CN102964793A - 一种高硬度高透明高流动pc合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子合金材料技术领域，尤其涉及一种高硬度高透明高流动PC合金及其制备方法，该PC合金按重量份数组成为：PC树脂80-95份；PS树脂10-20份；透明增韧剂6-10份；SMA无规共聚物1-5份；透明PC无卤阻燃剂0.06-0.1份；主抗氧化剂0.2-2份；辅助抗氧化剂0.2-2份；硅烷偶联剂0.2-1份；或按如下重量份数组成为：PC树脂80-95份；透明增韧剂6-10份；SMA无规共聚物10-20份；透明PC无卤阻燃剂0.06-0.1份；主抗氧化剂0.2-2份；辅助抗氧化剂0.2-2份；硅烷偶联剂0.2-1份，本发明采用熔融共混法制得PC合金材料，制备方法简便，工艺操作易于实现，而且成本低，周期短，在保持高透明度的情况下，同时提高了合金的表面硬度和流动性，使合金整体具有优异的物理及化学性能，适于推广。
Description
技术领域
本发明属于高分子合金材料技术领域，尤其涉及一种高硬度高透明高流动PC合金及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯 (PC)树脂作为一种工程塑料，透明度好，光稳定性好，尺寸稳定性好，韧性好，但是纯PC 的硬度较低，测得的铅笔硬度一般为2B，现有的解决方法是在PC表面涂上一层纳米涂料，来提高PC的硬度，可达到F-H级，这种方法工序复杂，操作麻烦，而且PC对缺口敏感，产品内应力大，熔融粘度高，成型困难，耐磨性较差，其应用受到限制。
普通聚苯乙烯具有极高的透明度，透光率可达90％以上，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好，常作为改性材料，中国专利CN 101531809 B提供了一种聚碳酸酯 PC-聚苯乙烯PS共混合金的制备方法，将 PC、PS与SiO2进行包覆制得高聚物后，将TiO2再与SiO2进行包覆得到无机粒子，然后将高聚物与无机粒子再次进行熔融得到共混合金，制备出的合金具有较好的耐紫外光性、耐磨性，熔体粘度降低，提高了合金的光学性能和力学性能，光透过率可达到76%，缺口冲击强度为4.0kg·cm，但SiO2的加入还会降低光透过率，色差值和黄化值较高，纳米 TiO2/SiO2 粉体的需要单独的制备过程，操作麻烦，步骤繁琐，而且光透过率仍较低，也没有解决材料的表面硬度问题；中国专利00124682.8提供了一种高透明阻燃聚碳酸酯和聚碳酸酯/聚苯乙烯合金及其制备方法，由聚碳酸酯树脂、透明聚苯乙烯树脂、阻燃剂、光热稳定剂、偶联剂和其他一些加工助剂按一定比例挤出制成，所得复合物保留了普通聚碳酸酯树脂的高透明度，透光度可达82-88%，但仍未解决硬度问题和流动性问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高硬度高透明高流动PC合金，按重量份数组成为：
PC树脂 80-95份；
PS树脂 10-20份；
透明增韧剂 6-10份；
SMA无规共聚物 1-5份；
透明PC无卤阻燃剂 0.06-0.1份；
主抗氧化剂 0.2-2份；
辅助抗氧化剂 0.2-2份；
硅烷偶联剂 0.2-1份；
或按如下重量份数组成为：
PC树脂 80-95份；
透明增韧剂 6-10份；
SMA无规共聚物 10-20份；
透明PC无卤阻燃剂 0.06-0.1份；
主抗氧化剂 0.2-2份；
辅助抗氧化剂 0.2-2份；
硅烷偶联剂 0.2-1份。
所述PC合金按重量份数组成为：
PC树脂 85-90份；
PS树脂 15-20份；
透明增韧剂 6-10份；
SMA无规共聚物 1-5份；
透明PC无卤阻燃剂 0.06-0.1份；
主抗氧化剂 0.2-2份；
辅助抗氧化剂 0.2-2份；
硅烷偶联剂 0.2-1份；
或按如下重量份数组成为：
PC树脂 85-90份；
透明增韧剂 6-10份；
SMA无规共聚物 10-15份；
透明PC无卤阻燃剂 0.06-0.1份；
主抗氧化剂 0.2-2份；
