CN101759985A - 一种透明聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯合金及其制备方法 - Google Patents

一种透明聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金及其制备方法。该透明PC/PBT合金由以下重量份数的原料配制成：聚碳酸酯70～75；聚对苯二甲酸丁二醇酯20～25；相容剂3～5；抗氧剂1～2，其中，所述相容剂为共聚聚酯。本发明的透明性PC/PBT合金的优点在于，该配方与工艺制备的PC/PBT合金充模流动性好，加工性能优良，抗水解，耐化学品性，硬度高不易划痕，主要保持了优异的透明性，根据需要还可以加入与PC折光率相近的玻璃纤维增强，其合金在特殊领域可以作为PC以及玻璃的替代材料。

Description

一种透明聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种透明性聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯合金的制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)为一种性能优良的非结晶热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，随着改性研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。然而，未经改性的聚碳酸酯仍有不足之处。表现在加工流动性不足、耐化学性能较差等。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephthalates，简称PBT)为一种半透结晶型热塑性聚酯，具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性，在潮湿环境中仍保持各种物性(包括电性能)，耐热水、碱类、酸类、油类，低温下可迅速结晶，成型性良好。然而其缺点是缺口冲击强度低，但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，成型收缩率大。
PBT与PC合金材料可以提高PC流动性、改善了加工性能和耐化学药品性。由于PBT是结晶聚合物，与非结晶聚合物PC共混时易发生相分离，界面粘结不好，冲击韧性也不理想，通常加入增容剂改善两相的相容性，提高合金的冲击强度。而相容剂是PC/PBT合金材料的核心技术，国外公司对此技术封锁很严，而国内的相容剂又存在不同程度的缺陷。尤其对于透明性PC/PBT合金的相容剂要求更为严格。
目前国内外用于PC/PBT合金的相容剂主要包括马来酸酐接支物(PE-g-MAH)、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(E/VAC)，丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能团的乙烯类弹性体(KTR-6C或KW-GE)等。这些相容剂的加入在不同程度上能够提高PC/PBT合金的相容性和韧性，但是均对合金的透明性有破坏性的影响。
PC与PBT在结构上存在的某些相似之处，使得PC与PBT的非晶区具有一定的相容性。PE-g-MAH的加入促进了PBT的结晶速率的提高，由于PE-g-MAH属于反应型助剂，其所含有的非极性高分子主体PE能与PC/PBT中的非极性聚合物相容，而极性基团(MAH)又能与PC/PBT中的极性聚合物的活性基团反应，因此能起到很好的相容作用。丙烯酸酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能团的乙烯类弹性体KTR-6C既含有能与PC、PBT中的极性基团发生作用的环氧基团，又含有与PC、PBT相同的酯基，从而降低了界面张力，提高了PC/PBT共混物的界面相容性；而其中的乙烯基则起到了很好的增韧作用，有人认为乙烯基周围的PC分子所受约束程度减少，并使其完成了由平面应变状态到平面应力状态的转变，从而使PC基体易于产生塑性形变而吸收更多的冲击能量，从而大幅度的提高了冲击韧性。马来酸酐接支物和乙烯类弹性体能够对PC/PBT合金的相容性和韧性有一定程度的改善，但是对合金透明性是破坏性的。
因此需要一种透明性PC/PBT材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的PC/PBT材料无透明性能的缺陷，提供一种透明性PC/PBT材料。
本发明解决其技术问题的方法是，提供一种透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金，由以下重量分数的原料配制成：
聚碳酸酯                70～75；
聚对苯二甲酸丁二醇酯    20～25；
相容剂                  3～5；
抗氧剂                  1～2；
其中，所述相容剂为共聚聚酯。
在本发明所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金中，所述的聚碳酸酯的折射率为1.58～1.61，透射率为88％～90％。
在本发明所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金中，所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯的熔点为223～227℃。
在本发明所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金中，所述共聚聚酯的透光率为85％～89％，熔融指数为24～28。
在本发明所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金中，所述共聚聚酯为二醇改性环己烷二甲醇与对苯二酸均聚物(PCTG)或对苯二甲酸-1，2-环己烷二甲醇酯共聚物(PETG)。
在本发明所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
在本发明所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金中，所述的抗氧剂为四[β-<3，5-二特丁基-4-羟基苯基>丙酸]季四醇酯和/或三<2，4-二叔丁基酚>亚磷酸酯。
本发明解决其技术问题采用的又一技术方案是，提供一种制备透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金的方法，所述方法包括：
a、将干燥的聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯和干燥的共聚聚酯一起加入高速配料搅拌机中，加入抗氧剂混合5分钟；
b、将混合好的预混合料置于双螺杆机中熔融挤出造粒；其工艺为：双螺杆一段温度220～230℃、二段温度250～260℃、三段温度260～270℃，模具温度60～100℃，停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa。
在本发明所述制备透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金的方法中，所述步骤a包括
a1、将聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯在120℃干燥3小时
a2、将聚碳酸酯在80℃干燥5～8小时。
实施本发明的透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金及其制备方法，具有以下有益效果：共聚聚酯对PC、PBT之间的酯交换反应起到催化作用，酯交换反应生成嵌段或无规共聚物。一些可能与结晶有关的精细结构发生变化，说明该合金向无定形的单相转化，能够在很大程度上保证合金与纯PC、PBT相一致的透明性。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行进一步阐述：
