CN103589128A - 一种高性能增强聚酯合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种高性能增强聚酯合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子合金材料技术领域，特别涉及一种高性能增强聚酯合金材料及其制备方法。本发明的高性能增强聚酯合金材料，由包括以下重量份的组分制成：聚碳酸酯20～90份；聚酯1～60份；矿物填充物1～20份；增韧剂2～10份；酯交换抑制剂1～3份；光热稳定剂0.1～1份；润滑剂0.1～1份。与现有技术相比，本发明的高性能增强聚酯合金材料的力学性能较好，具有较高的冲击强度、外观良好和易加工成型的特点。

Description

一种高性能增强聚酯合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子合金材料技术领域，特别涉及一种高性能增强聚酯合金材料及其制备方法。
背景技术
目前，聚碳酸酯（PC）合金已经不断发展，拥有高性能、低价格等一系列优势。但是，在某些情况下对其力学强度提出了更高的要求，使得不少的PC以及PC合金无法满足其要求，因而在某些领域限制了其应用。现有的很多PC合金材料虽然在强度上得以提升，满足要求，但很难同时保证其韧性以及良好的外观。
发明内容
本发明目的在于提供一种高性能增强聚酯合金材料，以解决现有技术中PC合金材料虽然在强度上得以提升，但很难同时保证其韧性以及良好的外观的技术性问题。
本发明的另一目的在于提供一种高性能增强聚酯合金材料的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种高性能增强聚酯合金材料，由包括以下重量份的组分制成：
聚碳酸酯    20～90份；
聚酯        1～60份；
矿物填充物  1～20份；
增韧剂      2～10份；
酯交换抑制剂1～3份；
光热稳定剂  0.1～1份；
润滑剂      0.1～1份。
优选地，所述聚碳酸酯为相对密度为1.19g/cm3～1.21g/cm3，熔融温度为220～230℃，分子量为20000-30000的聚碳酸酯；
所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或两种，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的相对密度为1.38g/cm3～1.40g/cm3，熔点为245～255℃；所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.30g/cm3～1.32g/cm3，熔点为225～235℃。
优选地，所述光热稳定剂选自硫代酯类热稳定剂、有机锡类热稳定剂、受阻胺、受阻酚、亚磷酸二苯酯或亚磷酸三苯酯中的一种或几种。
优选地，所述硫代酯类热稳定剂选自硫代二丙酸二（十二醇）酯、硫代二丙酸二（十八醇）酯、硫代二丙酸二（十三醇）酯或硫代二丙酸二（十四醇）酯中的一种或几种；所述有机锡类热稳定剂选自含硫醇锡盐、马来酸锡盐或羧酸锡盐中的一种或几种；所述受阻胺选自萘胺、二苯胺或对苯二胺中的一种或几种；所述受阻酚选自2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚或四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或几种。
优选地，所述含硫醇锡盐选自二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡或二甲基二巯基乙酸异辛酯锡中的一种或两种；所述马来酸锡盐选自马来酸二正丁基锡；所述羧酸锡盐选自二月桂酸二正丁基锡或二月桂酸二正辛基锡中的一种或两种。
优选地，所述矿物填充物选自云母粉、滑石粉、碳酸钙或硫酸钡中的一种或几种。
优选地，所述增韧剂选自热塑性弹性体或橡胶增韧剂，所述橡胶增韧剂选自以丁二烯橡胶相为核、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯为壳的核壳结构的抗冲改性剂;或以甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物为壳，丙烯酸丁酯及苯乙烯交联形成的橡胶弹性体为核的核壳结构抗冲改性剂或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或几种；所述热塑性弹性体为乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
优选地，所述酯交换抑制剂选自含磷化合物，所述含磷化合物选自磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯或亚磷酸酯化合物中的一种或几种。
优选地，所述润滑剂选自固体石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺、N，N-乙撑双硬脂酸酰胺或季戊四醇硬脂酸脂中的一种或几种。
一种高性能增强聚酯合金材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取以重量份计的20～90份聚碳酸酯、1～60份聚酯、1～20份矿物填充物、2～10份增韧剂、1～3份酯交换抑制剂、0.1～1份光稳定剂和0.1～1份润滑剂，混合均匀；
（2）将步骤（1）中的混合物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒，即可制得高性能增强聚酯合金材料；其中，所述双螺杆挤出机各区的温度为：一区螺杆温度为室温～80℃；二区至机头的螺杆温度为240～270℃；螺杆转速在100～500r/min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的高性能增强聚酯合金材料的力学性能较好，具有较高的冲击强度、外观良好和易加工成型的特点；
2、本发明的高性能增强聚酯合金材料的制备方法，采用双螺杆挤出工艺制备，具有流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定的优点；
3、本发明的高性能增强聚酯合金材料在价格上有一定的优势，可用于对材料性能要求较高及外观要求较高的场合，综合性价比较高。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
本发明所制备的高性能增强聚酯合金材料物理性能测试标准见表1。
表1
  物理性能   测试方法
  熔指   ASTM D128
  拉伸强度   ASTM D638
  弯曲强度   ASTM D790
  弯曲模量   ASTM D790
