CN103304975B - 一种耐候型的pc-ppo合金塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种合金塑料，特别是涉及一种PC-PPO合金塑料，属于高分子材料技术领域。包括有按重量份计的如下组分：聚碳酸酯100～140份、聚苯醚40～60份、甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物5～15份、邻苯二甲酸二丁酯5～10份、聚乙烯醇缩丁醛10～14份、叔丁基酚甲醛树脂3～5份、聚二甲基硅氧烷2～4份、聚乙烯基乙醚3～5份、硅酸铝纤维5～20份、环氧树脂15～25份、白炭黑5～10份、无水硫酸钙1～6份、纳米级二氧化钛1～3份、聚苯乙烯颗粒4～8份、壳聚糖6～12份、抗氧剂3～5份、偶联剂4～12份、抗紫外剂3～5份。在酸、碱腐蚀后的力学性能下降不多，在高温、高湿破坏性试验后，仍然具有良好的力学性能，优于对照样品。
Description
技术领域
本发明的目的是提供一种合金塑料，特别是涉及一种PC-PPO合金塑料，属于高分子材料技术领域。
背景技术
聚碳酸酯是指大分子链由碳酸酯型重复结构单元组成的一类聚合物，英文名称Polycarbonate，简称PC，它是第二大通用工程塑料品种。依具体组成不同，PC可分成脂肪族、脂环族、芳香族脂肪-芳香族三类，但在工程上具有实际应用价值的为芳香族PC，并以产量最大、用途最广的双酚A型PC为主，纯PC树脂是一种无定形、无味、无臭、无毒、透明、呈微黄色、白色或无色的刚而韧的热塑性聚合物；相对分子质量一般在2~7万；燃烧时慢燃，离火后慢熄，火焰呈黄色，燃烧后熔融、起泡，发出特殊的花果臭气味，PC综合性能优良，是重要的工程塑料。
PC 用于电子/电器占38%、建筑采光占20%、光盘占12%、汽车占10%。不同地区的具体应用比例不同，美国建筑采光占23.6%、汽车占17.2%、光盘占16.4%、医疗器械占9.8%、电子/电器7.6%，西欧建筑采光占30.8%、电子电器占23.6%、光盘占15.6%、汽车占8.1%、照明占8%，日本电子/电器占38.8%、汽车占19.4%、片材和薄膜占17.4%。PC的透明度板又称为阳光板，在建筑采光和汽车玻璃中市场潜力巨大，PC用于光盘的增长速度极快，预计今后建筑、汽车和光盘为 PC 的三大市场。
PC的物理力学性能优良，冲击性能十分优异，在很宽的范围内能保持较好的尺寸稳定性，在低温下仍能保持较高的力学强度。缺点是疲劳强度低，易产生应力开裂，缺口敏感性高，耐磨性较差。PC制品的残留应力和应力开裂现象是个突出的问题。将PC的弯曲强度试样挠曲并放置一定时间，当挠曲应力超过其极限值时，便会发生微观撕裂现象。如PC制品在成型加工过程中因温度过高等原因而发生了分解老化，或者制品本身存在着缺口或熔接焊缝等脆弱部分以及制品在化学气体中长期使用，那么发生微观撕裂的时间将会大大缩短，所能承受的极限应力也将大幅度下降。聚碳酸酯的分子结构中含有碳酸酯基，易与极性有机溶剂作用。能溶解于四氯乙烷、二氯甲烷、1，2-二氯己烷和三氯甲烷等有机溶剂中，能被氯化烃类、芳香族类溶剂及酮和酯等所溶胀；甲酸和乙酸对其也有轻微的腐蚀作用。聚碳酸酯对热、氧、大气和紫外线均有良好的稳定性。但若长期在室外使用或受强烈光照, 其表面会变暗、失去光泽和泛黄，甚至产生龟裂。
聚苯醚化学式简称PPO。由2，6-二取代基苯酚经氧化偶联聚合而成的热塑性树脂，一般呈土黄色粉末状。由于聚苯醚具有接近于热固性塑料的耐热性，优良的电性能和机械性能，又有良好的化学稳定性和耐水、耐蒸气性。因此可以在广阔的温度范围内应用。在电子电器工业方面：聚苯醚最直用于潮湿而有载荷及需要具备优良电绝缘性的场合。在机械工业方面：可代替有色金属和不锈钢，特别是代青铜被用来作无声齿轮、凸轮轴承、运输机零件、煤气炉把手等，螺钉和其它机械连接部件。在化工方面，可用以制造泵叶、管道、管件、阀座、滤材、滤片、潜水泵零件以及其它耐腐蚀的化工设备和零件。在医药等工业方面：聚苯醚还可用作外科手术器械、食具及要反复蒸煮消毒的器具。