辅助抗氧化剂 0.2-2份；
硅烷偶联剂 0.2-1份。
所述SMA无规共聚物中MA的质量含量为8%-26%。
所述透明增韧剂为LSZ 108，所述透明PC无卤阻燃剂为SWCG-211、FR-302、KSS、GSCFR-601、KPFBS中的一种或几种。
所述主抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂，所述辅助抗氧化剂为亜磷酸脂类抗氧化剂。
所述PC合金的组成还包括重量份数为1-3份的透明增硬剂。
所述PC合金的组成还包括重量份数为1-5份的脱模剂。
一种高硬度高透明高流动PC合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）将PC树脂、PS树脂进行预热干燥，PC树脂的干燥温度在120-125℃，干燥时间在4h以上，PS树脂的干燥温度在70-80℃，干燥时间在2h以上，至PC树脂、PS树脂的含水量低于0.02%；
（2）按重量份数称取80-95份PC树脂、10-20份PS树脂、1-5份SMA无规共聚物、6-10份透明增韧剂、0.06-0.1份透明PC无卤阻燃剂、0.2-2份主抗氧化剂、0.2-2份辅助抗氧化剂、0.2-1份硅烷偶联剂，或同时称取1-3份透明增韧剂，或同时称取1-5份脱模剂，然后将各组分混合并搅拌均匀；
（3）将上述搅拌均匀的混合物加入螺杆挤出机加热熔融共混，各区的温度230-280℃；
（4）将上述熔融共混物挤出、冷却、切粒，制得共混合金粒料；
（5）将上述粒料干燥后，注射成型制备标准测试样条，供性能测试；
或包括如下步骤：
（1） 将PC树脂在120-125℃进行除湿预热干燥4h以上，至PC树脂的含水量低于0.02%；
（2）按重量份数称取80-95份PC树脂、10-20份SMA无规共聚物、6-10份透明增韧剂、0.06-0.1份透明PC无卤阻燃剂、0.2-2份主抗氧化剂、0.2-2份辅助抗氧化剂、0.2-1份硅烷偶联剂，或同时称取1-3份透明增韧剂，或同时称取1-5份脱模剂，然后将各组分混合并搅拌均匀；
（3）将上述搅拌均匀的混合物加入螺杆挤出机加热熔融共混，各区的温度230-280℃；
（4）将上述熔融共混物挤出、冷却、切粒，制得共混合金粒料；
（5）将上述粒料干燥后，注射成型制备标准测试样条，供性能测试。
所述挤出机一区加热温度、二区加热温度、三区加热温度、模头加热温度分别控制为：250-265℃，260-280℃，260-280℃，245-265℃，螺杆转速为60-80 r/min。
所述注射成型的工艺条件为：射嘴温度260℃±2℃，保压时间6-10s，注射压力36-38MPa。
本发明的有益效果为：本发明使用的透明增韧剂LSZ和PC有极好的相容性，其本身具有较好的流动性、透光性，使其加入后在基本不影响PC透光性的情况下增加PC的韧性，透明PC无卤阻燃剂的化学性能和热性能非常稳定，耐高温，添加量极低，对树脂本身的物理性能基本没有影响，透明增硬剂增强了制品的刚性和硬度，具有较好的表面光泽度、抗氧化作用和抗老化作用。本发明得到的PC合金保留了普通PC树脂的高透明度，可达87%，熔融指数达到40 g/min以上，流动性好，便于加工，特别提高了PC合金对缺口的敏感性，对悬臂梁缺口的冲击强度在5-10 KJ/m2，而且在不需要纳米涂层、加工方法简单的情况下，提高了PC合金的表面硬度，铅笔硬度可达2H级。本发明制备方法简便，工艺操作易于实现，而且成本低，周期短，在保持高透明度的情况下，同时提高了合金的表面硬度和流动性，使合金整体具有优异的物理及化学性能，可以在汽车、电子电器、医疗器械、建筑材料、军工等各领域得到广泛的应用，适于推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步解释说明。
实施例1
本发明的组成及其制备方法如下：
（1）将通用级PC树脂、PS树脂进行预热干燥，PC树脂在120℃干燥6h，PS树脂在80℃干燥2h，至PC树脂、PS树脂的含水量均低于0.02%；
