CN102040817B

CN102040817B - 一种pc/pe塑料合金、其制备方法及应用

Info

Publication number: CN102040817B
Application number: CN2010105787867A
Authority: CN
Inventors: 谢迎洪; 杨永佳; 何征
Original assignee: Huizhou Wote Advanced MaterialS Co Ltd
Current assignee: Huizhou Wote Advanced MaterialS Co Ltd
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2030-12-08
Also published as: CN102040817A

Abstract

本发明适用于塑料技术领域，提供了一种PC/PE塑料合金、其制备方法及应用。该塑料合金包括重量份数为30-90的双酚A型PC原材料、重量份数为5-40的双酚A型PC回收料，重量份数为1-10的PE及重量份数为1-15的相容剂。本发明塑料合金，以PE对双酚A型PC原材料和双酚A型PC回收料的混合料进行改性，PE分散在双酚A型PC原材料和双酚A型PC回收料之间，形成“海-岛”结构，所制得的塑料合金机械性能得到显著提升，尤其是缺口冲击强度；另外，PC回收料的使用不仅降低了材料成本，也起到绿色环保作用。本发明塑料合金制备方法，操作简单，成本低廉，生成效益高，非常适于工业化生产。

Description

一种PC/PE塑料合金、其制备方法及应用

技术领域

本发明属于改性塑料合金领域，尤其涉及一种PC/PE塑料合金制备方法及其应用。

背景技术

双酚A型PC(双酚A型聚碳酸酯)具有优良的冲击韧性、电绝缘性、尺寸稳定性和耐热性，且使用温度范围广，可见光透过率达90％以上，是一种综合性能优越的工程塑料。但PC的熔融温度高，无自润滑性，加工流动性差，制品易应力开裂，耐药品性能及耐沸水老化性差。

PE(聚乙烯)是非极性热塑性材料，具有优良的电绝缘性(介电常数及介质损耗角正切都很小)，良好的化学稳定性，较低的透气性和较小的吸水性，且比重小、无味无毒、易于加工成型。但PE的耐热性、强度和刚性都较差，并且易被氧化和老化。

PC与PE两种树脂极性不同，彼此形态和结构差异很大，因此，PC/PE体系属于极不相容的共混体系，通过简单共混挤出容易分层，且物理力学性能差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种塑料合金，解决现有技术中PE和PC构成的树脂相容性及机械性能差的技术问题。

本发明是这样实现的，

一种PC/PE塑料合金，包括如下重量份数的组分：

双酚A型PC原材料 30-90

双酚A型PC回收料 5-40

PE 1-10

相容剂 1-15。

以及，一种PC/PE塑料合金制备方法，包括如下步骤：

将重量份数为30-90的双酚A型PC原材料、重量份数为5-40的双酚A型PC回收料混合、干燥，加入重量份数为1-10的PE及重量份数为1-15的相容剂，搅拌，得到塑料合金预混物；

将该塑料合金预混物挤出造粒处理，得到塑料合金。

本发明实施例进一步提供上述PC/PE塑料合金在汽车、电子产品、管道、安全设备及电动工具外壳中的应用。

本发明实施例塑料合金，以PE对双酚A型PC原材料和双酚A型PC回收料混合料进行改性，PE分散在双酚A型PC原材料及双酚A型PC回收料之间，形成“海-岛”结构，所制得的塑料合金机械性能得到显著提升，尤其缺口冲击强度；本发明实施例塑料合金制备方法，操作简单，成本低廉，生成效益高，非常适于工业化生产，利用回收料，降低成本。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种PC/PE塑料合金，包括如下重量份数的组分：