  Izod缺口冲击强度（悬臂梁冲击试验）   ASTM D256
  密度   ASTM D792
  热变形温度（0.45Mpa）   ASTM D 648
PC树脂为日本出光的IR2200，其为聚碳酸酯，相对密度为1.20g/cm3，熔融温度为220～230℃的中粘度聚碳酸酯（分子量约为20000）。
PET树脂为远纺上海的PET CB-608S，密度为1.40g/cm3，熔点为250℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
PBT树脂为德国巴斯夫的PBT B4500，密度为1.30g/cm3，熔点为225℃的聚对苯二甲酸丁二醇酯。
增韧剂为MBS（LG公司，EM500）、ACR（山东日科化学，HL-401）或SBS（中石化巴陵石化，YH792）、乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物（AX8900，市售）。
矿物填充物为市售600目云母粉、1250目滑石粉、1000目碳酸钙、1250目硫酸钡。
酯交换抑制剂为磷酸三苯酯TPP、亚磷酸三苯酯TPPi或者十八烷基亚磷酸酯。
光热稳定剂为受阻酚类抗氧剂，抗氧剂1076即为CIBA的Irganox1076β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯）和抗氧剂168即为亚磷酸酯类抗氧剂CIBA的Irganox168（三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯）、硫代二丙酸二（十二醇）酯（DLTP）、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、二月桂酸二正丁基锡(DBTL)、马来酸二正丁基锡(DBTM)、二月桂酸二正辛基锡(DOTL)或二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡(DOTTG)。
润滑剂为季戊四醇硬脂酸脂（PETS）、固体石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡（霍尼韦尔，A-C540A）、硬脂酸酰胺（SR）或者N，N-乙撑双硬脂酸酰胺（EBS）。
实施例1
（1）将90份PCIR2200树脂、1份PET CB-608S树脂、2份增韧剂EM500、10份矿物填充物1250目滑石粉、1份酯交换抑制剂TPP、0.3份光热稳定剂（抗氧剂1076：抗氧剂168=1：2，为质量比）及0.1份润滑剂PETS经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温～80℃之间，其余（二区至机头）各段螺杆温度控制在240～260℃，螺杆转速为400r/mim。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例2
（1）将65份PC IR2200树脂、10份PET CB-608S树脂、5份增韧剂EM500、20份矿物填充物600目云母粉、2份酯交换抑制剂TPP、0.6份光热稳定剂（抗氧剂1076：抗氧剂168=1：2，为质量比）及0.5份润滑剂PETS经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温～80℃之间，其余（二区至机头）各段螺杆温度控制在240～260℃之间，螺杆转速为100r/mim。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例3
（1）将60份PCIR2200树脂、15份PET CB-608S树脂，10份增韧剂EM500、15份矿物填充物1000目碳酸钙、3份酯交换抑制剂TPP、0.9份光热稳定剂（抗氧剂1076：抗氧剂168=1：2，为质量比）及1份润滑剂PETS经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温～80℃之间，其余（二区至机头）各段螺杆温度控制在240～260℃，螺杆转速为500r/mim。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例4
（1）将20份PC IR2200树脂、60份PET CB-608S树脂、10份增韧剂SBS YH792、10份矿物填充物1250目硫酸钡、1份酯交换抑制剂十八烷基亚磷酸酯、0.3份光热稳定剂（DLTP：2，6-三级丁基-4-甲基苯酚=2：1，为质量比）及0.1份润滑剂EBS经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温～80℃之间，其余（二区至机头）各段螺杆温度控制在240～260℃，螺杆转速为450r/mim。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例5
（1）将65份PCIR2200树脂、15份PBT B4500树脂、5份增韧剂AX8900、10份矿物填充物600目云母粉、2份酯交换抑制剂亚磷酸三苯酯TPPi、0.6份光热稳定剂（DBTL：DBTM=1：1，为质量比）及0.5份润滑剂PETS经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温～80℃之间，其余（二区至机头）各段螺杆温度控制在240～260℃之间，螺杆转速为400r/mim。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例6
（1）将37份PCIR2200树脂、40份PBT B4500树脂、8份增韧剂AX8900、15份矿物填充物1250目硫酸钡、3份酯交换抑制剂磷酸三苯TPP、0.9份光热稳定剂（DOTL：DOTTG=1：2，为质量比）及0.6份润滑剂（聚乙烯蜡：硬脂酸酰胺=1：1，为质量比）经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温～80℃之间，其余（二区至机头）各段螺杆温度控制在240～260℃，螺杆转速为400r/mim。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例7
（1）将48份PCIR2200树脂、40份PBT B4500树脂、8份增韧剂AX8900、1份矿物填充物1250目硫酸钡、3份酯交换抑制剂磷酸三苯TPP、0.1份光热稳定剂（抗氧剂1076：抗氧剂168=1：2，为质量比）及0.5份润滑剂（EBS）经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温～80℃之间，其余（二区至机头）各段螺杆温度控制在240～260℃，螺杆转速为500r/mim。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
