CN103571168A - 免漆且高光泽聚碳酸酯树脂组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供免漆且高光泽聚碳酸酯树脂组合物。具体地，本发明提供具有优异冲击强度、耐热性、电气特性、耐候性和耐光性的聚碳酸酯树脂组合物。在某些实施方式中，通过在聚碳酸酯树脂中混合丁二烯类冲击改性剂例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯和丙烯基类冲击改性剂，随后向该混合物中添加紫外线(UV)吸收剂，来得到本发明的树脂组合物。

Description

免漆且高光泽聚碳酸酯树脂组合物

技术领域

本发明提供免油漆且高光泽聚碳酸酯树脂组合物。在某些实施方式中，本发明提供具有优异冲击强度、耐热性、电气特性、耐候性和耐光性的聚碳酸酯树脂组合物。通过在聚碳酸酯树脂中混合丁二烯类冲击改性剂(例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯)和丙烯基类冲击改性剂以得到混合物，随后向该混合物中添加紫外线(UV)吸收剂，来获得树脂组合物。

背景技术

由于在车辆和办公设备的外壳中用于内部和外部用途的工程塑料材料持续地暴露于光源例如紫外线(UV)，因此期望工程塑料材料的耐光性或耐候性可防止由UV射线引起的塑料材料的老化。材料需要高温耐热性以使其在高达110℃的温度下不会变形。因此，在夏季期间的户外环境日光下材料能经受较热的天气。还期望的是材料具有低温脆性，以使其强度在冬季期间的极低温度下不被最小化。材料还需要高流动指数以使其可以用于使用模具的复合注射成型，并且还需要高拉伸强度以经受在使用过程中施加的流动应力。

然而，物理特性，例如低温脆性、拉伸强度、流动性、耐热性和耐光性，通常倾向于与彼此成反比。因此，难以制造满足消费者所有需求的产品，因为几乎不可能制造同时具有各种特性的树脂。因此，当将具有不同特性的不同树脂适当地混合用于成型时，构思能提供新特性即由树脂尚未提供的特性并且同时能够保持树脂的特性和优点的方案。然而，通过简单地混合树脂会使树脂之间的粘合强度劣化，从而无法显示出新的协同效果。此外，仅提供通过简单混合的特性；或者，特性甚至可能退化。

为了开发具有多种物理特性的树脂组合物，首先，重要的是开发含有耐热性、尺寸稳定性和拉伸强度较高的聚碳酸酯树脂作为主要树脂的产品。聚碳酸酯是一种具有透明性、高光泽特征和高强度的工程塑料树脂。当将其与冲击改性剂共混时，使某些缺点最小化，例如，成型性、冲击与厚度之间的关系、抗化学性等等。

接下来，理想的是开发具有优异的热稳定性、耐冲击性、自熄特性(例如，聚碳酸酯的特性)、可加工性和经济效率的树脂。已经开发了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯/苯乙烯类树脂，特别地，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金作为工程塑料材料，其已经逐渐被用作车辆和办公设备的外壳的内部和外部材料。然而，由于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯具有较差的耐光性，聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金树脂的组合可能很容易遇光而变色。因此，使用聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的组合作为结构受到限制，除非对该结构上漆或用衬垫将其包覆以防止变色。

出于上述考虑，已经开发出用于改善聚碳酸酯树脂组合物耐光性的各种方法，例如，在韩国专利第802752号、日本专利申请公开第Hei8-0199055号、日本专利申请公开第2002-0114903号、和日本专利申请公开第2002-0114902号中提供的那些方法。然而，这些参考文献中描述的技术没有提供制造具有低温脆性、拉伸强度、流动性、耐热性和耐光性等等的成型产品的方法。通常，当通过添加耐候性树脂(例如丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂)来改善耐候性时，与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂相比，丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂的低温脆性降低，由此使树脂的低温冲击强度退化。另一方面，尽管通过添加硅类冲击改性剂可以增强低温脆性，但是在保持耐光性的同时增强低温脆性方面存在限制。

