CN103554869A - 一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料，具体包括按照重量份数计的如下原料：聚碳酸酯60～90份，聚烯烃弹性体POE树脂5～30份，接枝单体0.05～0.5份，自由基引发剂0.0025～0.025份，相容剂5～10份，抗氧剂0.1～0.3份，润滑剂0～1.2份。该复合材料具有良好的耐高低温性、抗冲击性、抗氧化性、流动性和韧性。本发明同时提供了一种制备聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料的方法，该方法具有工艺流程短，产品质量高的优点。

Description

一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料及其制备方法
【技术领域】
本发明高分子材料领域，尤其是涉及一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯及其制备方法。
【背景技术】
聚碳酸酯(PC)作为一种热塑性工程塑料，具有优良的综合性能，是一种具有优异综合性能的工程塑料，其产量仅次于尼龙。广泛应用于笔记本电脑、手机、光学媒体、汽车、安全玻璃、灯具等领域。PC熔体黏度高，制品内应力大，易发生应力开裂，冲击强度对壁厚的敏感性高，低温冲击强度低。与尼龙和热塑性聚酯相比，PC的韧性尽管很好，但在某些情况下，尤其是截面厚度较大和温度较低时，它对缺口仍旧很敏感，因而有必要加以改性，以达到某些应用所要求的韧性。采用通用塑料与PC共混是目前改善PC性能的主要途径。弹性体共混增韧是最有效的提高工程塑料韧性的方法，其中采用聚烯烃增韧剂对PC进行增韧可提高其低温韧性，同时又能降低对水的敏感度。
乙烯-1-辛烯共聚物(POE)是乙烯和辛烯在茂金属催化剂作用下聚合而成的聚烯烃热塑性弹性体，聚乙烯链结晶区起物理交联点的作用，一定量辛烯的引入降低了聚乙烯链的结晶度，形成了呈现橡胶弹性的无定型区，其分子结构可人为地进行控制。POE独特的分子结构决定了其综合性能优异，其弹性卓越、流动性良好、机械性能高、耐腐蚀性、透气性、电性能优异以及突出的耐低温性和耐热、耐臭氧、耐紫外线和耐水性，使其在通用和工程塑料的增韧和抗低温的改性中倍受关注。POE具有添加量少，增韧效果明显，对基体树脂性能影响较小等突出特点，作为抗冲击改性剂在多种塑料的增韧改性中得到应用。但是POE的非极性限制了它的进一步的应用，将其直接作为极性塑料的增韧改性剂效果并不理想。难以得到性能优异的高分子材料，需加入与马来酸酐、丙烯酸或丙烯酸酯接枝的增容剂，可以提高相容性，但是目前，制备乙烯-辛烯-马来酸酐接枝共聚物的方法和装置复杂，接枝率低，无法满足需要，进而影响聚碳酸酯的增韧效果。
有鉴于此，发明一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料变得尤为重要。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料，该复合材料具有良好的耐高低温性、抗冲击性、抗氧化性、流动性和韧性。并提供一种制备聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料的方法，该方法具有工艺流程短，产品质量高的优点。
为解决上述技术问题，本发明所一方面提供了一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料，所采取的技术方案如下：
一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料，具体包括按照重量份数计的如下原料：
聚碳酸酯60～90份，聚烯烃弹性体POE树脂5～30份，接枝单体0.05～0.5份，自由基引发剂0.0025～0.025份，相容剂5～10份，抗氧剂0.1～0.3份，润滑剂0～1.2份。
作为本发明的进一步改进，所述的接枝单体为马来酸酐或丙烯酸，优选马来酸酐。
作为本发明的进一步改进，所述的自由基引发剂选自过氧化二苯甲酰BPO、偶氮二异丁腈、过氧化异辛酯叔丁、酯过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯(DCP)或2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧化)己烷，优选的为过氧化二苯甲酰BPO。
作为本发明的进一步改进，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH，接枝率1％)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA，MFR147.6g/10min，VA的质量分数为28％，)、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA3217，杜邦公司)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA MFR6.17g/10min)、聚烯烃接枝马来酸酐共聚物(POE-g-MAH，N410，MFR1.48g／10min)中的一种或两种。
作为本发明的进一步改进，所述的氧化剂选自酚类或胺类，所述酚类抗氧剂选自单酚、双酚、三酚、多酚、对苯二酚、硫代双酚；所述胺类抗氧剂选自萘胺、二苯胺、对苯二胺、喹啉衍生物。最优选的为酚类抗氧剂1010。
作为本发明的进一步改进，所述的润滑剂为单硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双-12-羟基硬脂酰胺、芥酸酰胺、高纯油酸酰胺、茶油油酸酰胺、动物油酸酰胺中的一种或两种以上。
本发明另一方面提供了一种上述聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按照质量配比，将聚碳酸酯、POE、接枝单体、自由基引发剂、相容剂和选择性添加的润滑剂通过混合设备充分混合均匀，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合料加入至双螺杆挤出机中熔融共混后熔融挤出，造粒，得到POE增韧的聚碳酸酯复合材料。
作为本发明进一步的改进，步骤(2)中所述的熔融共混的温度为260℃～280℃。
作为本发明进一步的改进，步骤(2)中双螺杆挤出机的螺杆长径比为35～45：1。
本发明中：所述的聚碳酸酯可以为双酚A型聚碳酸酯，其熔体质量流动速率(MFR)为5～20g／10min。所述聚烯烃弹性体POE可以为茂金属催化的乙烯与1-辛烯的共聚物，其中辛烯单体含量20～30％，本发明中润滑剂并不是必须的，可根据需要调节用量。
本发明通过在聚碳酸酯中添加聚烯烃弹性体PEO与接枝单体，在自由基引发剂作用下在共混过程中原位形成POE接枝共聚物作为增溶剂，在外加相容剂协同作用下来得到增韧的聚碳酸酯复合材料。克服了POE与PC不相容的缺点，得到的聚碳酸酯复合材料韧性更强。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：
