CN101805507A - 灯罩用聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种灯罩用聚碳酸酯树脂组合物，包含按重量份数计的100份聚碳酸酯、0.1-0.5份扩链剂、0.1-1.0份抗氧剂以及0.01-0.05份紫外线吸收剂。本发明还提供了采用该聚碳酸酯树脂组合物制备聚碳酸酯树脂的方法。本发明的技术方案中各组份的相容性好，同时扩链剂与抗氧剂的协同作用，在高温加工成型过程中可增加和恢复聚碳酸酯原来的分子量和特性粘度，所制得的聚碳酸酯树脂透明度高、冲击强度、抗弯强度和拉伸强度高。
Description
【技术领域】
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种灯罩用聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法。
【背景技术】
传统的灯罩，包括车用灯罩都是采用玻璃制成，随着材料工业的不断发展，现在的灯罩特别是车用灯罩通常都是由中性色或微具色彩的聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)作为主料制造，主要原因在于PC具有相对高的玻璃转变温度和出色的透明度和可见光范围内的光透射率。PC作为一种热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定；具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能、尺寸稳定性、电性能和阻燃性，可在-60～120℃下长期使用；由于分子链刚性大，树脂熔体粘度大；吸水率小，收缩率小，尺寸精度高，尺寸稳定性好，薄膜透气性小；对光稳定，但不耐紫外光，耐候性较好；耐油、耐酸、但不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类；溶于氯化烃类和芳香族溶剂，但长期在水中易引起水解和开裂，缺点是因抗疲劳强度差，容易产生应力开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳。
基于PC的上述特性，在其作为制造灯罩尤其是车用灯罩的材料使用时，有必要对其进行改性，以进一步提高其透光度、耐温性、以及力学性能。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种改性聚碳酸酯树脂，以达到进一步提高其透光度、耐温性、以及力学性能，使其更加适合于制造灯罩尤其是车用灯罩材料。
为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：
一种灯罩用聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，按重量份数计包括以下组分：
聚碳酸酯 100份
扩链剂 0.1-0.5份
抗氧剂 0.1-1.0份
紫外线吸收剂 0.01-0.05份。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述聚碳酸酯是粉状的、粒状的或粉状与粒状的混和物。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述扩链剂是含多个环氧官能团的丙烯酸聚合物，如含EBST(环氧脂肪酸丁酯)或CAS(酚改性的2-甲基-1，3-丁二烯的均聚物)的丙烯酸聚合物，以增加其抗老化性能和耐侯性能。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述含多个环氧官能团的丙烯酸聚合物的分子量范围为4000-10000。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述抗氧剂是选自4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、亚磷酸三酯(2，4-二叔丁基苯基)、四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。
上述聚碳酸酯树脂组合物中，所述紫外线吸收剂是选自水杨酸双酚A酯、2-羟基-4正辛氧基-二苯甲酮、2，4-二羟基二苯甲酮、2-(2’-二羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑中的至少一种。
本发明还提供了一种采用上述聚碳酸酯树脂组合物制备聚碳酸酯树脂的方法，包含以下步骤：
S1备料，按事先确定的原料组分及其重量称取各组分；
S2混料，将步骤S1中称取好的物料倒入搅拌机中搅拌均匀；
S3挤出造粒，将均匀搅拌后的物料置于挤出机中进行挤出造粒，挤出机内各区挤出温度为：一区250-280℃、二区260-280℃、三区260-280℃、四区270-300℃、五区270-300℃。
本发明技术方案提供的聚碳酸酯树脂组合物，配方中各组分的相容性较好，以含有环氧基团的丙烯酸聚合物作为扩链剂能较好的与PC的端基(羟基、羧基)发生反应，增大PC的相对分子量，使其性能有较大提高；同时扩链剂与抗氧剂的协同作用，在高温加工成型过程中可增加和恢复PC原来的分子量和特性粘度，所制得的PC树脂透明度高、冲击强度、抗弯强度和拉伸强度高。
【具体实施方式】
实施例一
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
EBST/丙烯酸聚合物(分子量6000) 0.3份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 0.5份
2，4-二羟基二苯甲酮 0.02份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区260℃、二区260℃、三区270℃、四区270℃、五区270℃，挤出造粒，即得本发明的聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 10 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | Mpa | 65 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 192 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | Mpa | 98 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | Mpa | 2348 |
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 112 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 135 |
| 透光度 | ASTMD386 | T | 8.9 |
实施例二
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
EBST/丙烯酸聚合物(分子量4000) 0.3份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 0.5份
2，4-二羟基二苯甲酮 0.02份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区270℃、二区270℃、三区280℃、四区280℃、五区280℃，挤出造粒，即得本发明的聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 13 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 58 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 1880 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 91 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 2234 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 102 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 131 |
| 透光度 | ASTMD386 | T | 9.1 |
实施例三
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
CAS/丙烯酸聚合物(分子量10000) 0.1份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 0.1份