双酚A型PC原材料 30-90

双酚A型PC回收料 5-40

PE 1-10

相容剂 1-15

本发明实施例塑料合金，以PE对双酚A型PC原材料和双酚A型PC回收料混合料进行改性，PE分散在双酚A型PC原材料及双酚A型PC回收料之间，形成“海-岛”结构，所制得的塑料合金机械性能得到显著提升，尤其是缺口冲击强度，为纯双酚A型PC的2～3倍；同时，塑料合金受到拉伸和冲击后较多的PE球状粒子聚集变形成有利于提高拉伸性能的纤维，使得PE树脂抗冲击、韧性形变性能得到了提高，而且没有分层现象，表面光洁性良好；同时相容剂使PE和双酚A型PC原材料及回收料的相容性增加，大大增强了塑料合金的机械性能。

具体地，该双酚A型PC原材料是指双酚A型PC新料(PC新料)，即制备得到的PC树脂并且没有被使用过。该双酚A型PC原材料的熔融后流动速率为8-25g/10min(300℃，1.2kg)。

该双酚A型PC回收料是指上述双酚A型PC原材料经过使用，回收后得到的双酚A型PC，即PC回收料。该PC回收料符合SGS和RoSH等环保标准。PC回收料具有酯基官能团，同时在回收过程中产生了大量的活性官能团及不饱和键(如羟基、亚烷基、碳酸酯、醚键等)，也使氢键数量增加，使得掺杂PC回收料的塑料合金具有良好的低温柔顺性和粘附性；同时，PC回收料成本低廉，使生产成本大大降低；但是，PC回收料存在大量游离基团的结构、键能及熵能，化学稳定性不强，因此，PC回收料的重量份数在5-40之间，一方面可以发挥PC回收料的优势，另一方面也防止PC回收料对塑料合金造成影响。更进一步地，该双酚A型PC回收料为经过挤出造粒预处理的颗粒，更利于预混合均匀、充分。

该PE(聚乙烯)可以为各种型号、类型的聚乙烯，优选低密度高压聚乙烯(LDPE)、高密度低压聚乙烯(HDPE)或线性低密度聚乙烯(LLDPE)中的一种或以上，该聚乙烯的重量份数优选1-5。该PE使塑料合金的水扩散系数大大的下降，PC的分子链水解速度变缓和，塑料合金内产生微缺陷的机会也显著减少，在冷却时静张应力所促成的裂缝也显著减少，因此使得塑料合金在沸水处理后仍保持良好的力学机械性能。

该相容剂选自烯丙基双酚A醚接技低密度聚乙烯(DBAE-g-LDPE)、低密度聚乙烯接枝马来酸酐(LDPE-g-MAH)、顺酐化乙丙橡胶(MEPDM)、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐(LLDPE-g-MAH)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、马来酸酐接技SEBS(SEBS-g-MAH)中的一种或几种，在塑料合金中加入该相容剂，不仅容易捕获游离基团，而且能促进相分散均匀、细化和稳定，降低表面张力，增加界面结合力，使PC和PE之间具有更好的相容性。保证了PE均匀分散在PC新料之间，实现了塑料合金性能的显著提升。

本发明实施例中，引入的相容剂(为接枝型或嵌段型共聚物)与共混物的两相都相容，或其中一部分与一相相容而另一部分与另一相相容，并优先积聚在两相的界面上而不单独存在于共混物的任意一相中，这样可以增加两相界面之间的相互作用，降低混合自由焓，从而增加体系的相容性。由于PC分子中含有极性基团酯基，这些反应性增容剂大多一方面与PC能发生反应，另一方面又与共混的PE具有较好的相容性，从而达到增容共混目的。

进一步，该塑料合金还包括重量份数为0.1-2的抗氧剂，该抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，该主抗氧剂选用化学名称为四[3-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，商品名IRGANOX1010；辅助抗氧剂选用三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，商品名IRGANOX168，瑞士汽巴精化公司生产，该抗氧剂中主抗氧剂与辅抗氧剂重量比例为IRGANOX1010/IRGANOX168＝0.1/0.2。

