地得以应用于各个领域，成为最主要的基于聚碳酸酯的高分子合金材料，这主要是PC和ABS共混后可综合PC和ABS的优良性能。一方面，它可提高ABS的耐寒性、抗冲和拉伸性能，代替ABS用于高性能领域，另一方面它可降低PC的成本和熔体粘度，提高流动性，改善加工性能。但是，由于丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物的分子结构中存在双键结构，同时聚碳酸酯在水的存在下容易发生水解，从而导致该共聚物的耐老化性能，特别是沸水老化后的性能大幅度下降，因而限制了该共聚物的应用范围。
聚碳酸酯/聚乙烯共混物的研究开发早在七十年代中期就引起国内外的兴趣[特公昭40-13663，《塑料工业》1978，NO.2，P38]，国内曾将其大量用作煤电钻外壳和耐蒸煮的纱管。对于聚碳酸酯/聚乙烯共混物，当聚碳酸酯的添加量小于5％(重量百分比)时，与纯PC相比，共混物的熔融粘度大幅度下降，成型性能大幅度提高，而其他性能变化不大[T.Kunori and P.H.Geil，J.Macromol.Sci-Phys.，B18，93(1980)]。但是，当PE用量为高含量时，由于PC与PE的相容性差，从而导致PC/PE共混物机械性能大幅度下降同时材料出现分层现象。然而，PC/PE合金内PE的存在使得PC/PE合金内水的扩散系数大大地下降，因此PC的分子链水解速率下降，使得PC/PE合金在沸水处理后的仍保持良好的力学性能。[《塑料》NO.4，1991，P11-14]。
综合看来，PC具有优良的性能，然而存在熔点高、加工性能差、制品易应力开裂，对缺口敏感、价格高、耐沸水老化性能低的缺点。PC/ABS合金解决了PC上述的部分缺点，但是PC/ABS同样存在耐老化性能差特别是沸水老化后的冲击性能低的缺点。PC/PE合金具有良好的耐沸水老化性能，但是PC/PE的机械性能较PC及PC/ABS的低，同时PC与PE是两种相容性极差的聚合物，制品易分层。
申请人在先的中国专利ZL.02137524.0公开了一种基于聚碳酸酯的共混材料，虽然能够克服上述的缺陷，但是，其耐低温性能不理想，在低温下容易开裂，还需要改进。
发明内容
本发明需要解决的技术问题之一是公开一种含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明所说的含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料的组分和重量份数含量包括：
聚碳酸酯(PC)                          30-85份
聚乙烯(PE)                            5-50份
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)       5-65份
乙酸乙烯酯                            1～5份
弹性体                                5～10份
优选的为：
聚碳酸酯(PC)                           85份
聚乙烯(PE)                             10份
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)        10份
乙酸乙烯酯                             1份
聚氨酯                                 10份
优选的为：
聚碳酸酯(PC)                           50份
聚乙烯(PE)                             15份
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)   15份
乙酸乙烯酯                        5份
三元乙丙橡胶                      5份
按照本发明，可在上述的高分子合金材料中添加1-20份的马来酸酐改性聚烯烃；
所说的聚碳酸酯(PC)为脂肪族聚碳酸酯、脂肪-芳香族聚碳酸酯或芳香族聚碳酸酯中的一种，优选的为双酚A型聚碳酸酯，分子量为26000-42000，其结构式为：
Figure A20071004597400051
其中：100＜n＜200
所说的丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)指的是结构单元中含有聚丙烯睛、聚苯乙烯、聚丁二烯链段的三元共聚物，各分子链段的含量分别为(重量百分数)：聚丙烯睛链段(AN)占20％-75％、聚苯乙烯链段占20％-75％，聚丁二烯链段占5％-30％。ABS树脂为不透明、白色或淡黄色的粉状或粒状体，比重1.02-1.08，ABS树脂极易染色，其制品表面可喷涂或电镀。
所说的弹性体选自三元乙丙橡胶或聚氨酯，弹性体和乙酸乙烯酯的加入，一方面改善了材料的界面性，使材料的各个组分具有良好的相容性；另一方面增加了材料的韧性，降低了材料的收缩率，使材料具有较好的尺寸稳定性，同时可提高材料的耐低温性能；
所述及的聚碳酸酯、聚乙烯、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物均可采用市售产品；
上述的含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料的制备包括如下步骤：
按配方将聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、乙酸乙烯酯和弹性体在混合机中混合，然后将混合物料倒入挤出机或者密炼机中使物料熔融捏合，造粒即获得所说的材料。密炼温度为220℃-265℃。
本发明采用了PC/PE/ABS三种聚合物作为基体材料，加入弹性体和乙酸乙烯酯，所获得的PC/PE/ABS合金材料在保持了PC，PC/ABS合金材料在机械性能、尺寸稳定性、耐热性等方面的优良性能外，不仅合金材料的耐沸水老化性能较PC，PC/ABS有了很大的提高，而且耐低温性能大大提高，在低温条件下不容易开裂。可以应用于电子电气工业、汽车制造业、机械工业等领域，特别适用作潮湿低温环境或热水环境下的工程塑料。
具体实施方式
以下通过实施例来加以进一步的描述，但是本发明并没有局限于这些实施例。
