CN101508834B

CN101508834B - 一种pc/pbt合金及其制备方法

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Publication number: CN101508834B
Application number: CN200810241524A
Authority: CN
Inventors: 徐东; 贺永; 赵青华
Original assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Current assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-12-23
Also published as: CN101508834A

Abstract

本发明公开了一种PC/PBT合金及其制备方法。PC/PBT合金，其组成按重量百分比为：聚碳酸酯65-87％；聚对苯二甲酸乙二醇酯5-20％；阻燃剂3-10％；增韧相容剂1～3％；抗氧剂0.2-0.6％；其它助剂0.1-2.5％。本发明制得的PC/PBT合金采用无卤环保阻燃剂，在提高阻燃性同时，保持了较高的韧性和较好的光学性能。本发明提出的一种PC/PBT合金的制备工艺简单、成本低。

Description

一种PC/PBT合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种PC/PBT合金及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)性能优异，具有韧和刚的机械特性，其无缺口冲击强度在工程塑料中居首位，其耐蠕变性好，玻璃化转变温度高，可在120～130℃的范围内连续使用，电绝缘性和尺寸稳定性良好。但PC的熔体粘度大，流动性、耐溶剂性、耐磨性差，缺口冲击强度低。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶速度较快的热塑性工程塑料，具有优异的耐溶剂性，熔体流动性好加工性能优异。PC、PBT主链都含有苯环和酯基，化学结构相近；因此，相容性较好，可以任何比例掺混，所得合金的耐热性、良好冲击性、加工性和耐化学药品性好，是工业应用价值较高的共混物。

PC/PBT二元共混物相对于PBT而言，可以提高热变性温度和耐高温刚性、降低PBT的翘度和收缩率，但对其抗冲击性的改进却不大；而相对于PC而言则冲击性能大大下降，所以多年来PC/PBT合金一直进展缓慢。

在现有的一些研究PC/PET合金的文献中，大部分都是研究它的增韧机理，对合金的无卤阻燃的方向研究比较少。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种具有较高韧性、良好阻燃性、较好透光性的PC/PBT合金。本发明还要提供该种PC/PBT合金的制备方法

为解决上述技术问题，本发明的技术方案实现是，一种PC/PBT合金，其组成按重量百分比为：聚碳酸酯65-87％；聚对苯二甲酸乙二醇酯5-20％；阻燃剂3-10％；增韧相容剂1～3％；抗氧剂0.2-0.6％；其它助剂0.1-2.5％。

其中，所述的聚碳酸酯是分子量为20000-30000的双酚A型聚碳酸酯。

其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯是相对密度1.35～1.38，熔点255～260℃，乌氏粘度在在0.9以上的聚对苯二甲酸乙二醇酯。

其中，所述阻燃剂为无卤环保阻燃剂，其中，磷含量范围为5％-10％，三苯基膦(TPP)的含量小于3％，苯酚含量小于500PPM。所述的无卤环保阻燃剂为聚氨酯类环保无卤阻燃剂。

其中，所述增韧相容剂为甲基丙烯甲脂、丁二烯、苯乙烯三元共聚物。

其中，所述抗氧剂是四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯的复配。

其中，所述其它助剂包括加工助剂、热稳定剂和紫外光吸收剂。

其中，所述的PC/PET合金，其组成按重量百分比最好是：聚碳酸酯70-80％；聚对苯二甲酸乙二醇酯10-20％；阻燃剂4-6％；增韧相容剂1～3％；抗氧剂0.2-0.6％；其它助剂0.1-2.5％。

制备上述PC/PBT合金的方法的技术方案，包括下步骤：

a：将聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯于120℃-140℃分别鼓风干燥4～8小时；

b：按重量配比称取干燥好的聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂及其他组分；

c：将称好的原材料投入到高速混合器中干混3～5分钟；

d：将c步骤中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度245-280℃，二区温度245-280℃，三区温度245-280℃，四区温度245-280℃，机头245-280℃，停留时间2～3分钟，压力为12-18MPa。