PPO具有突出的力学性能，硬而坚韧，尤以拉伸强度、冲击强度及耐蠕变性最佳。其蠕变值小并随温度的变化不大，优于聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚甲醛；拉伸强度可达70-77MPa优于聚酰胺、聚碳酸酯、ABS，近似于聚甲醛。PPO的机械强度随温度及湿度变化小，在沸水中700h，拉伸强度无明显下降。PPO的耐磨性好，摩擦系数低。PPO具有较高的耐热性，纯PPO的热变形温度可达190℃，长期使用的最高温度为120℃，短期可达205℃。当有氧存在时，温度120-138℃，它逐渐交联而变为热固性树脂；耐寒性也好，脆化温度可达-171℃，长期使用的最低温度为-127℃。PPO具有强度高、耐热性好等特点，具有适中的非极性和尺寸稳定性，耐水、酸、碱和盐溶液腐蚀。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种PPO改性的PC合金塑料，以改善PC的耐候性能，采用的技术方案是：
一种耐候型的PC-PPO合金塑料，包括有按重量份计的如下组分：聚碳酸酯100～140份、聚苯醚40～60份、甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物5～15份、邻苯二甲酸二丁酯5～10份、聚乙烯醇缩丁醛10～14份、叔丁基酚甲醛树脂3～5份、聚二甲基硅氧烷2～4份、聚乙烯基乙醚3～5份、硅酸铝纤维5～20份、环氧树脂15～25份、白炭黑5～10份、无水硫酸钙1～6份、纳米级二氧化钛1～3份、聚苯乙烯颗粒4～8份、壳聚糖6～12份、抗氧剂3～5份、偶联剂4～12份、抗紫外剂3～5份。
上述的环氧树脂可以采用E-42、E-44、E-52等。
上述的抗氧剂最好是采用受阻酚类抗氧剂，例如：抗氧剂264、抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂300等。
抗紫外剂可以是UV-326、UV-327、UV-531等。
上述的偶联剂可以是硅烷偶联剂TM-12、TM-13、TM-30、TM-42、TM-69、KH-550、KH-560、KH-570等。
本发明还提供了一种上述的合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1：将聚碳酸酯、聚苯醚、甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、白炭黑、无水硫酸钙、纳米级二氧化钛、聚苯乙烯颗粒在1000～2000转/分的条件下混合均匀；
S2：再将步骤S1所得混合物加入双螺杆挤出机，在螺杆转速150～180转/分，温度170℃～180℃下熔融挤出造粒；
S3：将步骤S2所得颗粒与叔丁基酚甲醛树脂、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯基乙醚、硅酸铝纤维、壳聚糖、抗氧剂、偶联剂、抗紫外剂在50～100转/分的条件下混合均匀；
S4：再将步骤S3所得混合物送入双螺杆挤出机，在175℃～180℃下热熔挤出造粒，即得。
技术效果
本发明提供的PPO增强的PC塑料的拉伸强度可以达到80Mpa以上，弯曲强度可以达到120Mpa以上，弯曲模量可以达到5000Mpa以上，冲击强度可以达到7.5Mpa以上。在酸、碱腐蚀后的力学性能下降不多，在高温、高湿破坏性试验后，仍然具有良好的力学性能，优于对照样品。
具体实施方式
实施例1
按重量份计，称取如下原料：聚碳酸酯100份、聚苯醚40份、甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物5份、邻苯二甲酸二丁酯5份、聚乙烯醇缩丁醛10份、叔丁基酚甲醛树脂3份、聚二甲基硅氧烷2份、聚乙烯基乙醚3份、硅酸铝纤维5份、环氧树脂15份、白炭黑5份、无水硫酸钙1份、纳米级二氧化钛1份、聚苯乙烯颗粒4份、壳聚糖6份、抗氧剂3份、偶联剂4份、抗紫外剂3份。
上述的环氧树脂采用E-42，抗氧剂是抗氧剂264，抗紫外剂是UV-326，偶联剂是硅烷偶联剂TM-12。
制备方法：
