CN101787189B - 耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料及其制备方法，该工程塑料由以下重量份数的原料制成：聚碳酸酯、耐候树脂ASA、抗菌剂、增韧剂、相容剂、分散剂、抗氧剂、其它助剂，制备方法包括步骤：a：先将聚碳酸酯、耐候树脂ASA分别鼓风干燥；b：称取抗菌剂和分散剂，混合均匀；c：称取增韧剂、相容剂、抗氧剂及其他助剂，与步骤a中和步骤b中的原料一起加入到高速混合器中干混；d：将步骤c中混合好的原料投入到双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒；本发明提供一种抗老化、抗黄变、耐候性好、具有持久的抗菌功能的耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种聚碳酸酯工程塑料及其制备方法。可广泛应用于汽车工业、电子电气工业、机械工业等领域，如汽车外饰件、家电室外部件、通信产品等。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯的一类聚合物，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度，是五大通用工程塑料之一，其产量和消费量仅次于尼龙工程塑料，居第二位。改性PC具有优异的综合性能，如PC/ABS(聚碳酸酯/丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)复合材料就是改性PC的主要品种，也是一种重要的工程塑料复合材料。
丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)树脂是一种具有良好的物理机械性能、与ABS树脂类似的一种塑料。与ABS相比，ASA是用不含不饱和双键的丙烯酸酯橡胶替代了ABS中含有不饱和双键的丁二烯橡胶，因此，不但可以抵抗紫外线照射引起的降解、老化、褪色，同时对大气的氧化及加工过程中的高温引起的分解或变色有了坚强保障，由此极大的提升了材料的抗老化与耐侯性能。在ASA树脂中，随着丙烯酸酯橡胶组分百分含量的增加，ASA树脂的抗冲击性能上升，由此制得的聚碳酸酯工程塑料的抗冲击性能也上升，但是弯曲强度和弯曲模量等反映材料刚性的指标会下降。
虽然PC树脂及其复合材料有着极其广泛的应用，但是随着人们生活水平的不断提高，人们对材料的要求除了注意其物理化学性能方面外，越来越注重环保健康方面的要求。而且要求抗菌材料的抗菌性达到与制品寿命同步，但现有的并没有这方面的材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种抗老化、抗黄变、耐候性好、具有持久的抗菌功能的耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料。
本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种工艺简单、成本低的耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耐候抗菌的聚碳酸酯工
程塑料，由以下重量份数的原料制成：
聚碳酸酯 60～81；
耐候树脂ASA 14～32；
抗菌剂 0.3～1；
增韧剂 3～7；
相容剂 1～3；
分散剂 0.3～0.8；
抗氧剂 0.2～0.6；
其它助剂 0.3～2。
所述聚碳酸酯优选为分子量为20000-30000的双酚A型聚碳酸酯。
所述耐候树脂ASA为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物，相对密度为1.05～1.08，其中丙烯酸酯的重量百分含量为5～30％。
所述抗菌剂优选为无机载银离子塑料抗菌防霉剂，添加的重量份数为0.3～1，优选的添加的重量份数为0.3～0.5。
所述增韧剂优选为MBS核-壳型抗冲击改性剂或者硅改性丙烯酸类抗冲击改性剂。
所述相容剂优选为苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物。
所述抗氧剂优选为β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)的复配形成的混合物。
所述分散剂优选为乙撑双脂肪酸酰胺。
所述其它助剂包括润滑剂、热稳定剂和紫外光吸收剂。
耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料的制备方法，包括步骤：
a：先将聚碳酸酯、耐候树脂ASA分别于110～130℃和70～90℃鼓风干燥4～8小时；
b：按重量份数称取抗菌剂和分散剂，混合均匀；
c：按重量份数称取增韧剂、相容剂、抗氧剂及其他助剂，与步骤a和步骤b中的原料一起入到高速混合器中干混4～6min；
d：将步骤c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：双螺杆挤出机设定一区温度225-255℃，二区温度225-255℃，三区温度225-255℃，四区温度225-255℃，机头225-245℃，停留时间1～2min，压力为12-19MPa。
本发明通过丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)树脂对聚碳酸酯(PC)进行改性，ASA的抗老化性能是ABS的10倍以上。因此用ASA对PC进行耐候改性，能使PC工程塑料在汽车、通信、电子等行业有更广阔的市场应用空间，可用于制作高性能的汽车外饰件、家电室外部件、通信产品，如汽车后视镜、空调室外机、室外卫星天线线路壳体等。本发明还添加抗菌剂、分散剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及其他助剂，改善了复合材料的综合性能，使其具有抗老化、抗黄变、耐候性好、持久的抗菌功能，本发明在保证了聚碳酸酯工程塑料具有优异耐候性和抗菌功能的同时，其各项物理力学性能优异。
本发明使用了安全无毒的无机载银离子抗菌剂，所制得的材料具有抗菌的特性，且环保无毒，通过添加抗菌剂赋予材料抗菌自洁的功能，有效的避免有害细菌的传播；使用了苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物为相容剂，增加聚碳酸酯(PC)树脂与丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)树脂之间的表面亲和力，增加了相容性，提高了材料的强度；本发明使用了MBS核-壳型抗冲击改性剂或者硅改性丙烯酸类抗冲击改性剂做增韧剂，使聚碳酸酯(PC)树脂与丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)树脂进行了交联同时对聚碳酸酯(PC)树脂起到了增韧的效果；通过加入抗氧剂，使得材料的耐热氧化性能得到提高，解决材料黄变现象；通过加入紫外光吸收剂，使得材料的耐光氧化性能、耐候性能得到提升。
本发明提出的复合材料制备方法，生产工艺简单，无需添加复杂设备，且成本低廉。
具体实施方式
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：
在下列实施例的复合材料的原料中，
聚碳酸酯选用分子量为20000-30000的双酚A型聚碳酸酯，如日本帝人化成株式会社生产，商品牌号为L-1250Y；或陶氏化工生产，商品牌号为302-05、302-10等。
耐候树脂ASA选用相对密度为1.05～1.08、丙烯酸酯重量百分含量5～30％类型，如韩国LG公司生产，商品牌号为LI 912、LI 913；或德国BASF生产，商品牌号778T等。
抗菌剂选用无机载银离子塑料抗菌防霉剂。
增韧剂选用MBS核-壳型抗冲击改性剂，如日本三菱丽阳株式会社生产，商品牌号C223A，或Rohm Haas公司生产，商品牌号为EXL-2691A等，或选用硅改性丙烯酸类抗冲击改性剂，如日本三菱丽阳株式会社生产，商品牌号S-2001等。