（2）称取PC树脂90份、PS树脂10份、SMA无规共聚物1份、透明PC无卤阻燃剂KPFBS 0.1份、透明增韧剂LSZ108 8份、主抗氧化剂0.5份、辅助抗氧化剂0.5份、硅烷偶联剂0.5份、脱模剂2份，然后将各组分混合并搅拌均匀；
（3）将上述搅拌均匀的混合物加入螺杆挤出机中加热共混，挤出机一区加热温度、二区加热温度、三区加热温度、模头加热温度分别控制为：260，272，272，255℃，螺杆转速度 60-80r/min；
（4）将上述熔融共混物挤出、冷却、切粒，制得共混合金粒料；
（5）将上述合金粒料在65℃下干燥12 h后，采用注射成型法制备标准测试样条，供性能测试，注射成型工艺条件为：射嘴温度260℃，保压时间10s，注射压力38MPa；
所得PC合金样条的铅笔硬度达到F级，熔融指数12g/min，悬臂梁缺口冲击强度为9.8KJ/m2，弯曲强度达69.9MPa，维卡软化点为140℃，透明度可达85%。
实施例2
本发明的组成及其制备方法如下：
（1）将光盘级PC树脂、PS树脂进行预热干燥，PC树脂的干燥温度在125℃，干燥6h， PS树脂的干燥温度在80℃，干燥2h，至PC树脂、PS树脂的含水量均低于0.02%；
（2）称取PC树脂85份、PS树脂15份、SMA无规共聚物1.5份、透明PC无卤阻燃剂KPFBS0.1份、透明增韧剂LSZ108 8份、透明增硬剂2份、主抗氧化剂0.6份、辅助抗氧化剂0.4份、硅烷偶联剂0.4份、脱模剂2份，然后将各组分混合并搅拌均匀；
（3）将上述搅拌均匀的混合物加入螺杆挤出机中加热共混，挤出机一区加热温度、二区加热温度、三区加热温度、模头加热温度分别控制为：262，270，270，260℃，螺杆转速度 60-80r/min；
（4）将上述熔融共混物挤出、冷却、切粒，制得共混合金粒料；
（5）将上述粒料在65℃下干燥12 h后，采用注射成型法制备标准测试样条，供性能测试，注射成型工艺条件为：射嘴温度262℃，保压时间10s，注射压力36MPa；
所得PC合金样条的铅笔硬度达到H级，熔融指数46g/min，悬臂梁缺口冲击强度为5.1 KJ/m2，弯曲强度达72.9MPa，维卡软化点为142℃，透明度可达85%。
实施例3
本发明的组成及其制备方法如下：
（1）将光盘级PC树脂进行除湿预热干燥，PC树脂的干燥温度在120℃，干燥4h，至PC树脂的含水量低于0.02%；
（2）称取PC树脂80份、SMA无规共聚物10份、透明PC无卤阻燃剂KPFBS 0.08份、透明增韧剂LSZ108 7份、透明增硬剂3份、主抗氧化剂0.6份、辅助抗氧化剂0.6份、硅烷偶联剂0.6份、脱模剂3份，然后将各组分混合并搅拌均匀；
（3）将上述搅拌均匀的混合物加入螺杆挤出机中加热共混，挤出机一区加热温度、二区加热温度、三区加热温度、模头加热温度分别控制为：260，270，270，250℃，螺杆转速度 60-80 r/min；
（4）将上述熔融共混物挤出、冷却、切粒，制得共混合金粒料；
（5）将上述粒料在65℃下干燥12 h后，采用注射成型法制备标准测试样条，供性能测试，注射成型工艺条件为：射嘴温度260℃，保压时间10s，注射压力36MPa；
所得PC合金样条的铅笔硬度可以达到2H级，熔融指数为42g/min，悬臂梁缺口冲击强度为7.7KJ/m2，弯曲强度达74.9MPa，维卡软化点为142℃，透明度可达87%。
以上对发明的三个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种高硬度高透明高流动PC合金，按重量份数组成为：
PC树脂 80-95份；
PS树脂 10-20份；
透明增韧剂 6-10份；
SMA无规共聚物 1-5份；
透明PC无卤阻燃剂 0.06-0.1份；
主抗氧化剂 0.2-2份；
辅助抗氧化剂 0.2-2份；
硅烷偶联剂 0.2-1份；
或按如下重量份数组成为：
PC树脂 80-95份；
透明增韧剂 6-10份；
SMA无规共聚物 10-20份；
透明PC无卤阻燃剂 0.06-0.1份；
主抗氧化剂 0.2-2份；
辅助抗氧化剂 0.2-2份；