因此，急迫地需要开发在保持聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金的全部主要特性例如耐冲击性、成型性、尺寸稳定性和硬度的同时具有优异耐光性的材料。

发明内容

为实现上述目的，本发明的发明人开发了在保持聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金的全部主要特性例如耐冲击性、成型性、尺寸稳定性和硬度的同时具有优异耐光性的材料。具体地，发明人发现了具有优异耐光性且保持聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金的全部主要特性例如耐冲击性、成型性、尺寸稳定性和硬度的材料。通过如下方法制造本发明的材料，该方法包括：在聚碳酸酯树脂中以最佳比例混合苯乙烯丙烯腈、丁二烯类冲击改性剂和具有优异耐候性的丙烯基类冲击改性剂以得到混合物，以及向该混合物中添加紫外线(UV)吸收剂。

因此，本发明提供较好地结合优异的耐光性和物理特性的聚碳酸酯树脂组合物。

本发明的一方面提供聚碳酸酯树脂组合物，其包括65-85wt％的熔融指数为2-30g/10分钟(300℃，1.2kg)的聚碳酸酯、2-6wt％的丁二烯类冲击改性剂、4-15wt％的丙烯基类冲击改性剂、5-25wt％的苯乙烯丙烯腈和0.1-0.8wt％的紫外线(UV)吸收剂。

在下文中讨论本发明的其它方面和实施方式。

具体实施方式

下面将详细地描述本发明的示例性实施方式，以使本领域的普通技术人员容易实施本发明。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。

本发明将使用其示例性的实施方式来进行描述。

本发明中使用的聚碳酸酯具有2-30g/10分钟(300℃，1.2kg)的熔融指数。如果熔融指数小于2g/10分钟，成型性劣化，使得不可能模制复合结构。另一方面，如果熔融指数为30g/10分钟或更大，聚碳酸酯的物理特性因聚碳酸酯的低分子量而退化，从而降低树脂组合物的机械特性。相对于聚碳酸酯树脂组合物的总重量，以65-85wt％的量使用聚碳酸酯，优选70-80wt％。如果含量小于65wt％，低温冲击强度劣化。相反，如果含量高于85wt％，损害树脂的成型性和强度。

通过分散和吸收聚碳酸酯树脂组合物上的外部冲击，本发明中使用的丁二烯类冲击改性剂和丙烯基类冲击改性剂改善耐冲击性。丁二烯类冲击改性剂是指冲击改性剂的主要组分是丁二烯橡胶的树脂，例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯。与丙烯基类冲击改性剂相比，丁二烯类冲击改性剂具有较差的耐候性，但具有好得多的耐冲击性。使用耐候性优异但低温脆性差的丙烯基类冲击改性剂增强根据本发明的组合物。通过以不使耐光性显著劣化的水平添加丁二烯类冲击改性剂来改进较差的低温脆性。

相对于组合物的总重量，丁二烯冲击改性剂以2-6wt％的量存在。如果量为2wt％或更低，则没有足够的冲击改性效果。相反，如果量高于6wt％，树脂组合物的耐光性劣化。

在某些实施方式中，相对于总组合物，丙烯基类冲击改性剂以4-15wt％的量存在。如果其量小于4wt％，测没有足够的冲击改性效果。另一方面，如果其量高于15wt％，强度会劣化。根据本发明的丁二烯类冲击改性剂的实例可以包括但不限于：使用苯乙烯类芳族乙烯基化合物、丙烯腈类氰化乙烯基化合物和丁二烯橡胶接枝的共聚物；使用苯乙烯类芳族乙烯基化合物、丙烯腈类氰化乙烯基化合物和甲基丙烯酸酯接枝的共聚物；以及其等价物。