进一步，该塑料合金还包括重量份数为0.1-2的紫外光吸收剂，该紫外光吸收剂没有限制，优选苯并三唑例如UV234、UV944、UV327的一种或几种。

进一步，该塑料合金还包括重量份数为1-10的抗静电剂、着色剂、润滑剂或阻燃剂中的一种或以上，该抗静电剂、着色剂、润滑剂或阻燃剂没有具体限制，可以为各种型号的抗静电剂、着色剂、润滑剂或阻燃剂。例如，抗静电剂选自乙氧基月桂酷胺，及甘油一硬脂酸酯(GMS)；着色剂为色粉/色母；润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺等。该阻燃剂包括含卤素的阻燃剂(该含卤素的阻燃剂没有具体限制，可以为有机氯化物或有机溴化物例如：三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)、二烯丙基溴丙基异三聚氰酸酯(DABC)、二(2，3-二溴丙基)烯丙基异三聚氰酸酯(DBAC)、三(2，3-二溴丙基)异三聚氰酸酯(TBC))、红磷、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌中的一种或几种，阻燃剂由两种以上组成时，具体的阻燃剂没有数量限制。优选为含卤素的阻燃剂、三氧化二锑一起作为本发明实施例塑料合金中的阻燃剂，卤-锑组合起到协同阻燃作用。

进一步，该塑料合金还包括重量份数为1-4的增韧剂，该增韧剂选自苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物热塑性弹性体(SBS)，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)，三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物(EPDM)，

本发明实施例中重量份数按照克、千克或吨计算。

本发明实施例塑料合金具有如下性能：

(1)通过添加PE树脂，使塑料合金在使用中只呈现塑性破环，减少残余应力，使塑料合金缺口冲击敏感性也降低，耐应力性及厚壁耐冲击性可得到提高；

(2)耐沸水性能优良，在100℃经24小时处理后，拉伸强度和弯曲强度几乎保持不变；

(3)耐老化性能良好，在120℃经14小时处理后，冲击强度仍是纯PC的2倍以上；在-40℃经24小时处理后，冲击性能保持良好；

(4)耐高温腐蚀、耐磨性能优良，适合制作容器和管道等；

(5)通过加入PC回收料代替部分PC新料，可节省5～15％成本，有利于提高产品的市场竞争力。

本发明实施例进一步提供一种PC/PE塑料合金制备方法，包括如下步骤：

S01，将重量份数为30-90的双酚A型PC原材料、重量份数为5-40的双酚A型PC回收料混合、干燥，加入重量份数为1-10的PE及重量份数为1-15的相容剂，搅拌，得到塑料合金预混物；

S02，将该塑料合金预混物进行挤出造粒处理，得到塑料合金。

具体地，

步骤S01中，首先，将该双酚A型PC原材料和双酚A型PC回收料、于90-130℃条件下，放入鼓风干燥机中干燥4-12小时。具体地，搅拌方法没有限制，优选为，将该双酚A型PC原材料、双酚A型PC回收料、PE及相容剂放入高混机中搅拌，使该双酚A型PC原材料、双酚A型PC回收料、PE及相容剂混合均匀即可。

步骤S02中，该挤出处理步骤为将塑料合金预混物放入螺杆挤出机中，在挤出温度为220～285℃，螺杆的转速为250～300转/分条件下，挤出得到塑料合金，挤出后冷却、风干、切粒，即得到环保型PC/PE塑胶粒。在回收造粒过程中产生了大量的活性官能团及不饱和键(如羟基、亚烷基、碳酸酯、醚键等)，也使氢键数量增加，因此赋予了聚合物良好的低温柔顺性和粘附性。PC回收料在使用前进行造粒处理，便于PC/PE树脂共混搅拌，也使游离基团分散均匀，共聚反应更加顺利进行。该螺杆挤出机没有限制，优选为双螺杆挤出机，由南京科亚公司生产，型号为CTE-35(L/D＝48)。