实施例8
（1）将72份PCIR2200树脂、15份PBT B4500树脂、8份增韧剂AX8900、1份矿物填充物1000目云母粉、3份酯交换抑制剂磷酸三苯TPP、1份光热稳定剂（抗氧剂1076：抗氧剂168=1：2，为质量比）及0.5份润滑剂（EBS）经高速搅拌混合均匀；
（2）将上述混合物送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送和剪切作用下，充分熔化、复合，再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温～80℃之间，其余（二区至机头）各段螺杆温度控制在240～260℃，螺杆转速为100r/mim。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，性能测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA00002006287200071
Figure BDA00002006287200081
由表2可以看出，对比于现有的增强聚酯合金材料而言，通过适当控制各组分之间的比例以及矿物填充物的合理选用，能使材料在刚性方面保持在一个较高的水平，而冲击韧性方面稍有下降，但材料的外观得以保持。
本发明的高性能增强聚酯合金材料的制备方法，采用双螺杆挤出工艺制备，具有流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定的优点。本发明的高性能增强聚酯合金材料在价格上有一定的优势，可用于对材料性能要求较高及外观要求较高的场合，综合性价比较高。
以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高性能增强聚酯合金材料，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成：
聚碳酸酯    20～90份；
聚酯        1～60份；
矿物填充物  1～20份；
增韧剂      2～10份；
酯交换抑制剂1～3份；
光热稳定剂  0.1～1份；
润滑剂      0.1～1份。
2.如权利要求1所述的高性能增强聚酯合金材料，其特征在于，所述聚碳酸酯为相对密度为1.19g/cm3～1.21g/cm3，熔融温度为220～230℃，分子量为20000-30000的聚碳酸酯；
所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或两种，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的相对密度为1.38g/cm3～1.40g/cm3，熔点为245～255℃；所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.30g/cm3～1.32g/cm3，熔点为225～235℃。
3.如权利要求1所述的高性能增强聚酯合金材料，其特征在于，所述光热稳定剂选自硫代酯类热稳定剂、有机锡类热稳定剂、受阻胺、受阻酚、亚磷酸二苯酯或亚磷酸三苯酯中的一种或几种。
4.如权利要求3所述的高性能增强聚酯合金材料，其特征在于，所述硫代酯类热稳定剂选自硫代二丙酸二（十二醇）酯、硫代二丙酸二（十八醇）酯、硫代二丙酸二（十三醇）酯或硫代二丙酸二（十四醇）酯中的一种或几种；所述有机锡类热稳定剂选自含硫醇锡盐、马来酸锡盐或羧酸锡盐中的一种或几种；所述受阻胺选自萘胺、二苯胺或对苯二胺中的一种或几种；所述受阻酚选自2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚或四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的高性能增强聚酯合金材料，其特征在于，所述含硫醇锡盐选自二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡或二甲基二巯基乙酸异辛酯锡中的一种或两种；所述马来酸锡盐选自马来酸二正丁基锡；所述羧酸锡盐选自二月桂酸二正丁基锡或二月桂酸二正辛基锡中的一种或两种。
6.如权利要求1所述的高性能增强聚酯合金材料，其特征在于，所述矿物填充物选自云母粉、滑石粉、碳酸钙或硫酸钡中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的高性能增强聚酯合金材料，其特征在于，所述增韧剂选自热塑性弹性体或橡胶增韧剂，所述橡胶增韧剂选自以丁二烯橡胶相为核、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯为壳的核壳结构的抗冲改性剂;或以甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物为壳，丙烯酸丁酯及苯乙烯交联形成的橡胶弹性体为核的核壳结构抗冲改性剂或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或几种；所述热塑性弹性体为乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
8.如权利要求1所述的高性能增强聚酯合金材料，其特征在于，所述酯交换抑制剂选自含磷化合物，所述含磷化合物选自磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯或亚磷酸酯化合物中的一种或几种。
9.如权利要求1所述的高性能增强聚酯合金材料，其特征在于，所述润滑剂选自固体石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺、N，N-乙撑双硬脂酸酰胺或季戊四醇硬脂酸脂中的一种或几种。
10.一种如权利要求1-9中任一所述的高性能增强聚酯合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称取以重量份计的20～90份聚碳酸酯、1～60份聚酯、1～20份矿物填充物、2～10份增韧剂、1～3份酯交换抑制剂、0.1～1份光稳定剂和0.1～1份润滑剂，混合均匀；
（2）将步骤（1）中的混合物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒，即可制得高性能增强聚酯合金材料；其中，所述双螺杆挤出机各区的温度为：一区螺杆温度为室温～80℃；二区至机头的螺杆温度为240～270℃；螺杆转速在100～500r/min。
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