相容剂选用苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物。
分散剂选用乙撑双脂肪酸酰胺EBS。
抗氧剂为β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)，选用Ciba公司生产，商品牌号分别为Irganox1076和Irganox168。
其它助剂包括润滑剂、热稳定剂、紫外光吸收剂，三者之间的重量比为任意比例。其中，润滑剂选用PE蜡；热稳定剂选用硬脂酸锌；紫外光吸收剂为2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑，选用Cytec公司生产，商品牌号为UV5411。
实施例1
一种耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，由以下重量份数的原料制成：聚碳酸酯64.2份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂25份、无机载银离子塑料抗菌防霉剂0.3份、MBS核-壳型抗冲击改性剂(EXL-2691A)6份、苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物3份、EBS 0.3份、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯0.1份、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)0.1份，其它助剂包括润滑剂PE蜡、热稳定剂硬脂酸锌、紫外光吸收剂UV5411共1份。丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂的三元共聚物中，丙烯酸酯的重量百分含量为30％。
耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料的制备方法，包括步骤：
a：先将聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂分别于120℃和80℃鼓风干燥6小时；
b：按重量份数称取无机载银离子塑料抗菌防霉剂和EBS扩散粉，混合均匀；
c：按重量份数称取MBS核-壳型抗冲击改性剂、苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)、其它助剂，与步骤a中和步骤b中的原料一起入到高速混合器中干混6min；
d：将步骤c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：双螺杆挤出机设定一区温度235℃，二区温度235℃，三区温度235℃，四区温度235℃，机头230℃，停留时间2min，压力为15MPa。
实施例2
一种耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，由以下重量份数的原料制成：聚碳酸酯71份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂21.4份、无机载银离子塑料抗菌防霉剂0.3份、MBS核-壳型抗冲击改性剂(C223A)4份、苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物2份、EBS 0.5份、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯0.1份、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)0.2份，其它助剂包括润滑剂PE蜡、热稳定剂硬脂酸锌、紫外光吸收剂UV5411共1.5份。丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂的三元共聚物中，丙烯酸酯的重量百分含量为30％。
耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料的制备方法，包括步骤：
a：先将聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂分别于110℃和70℃鼓风干燥8小时；
b：按重量份数称取无机载银离子塑料抗菌防霉剂和EBS扩散粉，混合均匀；
c：按重量份数称取MBS核-壳型抗冲击改性剂、苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)、其它助剂，与步骤a中和步骤b中的原料一起入到高速混合器中干混4min；
d：将步骤c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225℃，二区温度225℃，三区温度225℃，四区温度225℃，机头225℃，停留时间1min，压力为12MPa。
实施例3
一种耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，由以下重量份数的原料制成：聚碳酸酯60份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂32份、无机载银离子塑料抗菌防霉剂0.5份、MBS核-壳型抗冲击改性剂(C223A)3份、苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物3份、EBS 0.7份、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯0.2份、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)0.3份，其它助剂包括润滑剂PE蜡、热稳定剂硬脂酸锌、紫外光吸收剂UV5411共0.3份。丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂的三元共聚物中，丙烯酸酯的重量百分含量为30％。
耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料的制备方法，包括步骤：
a：先将聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂分别于130℃和90℃鼓风干燥4小时；
b：按重量份数称取无机载银离子塑料抗菌防霉剂和EBS扩散粉，混合均匀；
c：按重量份数称取MBS核-壳型抗冲击改性剂、苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)、其它助剂，与步骤a中和步骤b中的原料一起入到高速混合器中干混4min；
d：将步骤c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255℃，二区温度255℃，三区温度255℃，四区温度255℃，机头245℃，停留时间1.5min，压力为19MPa。
实施例4
一种耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，由以下重量份数的原料制成：聚碳酸酯73.6份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂14份、无机载银离子塑料抗菌防霉剂1份、MBS核-壳型抗冲击改性剂(C223A)7份、苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物1份、EBS 0.8份、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯0.2份、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)0.4份，其它助剂包括润滑剂PE蜡、热稳定剂硬脂酸锌、紫外光吸收剂UV5411共2份。丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂的三元共聚物中，丙烯酸酯的重量百分含量为28％。