S1：将聚碳酸酯、聚苯醚、甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、白炭黑、无水硫酸钙、纳米级二氧化钛、聚苯乙烯颗粒在1000转/分的条件下混合均匀；
S2：再将步骤S1所得混合物加入双螺杆挤出机，在螺杆转速150转/分，温度170℃℃下熔融挤出造粒；
S3：将步骤S2所得颗粒与叔丁基酚甲醛树脂、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯基乙醚、硅酸铝纤维、壳聚糖、抗氧剂、偶联剂、抗紫外剂在50转/分的条件下混合均匀；
S4：再将步骤S3所得混合物送入双螺杆挤出机，在175℃下热熔挤出造粒，即得。
实施例2
按重量份计，称取如下原料：聚碳酸酯140份、聚苯醚60份、甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物15份、邻苯二甲酸二丁酯10份、聚乙烯醇缩丁醛14份、叔丁基酚甲醛树脂5份、聚二甲基硅氧烷4份、聚乙烯基乙醚5份、硅酸铝纤维20份、环氧树脂25份、白炭黑10份、无水硫酸钙6份、纳米级二氧化钛3份、聚苯乙烯颗粒8份、壳聚糖12份、抗氧剂5份、偶联剂12份、抗紫外剂5份。
环氧树脂采用E-44，抗氧剂是抗氧剂1076，抗紫外剂是UV-327，偶联剂是硅烷偶联剂TM-42。
制备方法：
S1：将聚碳酸酯、聚苯醚、甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、白炭黑、无水硫酸钙、纳米级二氧化钛、聚苯乙烯颗粒在2000转/分的条件下混合均匀；
S2：再将步骤S1所得混合物加入双螺杆挤出机，在螺杆转速180转/分，温度180℃下熔融挤出造粒；
S3：将步骤S2所得颗粒与叔丁基酚甲醛树脂、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯基乙醚、硅酸铝纤维、壳聚糖、抗氧剂、偶联剂、抗紫外剂在50～100转/分的条件下混合均匀；
S4：再将步骤S3所得混合物送入双螺杆挤出机，在180℃下热熔挤出造粒，即得。
实施例3
按重量份计，称取如下原料：聚碳酸酯120份、聚苯醚50份、甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物10份、邻苯二甲酸二丁酯7份、聚乙烯醇缩丁醛12份、叔丁基酚甲醛树脂4份、聚二甲基硅氧烷3份、聚乙烯基乙醚4份、硅酸铝纤维14份、环氧树脂20份、白炭黑7份、无水硫酸钙3份、纳米级二氧化钛2份、聚苯乙烯颗粒6份、壳聚糖8份、抗氧剂4份、偶联剂7份、抗紫外剂4份。
上述的环氧树脂采用E-52，抗氧剂是抗氧剂1010，抗紫外剂是UV-531，偶联剂是硅烷偶联剂KH-550。
制备方法：
S1：将聚碳酸酯、聚苯醚、甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、白炭黑、无水硫酸钙、纳米级二氧化钛、聚苯乙烯颗粒在1500转/分的条件下混合均匀；
S2：再将步骤S1所得混合物加入双螺杆挤出机，在螺杆转速150～180转/分，温度175℃下熔融挤出造粒；
S3：将步骤S2所得颗粒与叔丁基酚甲醛树脂、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯基乙醚、硅酸铝纤维、壳聚糖、抗氧剂、偶联剂、抗紫外剂在700转/分的条件下混合均匀；
S4：再将步骤S3所得混合物送入双螺杆挤出机，在177℃下热熔挤出造粒，即得。
性能试验
对实施例1～实施例3所得的PC-PPO合金塑料进行力学性能试验，并以常规的聚碳酸酯塑料作为对照。试验结果如表1所示。
表1 性能试验数据
| 测试方法 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对照例 | |
| 拉伸强度 MPa | GB/T1040-92 | 86.4 | 83.1 | 84.1 | 59.9 |
| 弯曲强度 MPa | GB/T9341-2000 | 124.8 | 121.3 | 122.9 | 89.4 |
| 弯曲模量 MPa | GB/T9341-2000 | 5677.1 | 5578.3 | 5649.8 | 3298.1 |