进一步，步骤S01中，还包括加入重量份数为5-40的PC回收料，该PC回收料烘干后经过金属分离器分选，然后用双螺杆挤出机温度为270～280℃的条件下，挤出、冷却、风干、切粒处理，得到颗粒状树脂。该双螺杆挤出机和前述相同，在此不重复阐述。

进一步，步骤S01中，还包括加入抗氧剂、紫外线吸收剂，该抗氧剂、紫外光吸收剂和前述相同，在此不重复阐述。

进一步，步骤S01中，还包括加入抗静电剂、着色剂、润滑剂中的一种或以上，该抗静电剂、着色剂、润滑剂和前述相同，在此不重复阐述。

本发明实施例制备方法，操作简单、生产效益高，成本低廉，非常适于工业化生产。

本发明实施例进一步提供上述塑料合金在汽车、电子产品、管道、安全设备及电动工具外壳中的应用。

以下结合具体实施例对本发明实施例制备方法进行详细阐述。

实施例一

本发明实施例塑料合金制备方法，包括如下步骤：

将PC新料在100℃的鼓风烘箱中干燥4小时，混合PE树脂、烯丙基双酚A醚接技低密度聚乙烯、商品名IRGANOX1010和商品名IRGANOX168混合物、增韧剂、抗氧剂、UV234、抗静电剂等，放入高混机中混合搅拌并得到塑料合金预混物；塑料合金预混物放入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由南京科亚公司生产，型号为CTE-35(L/D＝48)，在温度为220℃，螺杆的转速为250转/分条件下，挤出后冷却、风干、切粒，即得到环保型PC/PE塑料合金粒，

PC新料 81

PE 3

烯丙基双酚A醚接技低密度聚乙烯 8

SBS 3

商品名IRGANOX1010和商品名IRGANOX168的混合物 0.5

UV234 0.5

乙氧基月桂酷胺 0.5

氢氧化镁和氢氧化铝 2

实施例二

本发明实施例塑料合金制备方法，包括如下步骤：

将双酚A型PC新料在130℃的鼓风烘箱中干燥4小时，混合PE树脂、低密度聚乙烯接枝马来酸酐、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、UV944、抗静电剂等，放入高混机中混合搅拌并得到塑料合金预混物；塑料合金预混物放入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由南京科亚公司生产，型号为CTE-35(L/D＝48)，在温度为285℃，螺杆的转速为300转/分条件下，挤出后冷却、风干、切粒，即得到环保型PC/PE塑料合金粒，

双酚A型PC新料 79

PE 5

烯丙基双酚A醚接技低密度聚乙烯 8

MBS 3

商品名IRGANOX1010和商品名IRGANOX168的混合物 0.5

UV944 0.5

色粉 1

三氧化二锑和DABC 4

实施例三

本发明实施例塑料合金制备方法，包括如下步骤：

将PC回收料用金属分离器分选，然后用双螺杆挤出机在温度为270℃的条件下，挤出、冷却、风干、切粒，得到PC回收料颗粒；

将PC新料和PC回收料颗粒在120℃的鼓风烘箱中干燥8小时，混合PE树脂、顺酐化乙丙橡胶、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、UV327、抗静电剂等，放入高混机中混合搅拌并得到塑料合金预混物；塑料合金预混物放入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由南京科亚公司生产，型号为CTE-35(L/D＝48)，在温度为240℃，螺杆的转速为260转/分条件下，挤出后冷却、风干、切粒，即得到环保型PC/PE塑料合金粒，