1、本发明所提供的聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料，具有良好的耐高低温性、抗冲击性、抗氧化性、流动性和韧性。
2、本发明所提供的聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料的缺口冲击强度明显增强。
3、本发明所提供的聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料的制备方法，操作简单，工艺流程短，适合大批量生产。
【具体实施方式】
以下实施例和对比例进一步描述本发明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
1)将聚碳酸酯PC(Lexan144R GE Plastic)在80℃条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后PC；
2)分别称取干燥后的PC7.5公斤，POE(陶氏Engage8003，辛烯含量30％)2.5公斤，马来酸酐25克，引发剂(BPO1.25克)，马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)1.0公斤，抗氧剂(1010，10克)，润滑剂(聚乙烯蜡40克)，在预混机中(200转／分钟)进行预混合，得到混合物料；
3)将混合物料加入双螺杆挤出机侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融共混后挤出，双螺杆挤出机的转速为300rpm，压力为2MPa，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1。经熔融挤出，造粒即得产品。
将上述得到的颗粒状聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，最终的性能测试数据详见表1。
实施例2
1)将聚碳酸酯PC(Lexan144R GE Plastic)在80℃条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后PC；
2)分别称取干燥后的PC7.5公斤，POE(陶氏Engage8003，辛烯含量30％)2.5公斤，马来酸酐25克，引发剂(偶氮二异丁腈1.25克)，EAA1.0公斤，抗氧剂(1010，10克)，润滑剂(聚乙烯蜡40克)，在预混机中(200转／分钟)进行预混合，得到混合物料；
3)将混合物料加入双螺杆挤出机侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融共混后挤出，双螺杆挤出机的转速为300rpm，压力为2MPa，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1。经熔融挤出，造粒即得产品。将上述得到的颗粒状聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，最终的性能测试数据详见表1。
实施例3
1)将聚碳酸酯PC(Lexan144R GE Plastic)在80℃条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后PC；
2)分别称取干燥后的PC7.5公斤，POE(陶氏Engage8003，辛烯含量30％)2.5公斤，丙烯酸25克，引发剂(BPO1.25克)，EVA1.0公斤，抗氧剂(1010，10克)，润滑剂(聚乙烯蜡40克)，在预混机中(200转／分钟)进行预混合，得到混合物料；
3)将混合物料加入双螺杆挤出机侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融共混后挤出，双螺杆挤出机的转速为300rpm，压力为2MPa，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1。经熔融挤出，造粒即得产品。将上述得到的颗粒状聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，最终的性能测试数据详见表1。
实施例4
1)将聚碳酸酯PC(Lexan144R GE Plastic)在80℃条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后PC；
2)分别称取干燥后的PC7.5公斤，POE(陶氏Engage8003，辛烯含量30％)2.5公斤，马来酸酐25克，引发剂(DCP1.25克)，马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)0.5公斤，POE-g-MAH0.5公斤，抗氧剂(1010，10克)，润滑剂(聚乙烯蜡40克)，在预混机中(200转／分钟)进行预混合，得到混合物料；
3)将混合物料加入双螺杆挤出机侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融共混后挤出，双螺杆挤出机的转速为300rpm，压力为2MPa，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1。经熔融挤出，造粒即得产品。
将上述得到的颗粒状聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，最终的性能测试数据详见表1。
实施例5
1)将聚碳酸酯PC(Lexan144R GE Plastic)在80℃条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后PC；
2)分别称取干燥后的PC7公斤，POE(陶氏Engage8440，辛烯含量23％)2.5公斤，马来酸酐25克，引发剂(BPO1.25克)，马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)1.0公斤，抗氧剂(1010，10克)，润滑剂(聚乙烯蜡40克)，在预混机中(200转／分钟)进行预混合，得到混合物料；
3)将混合物料加入双螺杆挤出机侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融共混后挤出，双螺杆挤出机的转速为300rpm，压力为2MPa，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1。经熔融挤出，造粒即得产品。
将上述得到的颗粒状聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，最终的性能测试数据详见表1。
实施例6
1)将聚碳酸酯PC(Lexan144R GE Plastic)在80℃条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后PC；