| 冲击强度 MPa | GB/T1843-2008 | 7.5 | 7.5 | 7.7 | 7.1 |
从表中可以看出，本发明提供的PPO增强的PC塑料的拉伸强度可以达到80Mpa以上，弯曲强度可以达到120Mpa以上，弯曲模量可以达到5000Mpa以上，冲击强度可以达到7.5Mpa以上。
为进一步测试其耐候性能，分别将实施例1～实施例3和对照例中的PC塑料放置于1 mol/L的HCl溶液和1 mol/L的NaOH溶液中，20天后取出进行力学性能试验，结果如表2所示。
表2 耐酸碱腐蚀性能试验数据
| 测试方法 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对照例 | |
| 拉伸强度 MPa | GB/T1040-92 | 78.4 | 75.6 | 76.4 | 43.2 |
| 弯曲强度 MPa | GB/T9341-2000 | 111.2 | 113.8 | 112.3 | 67.5 |
| 弯曲模量 MPa | GB/T9341-2000 | 5104.3 | 5171.3 | 5009.2 | 2870.1 |
| 冲击强度 MPa | GB/T1843-2008 | 7.1 | 7.2 | 7.1 | 6.1 |
从表中可以看出，本发明提供的PPO增强的PC塑料在酸、碱腐蚀后的力学性能下降不多，明显优于对照产品。
为进一步测定其耐高温、高湿的性能，将实施例1～实施例3和对照例中的PC塑料放置于60℃、80%RH的恒温恒湿箱中，20天后取出测定力学性能。结果如表3所示。
表3 耐高温、高湿性能试验数据
| 测试方法 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对照例 | |
| 拉伸强度 MPa | GB/T1040-92 | 79.9 | 81.1 | 80.3 | 47.3 |
| 弯曲强度 MPa | GB/T9341-2000 | 113.3 | 114.1 | 117.1 | 76.4 |
| 弯曲模量 MPa | GB/T9341-2000 | 5219.1 | 5233.4 | 5193.4 | 2987.4 |
| 冲击强度 MPa | GB/T1843-2008 | 7.2 | 7.2 | 7.3 | 6.4 |
从表中可以看出，本发明提供的PPO增强的PC塑料在高温、高湿破坏性试验后，仍然具有良好的力学性能，优于对照样品。
Claims (1)
1.一种耐候型的PC-PPO合金塑料，其特征在于，由按照重量份计的如下组分所制成：聚碳酸酯120份、聚苯醚50份、甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物10份、邻苯二甲酸二丁酯7份、聚乙烯醇缩丁醛12份、叔丁基酚甲醛树脂4份、聚二甲基硅氧烷3份、聚乙烯基乙醚4份、硅酸铝纤维14份、环氧树脂20份、白炭黑7份、无水硫酸钙3份、纳米级二氧化钛2份、聚苯乙烯颗粒6份、壳聚糖8份、抗氧剂4份、偶联剂7份、抗紫外剂4份；所述的环氧树脂采用E-52，所述的抗氧剂是抗氧剂1010，所述的抗紫外剂是UV-531，所述的偶联剂是硅烷偶联剂KH-550；所述的合金塑料的制备方法是：S1：将聚碳酸酯、聚苯醚、甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙烯醇缩丁醛、环氧树脂、白炭黑、无水硫酸钙、纳米级二氧化钛、聚苯乙烯颗粒在1500转/分的条件下混合均匀；S2：再将步骤S1所得混合物加入双螺杆挤出机，在螺杆转速150～180转/分，温度175℃下熔融挤出造粒；S3：将步骤S2所得颗粒与叔丁基酚甲醛树脂、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯基乙醚、硅酸铝纤维、壳聚糖、抗氧剂、偶联剂、抗紫外剂在700转/分的条件下混合均匀；S4：再将步骤S3所得混合物送入双螺杆挤出机，在177℃下热熔挤出造粒，即得。
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