PC新料 61

PC回收料 20

PE 3

顺酐化乙丙橡胶 8

EPDM 3

商品名IRGANOX1010和商品名IRGANOX168的混合物 0.5

UV327 0.5

硬脂酸 1

硼酸锌和氢氧化镁 4

实施例四

本发明实施例塑料合金制备方法，包括如下步骤：

将PC回收料用金属分离器分选，然后用双螺杆挤出机在温度为275℃的条件下，挤出、冷却、风干、切粒，得到PC回收料颗粒；

将PC新料和PC回收料颗粒在100℃的鼓风烘箱中干燥12小时，混合PE树脂、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、UV234、抗静电剂等，放入高混机中混合搅拌并得到塑料合金预混物；塑料合金预混物放入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由南京科亚公司生产，型号为CTE-35(L/D＝48)，在温度为260℃，螺杆的转速为270转/分条件下，挤出后冷却、风干、切粒，即得到环保型PC/PE塑料合金粒，

PC新料 56

PC回收料 25

PE 3

线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐 8

SBS 3

商品名IRGANOX1010和商品名IRGANOX168的混合物 0.5

UV234 0.5

红磷 4

实施例四

本发明实施例塑料合金制备方法，包括如下步骤：

将PC回收料用金属分离器分选，然后用双螺杆挤出机在温度为280℃的条件下，挤出、冷却、风干、切粒，得到PC回收料颗粒；

将PC新料和PC回收料颗粒在120℃的鼓风烘箱中干燥8小时，混合PE树脂、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、UV327等，放入高混机中混合搅拌并得到塑料合金预混物；塑料合金预混物放入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由南京科亚公司生产，型号为CTE-35(L/D＝48)，在温度为260℃，螺杆的转速为270转/分条件下，挤出后冷却、风干、切粒，即得到环保型PC/PE塑料合金粒，

PC新料 56

PC回收料 25

PE 3

线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐 8

MBS 3

商品名IRGANOX1010和商品名IRGANOX168的混合物 0.5

UV327 0.5

氢氧化铝和硼酸锌 4

实施例五

本发明实施例塑料合金制备方法，包括如下步骤：

将PC回收料用金属分离器分选，然后用双螺杆挤出机在温度为276℃的条件下，挤出、冷却、风干、切粒，得到PC回收料颗粒；

将PC新料和PC回收料颗粒在125℃的鼓风烘箱中干燥6小时，混合PE树脂、马来酸酐接技SEBS、增韧剂、抗氧剂、UV327等，放入高混机中混合搅拌并得到塑料合金预混物；塑料合金预混物放入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由南京科亚公司生产，型号为CTE-35(L/D＝48)，在温度为260℃，螺杆的转速为270转/分条件下，挤出后冷却、风干、切粒，即得到环保型PC/PE塑料合金粒，

PC新料 51

PC回收料 30

PE 3

马来酸酐接技SEBS 8

EPDM 3

商品名IRGANOX1010和商品名IRGANOX168的混合物 0.5

UV327 0.5

三氧化二锑和DBAC 4

实施例六

本发明实施例塑料合金制备方法，包括如下步骤：

PC新料 80

PC回收料 5

PE 1

马来酸酐接技SEBS 6

商品名IRGANOX1010和商品名IRGANOX168的混合物 0.1

UV327 0.1

色母 1

甘油一硬脂酸酯 1

红磷 4

实施例七

本发明实施例塑料合金制备方法，包括如下步骤：

将PC新料和PC回收料颗粒在125℃的鼓风烘箱中干燥6小时，混合PE树脂、马来酸酐接技SEBS、增韧剂、抗氧剂、UV327等，放入高混机中混合搅拌并得到塑料合金预混物；塑料合金预混物放入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由南京科亚公司生产，型号为CTE-35(L/D＝48)，在温度为260℃，螺杆的转速为270转/分条件下，挤出后冷却、风干、切粒，即得到环保型PC/PE塑胶粒，

PC新料 40

PC回收料 40

PE 10

马来酸酐接技SEBS 15

商品名IRGANOX1010和商品名IRGANOX168的混合物 1.1

UV327 0.5

氢氧化铝 1.5

色粉 0.5

甘油一硬脂酸酯 1.2

红磷 4

对比例

本发明实施例塑料合金制备方法，包括如下步骤：

将PC新料和PC回收料颗粒在125℃的鼓风烘箱中干燥6小时，马来酸酐接技SEBS、增韧剂、抗氧剂、UV327等，放入高混机中混合搅拌并得到塑料合金预混物；塑料合金预混物放入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由南京科亚公司生产，型号为CTE-35(L/D＝48)，在温度为260℃，螺杆的转速为270转/分条件下，挤出后冷却、风干、切粒，即得到环保型PC/PE塑胶粒，