2)分别称取干燥后的PC8.5公斤，POE(陶氏Engage8003，辛烯含量30％)1.5公斤，马来酸酐15克，引发剂(BPO0.5克)，马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)1.0公斤，抗氧剂(1010，10克)，润滑剂(聚乙烯蜡40克)，在预混机中(200转／分钟)进行预混合，得到混合物料；
3)将混合物料加入双螺杆挤出机侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融共混后挤出，双螺杆挤出机的转速为300rpm，压力为2MPa，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1。经熔融挤出，造粒即得产品。将上述得到的颗粒状聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，最终的性能测试数据详见表1。
实施例7
1)将聚碳酸酯PC(Lexan144R GE Plastic)在80℃条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后PC；
2)分别称取干燥后的PC9公斤，POE(陶氏Engage8003，辛烯含量30％)1公斤，马来酸酐10克，引发剂(BPO0.3克)，马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)1.0公斤，抗氧剂(1010，10克)，润滑剂(聚乙烯蜡40克)，在预混机中(200转／分钟)进行预混合，得到混合物料；
3)将混合物料加入双螺杆挤出机侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融共混后挤出，双螺杆挤出机的转速为300rpm，压力为2MPa，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1。经熔融挤出，造粒即得产品。
将上述得到的颗粒状聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，最终的性能测试数据详见表1。
对比例1
将称取干燥后的聚碳酸酯10.0公斤加入双螺杆挤出机中于200～280℃熔融共混后挤出，造粒。双螺杆挤出机的转速为300rpm，压力为2MPa，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1。
将上述得到的颗粒状聚碳酸酯材料加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，最终的性能测试数据详见表1。
对比例2
1)将聚碳酸酯PC(Lexan144R GE Plastic)在80℃条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后PC；
2)分别称取干燥后的PC7公斤，POE(陶氏Engage8003，辛烯含量30％)2.5公斤，抗氧剂(215，10克)，润滑剂(聚乙烯蜡40克)，在预混机中(200转／分钟)进行预混合，得到混合物料；
3)将混合物料加入双螺杆挤出机侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融共混后挤出，双螺杆挤出机的转速为300rpm，压力为2MPa，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1。经熔融挤出，造粒即得产品。
将上述得到的颗粒状聚烯烃弹性体／聚碳酸酯复合加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，最终的性能测试数据详见表1。
将实施例1～7以及对比例1～2制备的抗冲击样条及拉伸样条，进行性能测试，按照GB1843-2008进行冲击性能测试，按照GB1040-2006进行断裂伸长率和拉伸强度的测试，其测试结果如表1所示。
表1
Figure BSA0000096650260000111
结论，由表1可见，本发明所提供的聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料具备缺口冲击强度强的优点。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料，其特征在于：具体包括按照重量份数计的如下原料：
聚碳酸酯60～90份，聚烯烃弹性体POE树脂5～30份，接枝单体0.05～0.5份，自由基引发剂0.0025～0.025份，相容剂5～10份，抗氧齐0.1～0.3份，润滑齐0～1.2份。
2.根据权利要求1所述的一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述的接枝单体为马来酸酐或丙烯酸。
3.根据权利要求1所述的一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述的自由基引发剂选自过氧化二苯甲酰BPO、偶氮二异丁腈、过氧化异辛酯叔丁、酯过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯或2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧化)己烷。
4.根据权利要求1所述的一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚烯烃接枝马来酸酐共聚物中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自酚类或胺类抗氧剂中的一种或两种，所述酚类抗氧剂选自单酚、双酚、三酚、多酚、对苯二酚、硫代双酚；所述胺类抗氧剂选自萘胺、二苯胺、对苯二胺、喹啉衍生物。
6.根据权利要求1所述的一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述的润滑剂为单硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双-12-羟基硬脂酰胺、芥酸酰胺、高纯油酸酰胺、茶油油酸酰胺、动物油酸酰胺中的一种或两种以上。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按照质量配比，将聚碳酸酯、POE、接枝单体、自由基引发剂、相容剂和选择性添加的润滑剂通过混合设备充分混合均匀，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合料加入至双螺杆挤出机中熔融共混后熔融挤出，造粒，得到POE增韧的聚碳酸酯复合材料。
8.根据权利要求7所述的一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的熔融共混的温度为260℃～280℃。
9.根据权利要求8所述的一种聚烯烃弹性体增韧的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中双螺杆挤出机的螺杆长径比为35～45：1。
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