本发明所需原材料在熔融捏合之前需要进行干燥处理。干燥条件为：聚碳酸酯(PC)及丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)干燥温度：120℃，干燥时间：10小时。聚乙烯(PE)及马来酸酐改性聚烯烃干燥温度：80℃，干燥时间：10小时。本发明所需测试样条有普通试样、沸水老化试样。其中普通试样的制备按照ASTM(美国材料试验协会)测试标准制备测试样条。沸水老化试样的制备方法如下：
将按照ASTM测试标准制备的普通试样置于沸腾的脱离子水中浸泡12小时，然后取出，将其置于室温的脱离子水中浸泡12小时。以一次沸水浸泡和一次室温水浸泡为一个周期，如此反复进行。
实施例1
配方：
聚碳酸酯(PC)85份，聚乙烯(PE)10份，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)10份，乙酸乙烯酯1份，聚氨酯10份。
将聚碳酸酯(模克隆2858，德国BAYER产)、低密度聚乙烯(LDPE)(Q200，上海石化产)、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)(ABS757，台湾奇美产)和聚氨酯粉末混合均匀，然后将混合料倒入双螺杆挤出机(SHL-35型)中熔融捏合，冷却造粒，获得共混粒料(挤出机的各段温度设定分别为，一段：220℃，二段：225℃，三段：235℃四段：260℃，模头：235℃)。将共混粒料在100℃的普通烘箱中干燥10小时后自然冷却至室温。然后按照ASTM测试标准将共混粒料注塑，注塑机温度设定为：一段：235℃，二段：240℃三段：245℃四段：245℃喷嘴：250℃)，制备成测试样条。拉伸强度及弯曲模量的测试采用INSTON公司制造的电子拉力机，izod缺口冲击强度测试采用Ray-Ran公司制造的冲击实验。测试结果如表1所示。耐低温性能测试：
将按照ASTM测试标准制备的普通试样置于温度为-40℃的条件下56小时，取出，升温至室温25℃，检测表面状态无异样，无裂缝。
实施例2
配方：
聚碳酸酯(PC)50份，聚乙烯(PE)15份，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)15份，乙酸乙烯酯5份，三元乙丙橡胶5份，马来酸酐改性聚乙烯10份。
将聚碳酸酯(模克隆2858，德国BAYER产)、低密度聚乙烯(LDPE)(Q200，上海石化产)、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)(ABS757，台湾奇美产)和三元乙丙橡胶粉末混合均匀，然后将混合料倒入双螺杆挤出机(SHL-35型)中熔融捏合，冷却造粒，获得共混粒料(挤出机的各段温度设定分别为，一段：220℃，二段：225℃，三段：235℃四段：260℃，模头：235℃)。将共混粒料在100℃的普通烘箱中干燥10小时后自然冷却至室温。然后按照ASTM测试标准将共混粒料注塑，注塑机温度设定为：一段：235℃，二段：240℃三段：245℃四段：245℃喷嘴：250℃)，制备成测试样条。拉伸强度及弯曲模量的测试采用INSTON公司制造的电子拉力机，Izod缺口冲击强度测试采用Ray-Ran公司制造的冲击实验。测试结果如表1所示。
将按照ASTM测试标准制备的普通试样置于温度为-65℃的条件下72小时，取出，升温至室温25℃，检测表面状态无异样，无裂缝。
表1
拉伸强度(MPa) 弯曲模量(MPa)   Izod缺口冲击强度(J/m)(沸水老化处理前)   Izod缺口冲击强度(J/m)(沸水老化处理后)
  实施例1   40.21   1535   575.5   374.1
  实施例2   48.95   2035   594   356.4

Claims (7)

1.含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料，其特征在于，组分和重量份数含量包括：聚碳酸酯30-85份，聚乙烯5-50份，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物5-65份，乙酸乙烯酯1～5份，弹性体5～10份，所说的弹性体选自三元乙丙橡胶或聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料，其特征在于，组分和重量份数含量包括：聚碳酸酯85份，聚乙烯10份，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物10份，乙酸乙烯酯1份，聚氨酯10份。
3.根据权利要求1或2所述的含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料，其特征在于，还包括1-20份的马来酸酐改性聚烯烃。
4.根据权利要求3所述的含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料，其特征在于，组分和重量份数含量包括：聚碳酸酯50份，聚乙烯15份，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物15份，乙酸乙烯酯5份，三元乙丙橡胶5份，马来酸酐改性聚乙烯10份。
5.根据权利要求1所述的含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料，其特征在于，所说的丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物各分子链段的含量分别为(重量百分数)：聚丙烯睛链段占20％-75％、聚苯乙烯链段占20％-75％，聚丁二烯链段占5％-30％。
6.制备权利要求1～5任一项所述的含有弹性体的基于聚碳酸酯的共混材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将聚碳酸酯、聚乙烯、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙酸乙烯酯和弹性体在混合机中混合，然后将混合物料倒入挤出机或者密炼机中使物料熔融捏合，造粒即获得所说的材料。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，密炼温度为220℃-265℃。
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