根据本发明的丙烯基类冲击改性剂的实例可以包括但不限于：使用苯乙烯类芳族乙烯基化合物和丙烯腈类氰化乙烯基化合物接枝的共聚物，以及其等价物。

本发明中使用的苯乙烯丙烯腈对树脂组合物赋予硬度，并且相对于聚碳酸酯树脂组合物的总重量以5-25wt％、优选8-15wt％的量存在。如果其量小于5wt％或更低，硬度不充足。相反，如果其量大于25wt％，耐冲击性劣化。结果，树脂组合物不能用于各种产品。

通常，UV吸收剂吸收作为塑料劣化引发因素的UV射线，从而改善塑料的耐候性。通常，尽管UV吸收率较低，使用pindideamine类UV稳定剂(HALS)通过有效替换由UV能量产生的有害自由基来使塑料稳定。使用UV稳定剂的塑料树脂显示出优异的耐光性，但是就物理特性和经济效率而言不适用于预期目的。

本发明采用吸收波长为290-400nm的UV射线的UV吸收剂，其具有优异的吸收效率，将吸收的UV射线转变成无害的热能，分散该热能，并且在光照下也是稳定的。特别地，本发明使用羟基苯并三唑类UV吸收剂。当将羟基苯并三唑类UV吸收剂添加到有机高聚物化合物中时，其选择性地吸收UV射线，并将UV射线转变成无害的热能，从而使组合物的老化变慢并减少其机械物理特性的退化。特别地，当将UV吸收剂添加到包括聚氯乙烯(PVC)、苯乙烯类、聚酯类、和丙烯基类聚合物、聚氨酯、聚碳酸酯、聚偏二氯乙烯(PVDC)、和纤维素酯的组合物中时，其能达到优异的效果。由于在金属离子尤其是基属物质下UV吸收剂形成复合盐，需要努力防止其变色。相对于组合物的总重量，UV吸收剂优选以0.1-0.8wt％的量存在。如果UV吸收剂的量小于0.1wt％，不能得到充足的耐光性。相反，如果UV吸收剂的量高于0.8wt％，树脂组合物的机械物理特性劣化并且产生过量的气体，从而使成型产品的外部劣化。

根据本发明的UV吸收剂的实例包括但不限于：苯并三唑、苯并三嗪及其等价物。

根据本发明，除上述组分之外，还可以适当地添加添加剂，诸如抗氧化剂、润滑剂、硅制剂、脱模剂、颜料、抗静电剂、抗微生物剂、加工助剂、抗摩擦/磨损剂等等。

为混合组合物，可以使用该领域中使用的现有方法，例如，可以采用干燥共混后的加热-熔融-混合。混合温度通常为230-270℃，或优选为240-260℃，使得以组分能够保持足够的物理和化学亲和力的方式进行混合。如果混合温度低于230℃，树脂组合物没有熔融使得无法混合；对于270℃或更高的混合温度，产品的物理特性因过量树脂分解而退化。

根据下述测试方法进行下面的实施例和比较例的物理特性评价：

1)熔融流动指数(MFI)：基于ASTM D1238(250℃，2.16kg)进行评价；

2)拉伸强度：基于ASTM D638(测试件厚度为3.2mm，23℃)进行评价；

3)挠曲强度：基于ASTM D790(测试件厚度为3.2mm，23℃)进行评价；

4)挠曲模量：基于ASTM D790(测试件厚度为3.2mm，23℃)进行评价；

5)冲击强度：基于ASTM D256(测试件厚度为3.2mm，-30℃)进行评价；以及

6)耐光性：制造10×10×3mm的注射测试件，然后使用来自AltasCo.，Ltd.的耐光性测试仪使其曝露于UV射线，之后通过肉眼评价外部

实施例1

通过使用双螺杆挤压机在250℃下熔融并且共混/混合组分。用于制造托盘(pallet)的各组分的含量在表1中示出。通过使用注射器制造用于测量物理特性的测试件。然后通过前述测试方法测试各测试件。测试结果在表2中示出。