PC新料 54

PC回收料 30

马来酸酐接技SEBS 8

SBS 3

商品名IRGANOX1010和商品名IRGANOX168混合物 0.5

UV327 0.5

乙氧基月桂酷胺 0.5

氢氧化铝和氢氧化镁 4

请参与下表，下表显示实施例一至五及对比例制备的塑料合金性能测试结果：

由上述数据对比可知，添加部分PC回收料与全部PC新料具有基本相同的性能，所制得的合金材料综合机械性能优异，尤其是缺口冲击强度，为纯PC的2～3倍。共混物在受到拉伸和冲击后，较多的PE球状粒子变形成有利于提高拉伸性能的纤维，PC基体树脂抗冲韧性形变也得到了提高，而且没有出现分层现象，表面光洁性良好。

通过该表可知，实施例一至五所制备的塑料合金具备优异的抗冲击能力、热学性能、耐候和耐化学腐蚀性能，具有广泛的适用性；对比例中，由于没有加入PE树脂进行改性，不能避免由于单纯由PC材料所制成的样件在热水老化过程中，受到加热和水的共同作用，在PC内部会发生水解反应，还会发生应力诱导水解，从而使PC分子链上的酯键断裂，PC分子量下降，并导致样件内部关生微缺；热水老化时间的延长，然后冷却，产生的收缩张应力促使原来存在于样件内部的微缺陷发展为微裂缝，最终导致纯PC的耐沸水性和耐化学性能都较差的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种PC/PE塑料合金，包括如下重量份数的组分：

2.如权利要求1所述的塑料合金，其特征在于，所述PE的重量份数为1-5。

3.如权利要求1所述的塑料合金，其特征在于，所述相容剂选自烯丙基双酚A醚接技低密度聚乙烯、低密度聚乙烯接枝马来酸酐、顺酐化乙丙橡胶、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接技SEBS中的一种或以上。

4.如权利要求1所述的塑料合金，其特征在于，所述塑料合金还包括重量份数为0.1-2的抗氧剂、重量份数为0.1-2的紫外光吸收剂。

5.如权利要求1所述的塑料合金，其特征在于，所述塑料合金还包括总重量份数为1-10的抗静电剂、着色剂、润滑剂或阻燃剂中的一种或以上。

6.如权利要求1所述的塑料合金，其特征在于，所述双酚A型PC回收料为经过挤出造粒处理的双酚A型PC回收料。

7.一种PC/PE塑料合金制备方法，包括如下步骤：

将重量份数为30-90的双酚A型PC原材料、重量份数为30-40的双酚A型PC回收料混合、干燥，再加入重量份数为1-10的PE及重量份数为1-15的相容剂，搅拌，得到塑料合金预混物；

将所述塑料合金预混物挤出处理，得到塑料合金。

8.如权利要求7所述的PC/PE塑料合金制备方法，其特征在于，所述挤出处理步骤为：

将所述塑料合金预混物放入螺杆挤出机中，在挤出温度为220～285℃，螺杆的转速为250～300转/分条件下，挤出得到塑料合金。

9.如权利要求7所述的塑料合金制备方法，其特征在于，所述将双酚A型PC原材料、经处理双酚A型PC回收料PE及相容剂混合步骤中，还加入重量份数为0.1-2的抗氧剂、重量份数为0.1-2的紫外光吸收剂。

10.如权利要求1-6任一项所述的PC/PE塑料合金在汽车、电子产品、管道、安全设备及电动工具外壳中的应用。