硅烷偶联剂 0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度高透明高流动PC合金，其特征在于所述PC合金按重量份数组成为：
PC树脂 85-90份；
PS树脂 15-20份；
透明增韧剂 6-10份；
SMA无规共聚物 1-5份；
透明PC无卤阻燃剂 0.06-0.1份；
主抗氧化剂 0.2-2份；
辅助抗氧化剂 0.2-2份；
硅烷偶联剂 0.2-1份；
或按如下重量份数组成为：
PC树脂 85-90份；
透明增韧剂 6-10份；
SMA无规共聚物 10-15份；
透明PC无卤阻燃剂 0.06-0.1份；
主抗氧化剂 0.2-2份；
辅助抗氧化剂 0.2-2份；
硅烷偶联剂 0.2-1份。
3.根据权利要求1或2所述的一种高硬度高透明高流动PC合金，其特征在于所述SMA无规共聚物中MA的质量含量为8%-26%。
4.根据权利要求1或2所述的一种高硬度高透明高流动PC合金，其特征在于所述透明增韧剂为LSZ 108，所述透明PC无卤阻燃剂为SWCG-211、FR-302、KSS、GSCFR-601、KPFBS中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2所述的一种高硬度高透明高流动PC合金，其特征在于所述主抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂，所述辅助抗氧化剂为亜磷酸脂类抗氧化剂。
6.根据权利要求1或2所述的一种高硬度高透明高流动PC合金，其特征在于所述PC合金的组成还包括重量份数为1-3份的透明增硬剂。
7.根据权利要求1或2所述的一种高硬度高透明高流动PC合金，其特征在于所述PC合金的组成还包括重量份数为1-5份的脱模剂。
8.一种高硬度高透明高流动PC合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）将PC树脂、PS树脂进行预热干燥，PC树脂的干燥温度在120-125℃，干燥时间在4h以上，PS树脂的干燥温度在70-80℃，干燥时间在2h以上，至PC树脂、PS树脂的含水量低于0.02%；
（2）按重量份数称取80-95份PC树脂、10-20份PS树脂、1-5份SMA无规共聚物、6-10份透明增韧剂、0.06-0.1份透明PC无卤阻燃剂、0.2-2份主抗氧化剂、0.2-2份辅助抗氧化剂、0.2-1份硅烷偶联剂，或同时称取1-3份透明增韧剂，或同时称取1-5份脱模剂，然后将各组分混合并搅拌均匀；
（3）将上述搅拌均匀的混合物加入螺杆挤出机加热熔融共混，各区的温度230-280℃；
（4）将上述熔融共混物挤出、冷却、切粒，制得共混合金粒料；
（5）将上述粒料干燥后，注射成型制备标准测试样条，供性能测试；
或包括如下步骤：
（1） 将PC树脂在120-125℃进行除湿预热干燥4h以上，至PC树脂的含水量低于0.02%；
（2）按重量份数称取80-95份PC树脂、10-20份SMA无规共聚物、6-10份透明增韧剂、0.06-0.1份透明PC无卤阻燃剂、0.2-2份主抗氧化剂、0.2-2份辅助抗氧化剂、0.2-1份硅烷偶联剂，或同时称取1-3份透明增韧剂，或同时称取1-5份脱模剂，然后将各组分混合并搅拌均匀；
（3）将上述搅拌均匀的混合物加入螺杆挤出机加热熔融共混，各区的温度230-280℃；
（4）将上述熔融共混物挤出、冷却、切粒，制得共混合金粒料；
（5）将上述粒料干燥后，注射成型制备标准测试样条，供性能测试。
9.根据权利要求8所述的一种高硬度高透明高流动PC合金的制备方法，其特征在于所述挤出机一区加热温度、二区加热温度、三区加热温度、模头加热温度分别控制为：250-265℃，260-280℃，260-280℃，245-265℃，螺杆转速为60-80 r/min。
10.根据权利要求8所述的一种高硬度高透明高流动PC合金的制备方法，其特征在于所述注射成型的工艺条件为：射嘴温度260℃±2℃，保压时间6-10s，注射压力36-38MPa。
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