比较例1-5

以与实施例1相同的方式进行操作。如表1所示共混/混合组分。通过使用注射器制造用于测量物理特性的测试件。并且，通过前述测试方法测试各测试件。测试结果在表2中示出。

[表1]

[表2]

在表2中的实施例1以及比较例1和2中可以看出，聚碳酸酯含量的增加改善冲击强度，但使流动性劣化，这在产品加工中引起问题。当聚碳酸酯含量降低时，流动性和强度改善，但是低温冲击强度急剧下降。

在实施例1和比较例3-5中可以看出，当丙烯基类和丁二烯类冲击改性剂的含量降低时，损害低温冲击强度。相反，当丙烯基类冲击改性剂的含量降低时，流动性和强度劣化。

在实施例1和比较例6中可以看出，当丁二烯类冲击改性剂的含量高于预定水平时，低温冲击强度增强并且保持物理特性平衡，但是耐光性急剧劣化。因此，为得到具有优异机械特性(例如熔融流动指数、拉伸强度、挠曲强度、挠曲模量和izod强度)和优异耐光性的树脂，理想的是使用如本文所提供的最佳组成比例。

如上所述，根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物提供优异的耐光性，同时保持优异的机械性能。其可用于需要耐光性以及优异机械物理特性的产品的免漆用途。具体地，根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物可以用作持续暴露于光源的车辆、办公设备的外壳、或灯具外壳的外部和内部材料。

尽管已详细描述本发明的示例性实施方式，但本发明的保护范围不限于前述实施方式，而且本领域技术人员能够理解，使用权利要求中限定的本发明的基本概念作出的各种变更和改变也包括在本发明的保护范围内。

参考标记的描述

实施例和比较例中的符号具有以下含义：

1.聚碳酸酯(PC)：熔融指数为10g/10分钟(ASTM D1238，300℃，1.2Kgf)；

2.丁二烯类冲击改性剂(A-1)：丁二烯含量为60％，LG干燥粉末；

3.丁二烯类冲击改性剂(A-2)：丁二烯和丙烯酸酯形成核壳结构的冲击改性剂(LG EM-500)；

4.丙烯基类冲击改性剂(B)：丙烯酸丁酯和苯乙烯丙烯酸酯形成核壳结构的冲击改性剂(GA0306)；

5.苯乙烯丙烯腈(C)：苯乙烯丙烯腈(SAN，LG SAN81HF)；以及

6.UV吸收剂(D)(Ciba，Tinuvin329)

Claims (7)

1.一种聚碳酸酯树脂组合物，包括：

约65-85wt％的熔融指数为2-30g/10分钟(300℃，1.2kg)的聚碳酸酯；

约2-6wt％的丁二烯类冲击改性剂；

约4-15wt％的丙烯基类冲击改性剂；

约5-25wt％的苯乙烯丙烯腈；和

约0.1-0.8wt％的紫外线(UV)吸收剂。

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其中所述丁二烯类冲击改性剂包括：使用选自苯乙烯类芳族乙烯基化合物、丙烯腈类氰化乙烯基化合物和丁二烯橡胶的组分接枝的共聚物，或者使用选自苯乙烯类芳族乙烯基化合物、丙烯腈类氰化乙烯基化合物和甲基丙烯酸酯的组分接枝的共聚物。

3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其中所述丙烯基类冲击改性剂是使用苯乙烯类芳族乙烯基化合物和丙烯腈类氰化乙烯基化合物接枝的共聚物。

4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其中所述UV吸收剂是羟基苯并三唑类UV吸收剂。

5.根据权利要求4所述的聚碳酸酯树脂组合物，其中所述UV吸收剂包括苯并三唑。

6.根据权利要求4所述的聚碳酸酯树脂组合物，其中所述UV吸收剂包括苯并三嗪。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的聚碳酸酯树脂组合物，还包括选自抗氧化剂、润滑剂、硅制剂、脱模剂、颜料、抗静电剂、抗微生物剂、加工助剂和抗摩擦/磨损剂的一种或多种添加剂。