在本发明中，所述相容剂可选择PCTG或PETG。所述抗氧剂可选择受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。这两种抗氧剂可单独使用，也可共同使用。当同时使用两种抗氧剂时，其使用配比为1∶1。在本发明的各个实施例中，所述的抗氧剂可选择四[β-<3，5-二特丁基-4-羟基苯基>丙酸]季四醇酯和/或三<2，4-二叔丁基酚>亚磷酸酯。
实施例一
按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯70％、聚对苯二甲酸丁二醇酯24％、相容剂PCTG5％、抗氧剂1％。将混合好的预混合料置于双螺杆机中经熔融挤出造粒。其工艺为：双螺杆机一段温度220～230℃、二段温度250～260℃、三段温度260～270℃、停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa。
实施例二
按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯73％、聚对苯二甲酸丁二醇酯22％、相容剂PETG 3％、抗氧剂2％。将混合好的预混合料置于双螺杆机中经熔融挤出造粒。其工艺为：双螺杆机一段温度220～230℃、二段温度250～260℃、三段温度260～270℃、停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa。
实施例三
按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯75％、聚对苯二甲酸丁二醇酯20％、相容剂PCTG4％、抗氧剂1％。将混合好的预混合料置于双螺杆机中经熔融挤出造粒。其工艺为：双螺杆机一段温度220～230℃、二段温度250～260℃、三段温度260～270℃、停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa。
实施例四
按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯70％、聚对苯二甲酸丁二醇酯25％、相容剂PCTG 4.5％、抗氧剂0.5％。将混合好的预混合料置于双螺杆机中经熔融挤出造粒。其工艺为：双螺杆机一段温度220～230℃、二段温度250～260℃、三段温度260～270℃、停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa。
下表是PC/PBT合金用PE-g-MAH、E/VAC、KTR-6C作相容剂与本发明的共聚聚酯作相容剂的性能对照表(以案例1)：
  测试项目   PCTG   PETG   KTR-6C   PE-g-MAH   E/VAC 3％
  常温冲击强度(KJ/m2)   8.72   6.51   7.49   6.59   3.12
  拉伸强度(MPa)   60   58   53   54.60   63
  测试项目   PCTG   PETG   KTR-6C   PE-g-MAH   E/VAC 3％
  伸长率(％)   130   123   110   70   22
  弯曲强度(MPa)   82   80   73   68   87.1
  弯曲模量(MPa)   2010   1986   1836   1825   2421
  热变形温度(℃)   108   86   83   73   96
  熔流指数(g/10min)300℃/1.2kg 49.96 43.12 45.12 56.13 35.34
  透光率，％   78   64   32   36   41
  折射率   1.38   1.36   1.08   1.12   1.18
通过对比可以看到本发明透明性PC/PBT合金的有益效果是：本发明透明性PC/PBT合金用PCTG作为相容剂的综合性能优异。表现在流动性好，适合于注塑成型透明性薄壁电子电器设备外壳。本发明透明性PC/PBT合金用PCTG作为相容剂，综合性能与用KTR-6C、PE-g-MAH、E/VAC相当的情况下，透明性更佳，能够在特殊领域替代PC和玻璃。
以上对本发明所提供的一种透明聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯合金及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个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，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金，其特征在于，由以下重量分数的原料配制成：
聚碳酸酯                    70～75；
聚对苯二甲酸丁二醇酯        20～25；
相容剂                      3～5；
抗氧剂                      1～2；
其中，所述相容剂为共聚聚酯。
2.根据权利要求1所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金，其特征在于，所述的聚碳酸酯的折射率为1.58～1.61，透射率为88％～90％。
3.根据权利要求1所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金，其特征在于，所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯的熔点为223～227℃。
4.根据权利要求1所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金，其特征在于，所述共聚聚酯的透光率为85％～89％，熔融指数为24～28。
5.根据权利要求4所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金，其特征在于，所述共聚聚酯为二醇改性环己烷二甲醇与对苯二酸均聚物、或对苯二甲酸乙二醇酯及对苯二甲酸-1，2-环己烷二甲醇酯共聚物。
6.根据权利要求1所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
7.根据权利要求6所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金，其特征在于，所述的抗氧剂为四[β-<3，5-二特丁基-4-羟基苯基>丙酸]季四醇酯和/或三<2，4-二叔丁基酚>亚磷酸酯。
8.一种制备权利要求1-7中任一权利要求所述透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金的方法，其特征在于，所述方法包括：
a、将干燥的聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯和干燥的共聚聚酯一起加入高速配料搅拌机中，加入抗氧剂混合5分钟；
b、将混合好的预混合料置于双螺杆机中熔融挤出造粒；其工艺为：双螺杆一段温度220～230℃、二段温度250～260℃、三段温度260～270℃，模具温度60～100℃，停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa。
9.根据权利要求8所述制备透明性聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金的方法，其特征在于，所述步骤a包括
a1、将聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯在120℃干燥3小时
a2、将聚碳酸酯在80℃干燥5～8小时。
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