本发明具有以下有益效果：

1：本发明制得的PC/PBT合金采用无卤环保阻燃剂，在提高阻燃性同时，保持了较高的韧性。

2：本发明制得的韧性较好的PC/PBT具有较好的光学性能。

3：本发明提出的一种PC/PBT合金的制备工艺简单、成本低。

具体实施方式

PC/PBT是聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合物，互相取长补短，既改善了PC的流动性，耐应力开裂性和耐溶剂性，降低了PC的成本，提高了PC耐化学性能，又能提高了PBT的耐热性和韧性，因而具有优良的综合性能。PC/PBT适合用于汽车外装件，如汽车车身板、挡泥板、汽车门框、汽车烟筒排气口和牌照套等；食品加工器；机械零件；日常用品等。

本发明提供的一种PC/PBT合金，其组成按重量配比为(％)：PC65-87％；PBT 5-20％；阻燃剂6-10％；增韧相容剂1-3％；抗氧剂0.2-0.6％；；其它助剂0.1-5％。

其中，PC为分子量为20000-30000的双酚A型PC；PBT为相对密度1.25～1.35，熔点225～235℃，乌氏粘度(25℃恒温水室测定)在0.9以上的聚对苯二甲酸丁二醇酯；阻燃剂为无卤含磷阻燃剂PX-220，抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)辅抗氧剂的复配；增韧相容剂为C223，为MBS的一种，是甲基丙烯甲脂(M)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)、三元共聚物。可显著改善其冲击强度，并对PC和PBT起到一定的相容作用，而且PC PBT结构都为带苯环的酯类，在高温的作用下可发生部分的酯交换反应，能显示出较好的相容性。其它助剂包括加工助剂、热稳定剂和紫外光吸收剂。

在本发明中，先将PC、PBT树脂于120℃-140℃分别鼓风干燥4～8小时；再按重量配比称取干燥好的PC和PBT树脂及其他组分；将称好的原材料投入到高速混合器中干混3～5分钟；最后将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒。加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度245-280℃，二区温度245-280℃，三区温度245-280℃，四区温度245-280℃，机头245-280℃，停留时间2～3分钟，压力为12-18MPa。

为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明进行详细描述：

在下列实施例和对比例的复合材料配方中，抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)，选用Ciba公司生产，商品牌号分别为Irganox1010，和Irganox168。其中抗氧剂1010的可替代品为3，5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳醇酯，商品牌号为Irganox1076，可以选用青岛市海大化工有限公司的产品。阻燃剂剂选用浙江万盛化工生产的无卤含磷阻燃剂，商品牌号PX-220和青岛海大化工有限公司的环保阻燃剂三聚氰胺氰脲酸盐，商品牌号为MCA-15。

实施例1：

将PC重量比为79％(以下均为重量比)，PBT 15.1％，1010/1680.2/0.2％，阻燃剂PX-220 4％，相容剂1％，其他0.5％。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：250℃；二区：255℃；三区：255℃；四区：250℃；机头：245℃；停留时间2～3分钟。压力为15MPa。

实施例2：

将PC重量比为77％(以下均为重量比)，PBT 14.6％，1010/1680.2/0.2％，阻燃剂PX-220 6％，相容剂1.5％，其他0.5％。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：250℃；二区：255℃；三区：255℃；四区：250℃；机头：245℃；停留时间2～3分钟。压力为15MPa。

实施例3：

将PC重量比为76.6％(以下均为重量比)，PBT 13％，1010/1680.2/0.2％，阻燃剂PX-220 8％，相容剂1.5％，其他0.5％。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：250℃；二区：255℃；三区：255℃；四区：250℃；机头：245℃；停留时间2～3分钟。压力为15MPa。

实施例4：

将PC重量比为70％(以下均为重量比)，PBT 19.6％，1010/1680.2/0.2％，阻燃剂PX-220 8％，相容剂1.5％，其他0.5％。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：250℃；二区：255℃；三区：255℃；四区：250℃；机头：245℃；停留时间2～3分钟。压力为15MPa。