2，4-二羟基二苯甲酮 0.01份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区260℃、二区260℃、三区270℃、四区270℃、五区270℃，挤出造粒，即得本发明的聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 11.8 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 68 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 189 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 72 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 2964 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 87 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 125 |
| 透光度 | ASTMD386 | T | 9.3 |
实施例四
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
CAS/丙烯酸聚合物(分子量8000) 0.5份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 1.0份
2，4-二羟基二苯甲酮 0.05份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区260℃、二区260℃、三区270℃、四区270℃、五区270℃，挤出造粒，即得本发明的聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 13 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 68 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 187 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 69 |
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 2776 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 86 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 125 |
| 透光度 | ASTMD386 | T | 9.3 |
在本发明的其它可选的实施例中，抗氧剂4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)可采用亚磷酸三酯(2，4-二叔丁基苯基)、或四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯替代，或该三种抗氧剂中的任意两种或三种的混合物替代；紫外线吸收剂2，4-二羟基二苯甲酮可采用水杨酸双酚A酯、2-羟基-4正辛氧基-二苯甲酮、或2-(2’-二羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑所替代，或该四种紫外线吸收剂中的任意两种、三种或四种的混合物替代。
比较例一(不添加扩链剂)
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 0.5份
2，4-二羟基二苯甲酮 0.02份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区260℃、二区260℃、三区270℃、四区270℃、五区270℃，挤出造粒，即得本发明的聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 19 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 54 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 181 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 88 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 2231 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 110 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 123 |
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 透光度 | ASTMD386 | T | 8.1 |
配方中没有加入扩链剂，结果聚碳酸酯的熔融指数升高，而冲击强度、抗弯强度和拉伸强度等降低。
比较例二(不添加抗氧剂)
按下表的组分配比备料(1份＝100克)：
聚碳酸酯 100份
EBST/丙烯酸聚合物(分子量6000) 0.3份
2，4-二羟基二苯甲酮 0.02份
将备好料的各组分倒入搅拌机搅拌均匀，并置于单螺杆挤出机中，螺杆转速42Hz，设置温度为：一区260℃、二区260℃、三区270℃、四区270℃、五区270℃，挤出造粒，即得本发明的聚碳酸酯树脂。
性能测试结果：
| 性能 | 方法 | 单位 | 结果 |
| 熔融指数 | ASTMD1238 | g/10min | 11 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | MPa | 63 |
| 延伸率 | ASTMD638 | ％ | 191 |
| 抗弯强度 | ASTMD790 | MPa | 98 |
| 抗弯模量 | ASTMD790 | MPa | 2345 |
| 缺口冲击强度(1/8″) | ASTMD256 | Kg·cm/cm | 115 |
| 热形变温度 | ASTMD648 | ℃ | 133 |
| 透光度 | ASTMD386 | T | 9.5 |
与实施例一至四相比，配方中没有抗氧剂，聚碳酸酯的熔融指数及冲击强度、抗弯强度和拉伸强度等性能基本不变，说明本发明使用的扩链剂可以作为一种高效的抗氧剂，抗氧剂的作用仅仅是防止塑料在螺杆里面受到热氧降解，而本发明使用的扩链剂不但可以起到抗氧剂的作用同时又是链增长剂，是一般的抗氧剂所无法比以的。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种灯罩用聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，按重量份数计包括以下组分：
聚碳酸酯 100份
扩链剂 0.1-0.5份
抗氧剂 0.1-1.0份
紫外线吸收剂 0.01-0.05份。
2.根据权利要求1所述的灯罩用聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯是粉状的、粒状的或粉状与粒状的混和物。
3.根据权利要求1所述的灯罩用聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述扩链剂是含多个环氧官能团的丙烯酸聚合物。
4.根据权利要求3所述的灯罩用聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述含多个环氧官能团的丙烯酸聚合物的分子量范围为4000-10000。
5.根据权利要求1所述的灯罩用聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述抗氧剂是选自4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、亚磷酸三酯(2，4-二叔丁基苯基)、四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的灯罩用聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述紫外线吸收剂是选自水杨酸双酚A酯、2-羟基-4正辛氧基-二苯甲酮、2，4-二羟基二苯甲酮、2-(2’-二羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑中的至少一种。
7.采用权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物制备聚碳酸酯树脂的方法，包含以下步骤：
S1备料，按事先确定的原料组分及其重量称取各组分；
S2混料，将步骤S1中称取好的物料倒入搅拌机中搅拌均匀；
S3挤出造粒，将均匀搅拌后的物料置于挤出机中进行挤出造粒，挤出机内各区挤出温度为：一区250-280℃、二区260-280℃、三区260-280℃、四区270-300℃、五区270-300℃。
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