制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例5
一种耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，由以下重量份数的原料制成：聚碳酸酯81份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂30份、无机载银离子塑料抗菌防霉剂0.8份、MBS核-壳型抗冲击改性剂(C223A)5份、苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物2.5份、EBS 0.4份、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯0.2份、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)0.2份，其它助剂包括润滑剂PE蜡、热稳定剂硬脂酸锌、紫外光吸收剂UV5411共1份。丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂的三元共聚物中，丙烯酸酯的重量百分含量为5％。
制备方法同实施例1，在此不再赘述。
对比例1：一种耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，由以下重量份数的原料制成：聚碳酸酯64.5份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂25份、MBS核-壳型抗冲击改性剂(EXL-2691A)6份、苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物3份、EBS 0.3份、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯0.1份、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)0.1份，其它助剂包括润滑剂PE蜡、热稳定剂硬脂酸锌、紫外光吸收剂UV5411共1份。丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂的三元共聚物中，丙烯酸酯的重量百分含量为30％。
制备方法同实施例1。
对比例2：一种耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，由以下重量份数的原料制成：聚碳酸酯71份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂21.4份、MBS核-壳型抗冲击改性剂(C223A)4份、苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物2份、EBS 0.5份、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯0.1份、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)0.2份，其它助剂包括润滑剂PE蜡、热稳定剂硬脂酸锌、紫外光吸收剂UV5411共1.5份。丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂的三元共聚物中，丙烯腈的重量百分含量为30％。
制备方法同实施例2。
性能测试：
物理力学性能及耐候性按ASTM相关标准抽检数据。
抑菌率由专业测试机构进行测试，按日本JIS Z2801标准进行检验。
实施例1～4原料及材料性能见表1：
表1实施例1～4原料及材料性能
对比例1～2的配方及材料性能见表2：
表2对比例1～2的原料重量份数及材料性能
从实施例1～4与对比例1～2看，本发明得到的PC工程塑料具备了优异的耐候性。同时，物理力学性能优越，具有极佳的冲击性能和强度，适合于汽车、通信、电子等行业的市场应用。从实施例1～4与对比例1～2看，抗菌剂的加入对材料的物理力学性能及耐候性基本上无影响。从实施例2～4对比看，随抗菌剂加入量的增加，材料的物理力学性能及耐候性并无改变，抗菌效果逐渐增加，但并不大，抑菌率均大于99％。综合抗菌效果和成本的考虑，抗菌剂的最佳添加量为0.3～0.5％。
以上对本发明所提供的一种工艺简单、成本低的耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料的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 (1)
1.一种耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：
聚碳酸酯 61～81；
耐候树脂ASA 14～32；
抗菌剂 0.3～1；
增韧剂 3～7；
相容剂 1～3；
分散剂 0.3～0.8；
抗氧剂 0.2～0.6；
其它助剂 0.3～2；
所述增韧剂为MBS核-壳型抗冲击改性剂或者硅改性丙烯酸类抗冲击改性剂；
所述相容剂为苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物；
所述分散剂为乙撑双脂肪酸酰胺；
所述耐候树脂ASA中丙烯酸酯的重量百分含量为5～30%；
其中所述抗菌剂为无机载银离子塑料抗菌防霉剂。
2. 如权利要求1所述的耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，其特征在于：所述聚碳酸酯为分子量为20000-30000的双酚A型聚碳酸酯。
3. 如权利要求1所述的耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，其特征在于：所述耐候树脂ASA为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物，相对密度为1.05～1.08。
4. 如权利要求1所述的耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，其特征在于：所述抗氧剂为β-（4-羟基-3，5-二叔丁基苯基）丙酸正十八酯和亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯酯）复配形成的混合物。
5. 如权利要求1所述的耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料，其特征在于：所述其它助剂包括润滑剂、热稳定剂和紫外光吸收剂。
6. 一种权利要求1所述的耐候抗菌的聚碳酸酯工程塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a：先将聚碳酸酯、耐候树脂ASA分别于110～130℃和70～90℃鼓风干燥4～8小时；
b：按重量份数称取抗菌剂和分散剂，混合均匀；
c：按重量份数称取增韧剂、相容剂、抗氧剂及其他助剂，与步骤a和步骤b中的原料一起加入到高速混合器中干混4～6min；
d：将步骤c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：双螺杆挤出机设定一区温度225-255℃，二区温度225-255℃，三区温度225-255℃，四区温度225-255℃，机头225-245℃，停留时间1~2min，压力为12-19MPa。
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