对比例1：

将PC重量比为74％(以下均为重量比)，PBT 18.6％，1010/1680.2/0.2％，阻燃剂MCA-15 4％，相容剂1％，其他2％。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：250℃；二区：255℃；三区：255℃；四区：250℃；机头：245℃；停留时间2～3分钟。压力为15MPa。

对比例2：

将PC重量比为73％(以下均为重量比)，PBT 17.6％，1010/1680.2/0.2％，阻燃剂MCA-15 6％，相容剂1％，其他助剂2％。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：250℃；二区：255℃；三区：255℃；四区：250℃；机头：245℃；停留时间2～3分钟。压力为15MPa。

性能测试：

拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(毫米)：165(长)×(13±0.2)(中间平行宽度)×(3.05±0.2)(厚度)，标距50毫米，拉伸速度为50毫米/分钟；

弯曲强度和弯曲模量按ASTM D-790标准进行检验。试样尺寸为(毫米)：(127±2)×(12.67±0.2)×(3.11±0.2)，跨距48毫米，弯曲速度为20毫米/分钟；

缺口冲击强度按ASTM D256标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(毫米)：(63.5±2)×(12.45±0.2)×(3.11±0.2)；缺口类型为U类，缺口剩余厚度为1.9毫米；

阻燃性能测试按UL-94的标准，八分之一阻燃样条的样条尺寸为(毫米)：(125±5)×(13.0±0.5)×(3.0±0.2)，十六分之一阻燃样条的样条尺寸为(毫米)：(125±5)×(13.0±0.5)×(1.5±0.)，对于垂直燃烧样条也可是其他厚度，但最大不超过13毫米。

熔融指数的测定按照ISO1133标准，以275℃，5KG的测试条件，均匀塑化5分钟。

实施例1-6材料性能见下表：

由上表的结果可以看出，PBT含量在5～20％范围内，无卤阻燃剂在4～6％之间，增容增韧剂1～2％的范围内，在PC/PET合金由于相容性良好，可以获得最高的冲击强度、较好的阻燃性能和较高的透明性。随着阻燃剂的增加，由于PX-220的特殊结构与性能，阻燃性能没有较大的改善，而相反，使冲击强度下降。透明性也有所下降。从对比例1和2可以看出采用另外一种无卤阻燃剂MCA-15，对合金的光学性能影响很大，完全不能保证材料的透明性。随着的增加含量的增加，合金的透明性有所下降，但冲击性能有所下降，阻燃性能可以保持到V2级。综合成本和性能的考虑，阻燃剂的PX-220最佳添加量为4％左右。

本发明通过选择高效的无卤环保阻燃剂，可得到韧性、阻燃性能和透明性能极佳的聚碳酸酯/聚酯合金材料，以满足汽车和电器行业的使用要求。

以上对本发明所提供的一种PC/PBT合金及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种PC/PBT合金，其特征在于，其组成按重量百分比为：

聚碳酸酯 70-79％；

聚对苯二甲酸丁二醇酯 13-19.6％；

阻燃剂 6-8％；

增韧相容剂 1～1.5％；

抗氧剂 0.4％；

其它助剂 0.5％；

所述阻燃剂为无卤含磷阻燃剂 PX-220。

2.如权利要求1所述的PC/PBT合金，其特征在于：所述的聚碳酸酯是分子量为20000-30000的双酚A型聚碳酸酯。

3.如权利要求2所述的PC/PBT合金，其特征在于：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯是相对密度1.25～1.35，熔点225～235℃，乌氏粘度在在0.9以上的聚对苯二甲酸丁二醇酯。

4.如权利要求1所述的PC/PBT合金，其特征在于：所述增韧相容剂为甲基丙烯甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物。

5.如权利要求1所述的PC/PBT合金，其特征在于：所述抗氧剂是四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯的复配。

6.一种如权利要求1所述PC/PBT合金的制备方法，其特征在于，包括步骤：

a：先将聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯于120℃-140℃分别鼓风干燥4～8小时；

b：按重量配比称取干燥好的聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂及其他组分；

c：将称好的原材料投入到高速混合器中干混3～5分钟；