CN103665790A - 一种增韧耐候pet/pc合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增韧耐候PET/PC合金材料，其原料配方由抗氧剂、增韧剂、耐候剂、PC、PET构成。本发明的一种增韧耐候PET/PC合金具有高性能、缺口高抗冲、高韧度等特点，特别是能够耐受恶劣的气候侵蚀，远超现有产品，可用于户外的制备电子元件、连接器、智能电表壳体、电器零件端子排、电磁开关、断路器、汽车保险杠、汽车挡板座、工业零件。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及PET/PC合金材料领域，具体涉及一种增韧耐候PET/PC合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优越的工程塑料，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料，具有优异的冲击韧性、尺寸稳定性、电气绝缘性、耐蠕变性、耐候性、透明性和无毒性等优点，目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，随着改性技术研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域，但它也存在一些缺点，如加工流动性差、易于应力开裂、对缺口比较敏感以及耐疲劳性差等。
PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）是半结晶材料，具有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性、耐疲劳性、耐候性。但PET材料的耐低温性能低下，同时存在不可忽视的后结晶问题。将PC与PET混炼制成的PC/PET合金聚集了二者的优点，具有良好的阻燃性、耐油性和耐溶性，被广泛应用于制造电子产品外壳及汽车零部件。但现有的PC/PET合金韧性仍不足，抗冲击性能略低，尤其是耐候性极低，表现出受自然条件影响时容易应力易开裂、对缺口抗冲击力低、耐磨性差、流动性差等缺点，无法再户外推广使用，产品可靠性不足。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种耐候性强、高韧度的的PET/PC合金。
本发明的另一目的是提供一种可大规模推广、提高上述PET/PC合金性能的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种上述PET/PC合金的应用。
本发明的第一个目的通过以下方式实现：
一种增韧耐候PET/PC合金材料，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂 0.1-0.5份；
增韧剂 2-10份；
耐候剂 10-20份；
PET 29.5-57.9份；
PC 30-40份
所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K21，所述增韧剂为法国阿克玛公司所产的AX8900，所述耐候剂为日本三菱丽阳的增韧剂METABLEN S2100。
上述抗氧剂为为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K21，可有效提高本发明PET/PC合金的耐热氧化效果、抑制PET/PC合金的热降解和氧化降解，延长所制得的PET/PC合金的使用寿命，使之不易破裂、毁损。
所述增韧剂1为法国阿克玛公司所产的AX8900是乙烯、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物，可用作PET/PC合金的常温增韧剂，在并未有研究表示其对PET/PC合金并有增强耐候性的作用。所述耐候剂为日本三菱丽阳的METABLEN S2100，是一种低温增韧剂，能够在一定程度上改善PET/PC合金的耐候性能，但效率较低，为保证产品的耐候性能，通常要大量地添加上述耐候剂。本发明人在研究中发现，以本发明的配方上述AX8900以及METABLEN S2100相互影响作用，同时与上述的K21协效，可在较少的METABLEN S2100用量下大幅增强所制得的PET/PC合金的韧度及耐候性能，令产品能够在室外长时间经受气候的侵蚀，使之抗冲击、不易开裂，在低温环境中仍具有稳定、可靠的高性能，特别有利于用于制备户外产品。
上述一种增韧耐候PET/PC合金材料，其具体包括如下步骤：按所述的比例将抗氧剂、增韧剂、耐候剂、PET、PC装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在240-280℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述增韧耐候PET/PC合金材料。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为20-30分钟。所述搅拌机的转速为700-950转/分。
提高搅拌机的转速可使各原料组分混合更充分从而获得质地均匀的产品。但对于某些原料来说，过慢的搅拌速度难以使其充分混合，过高的搅拌转速容易导致其自身结构的裂解。上述搅拌机的转速是发明人根据本发明各种原料组分的物性而优选的，在此范围内，既能保证原料的各组分能够混合均匀，又能有效防止原料发生裂解而失效。所述反复搅拌是指交替改变搅拌机的搅拌方向，如此便能够在不增加转速的情况下进一步促进各原料组分的混合。本发明的熔炼温度是根据各类原料的性质选定的，在该温度范围内，各类原料均可熔化彻底而得以充分混融，不因温度过低而熔融混炼不彻底，且不易因温度过高而裂解、变质。原料只有得到充分混融结合，才能协同作用获得本发明所追求的优质性能。
所述双螺旋挤出机的转速为300-500转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为55-75℃。
由于产品的性质不同，其冷却水温也各不一致。一般来说，升高水槽内的水温能够缩减粒料间的空隙使其不易碎裂，但过高的水温将导致粒料粘结，影响产品品质及外观。因此在本发明中，设计人根据双螺旋挤出机的转速、熔体的性质设计出上述的水槽水温范围，在该温度范围内生产出的本发明产品粒料间隙适中、不易粘结，具有良好的加工性能。
所述切粒机的转速为500-950转/分。
本发明设计人在研究实践中发现，切粒机转速过高会使粒料体积过小在后续的拉条工序中容易断裂，而切粒机转速过慢时则会是粒料肥大，影响最终粒料美观的同时还会加大粒料应用中的加工难度。而每一种成分的粒料均有其适宜的粒料大小，对于本发明而言，500-950转/分的切粒机的转速能够最大程度地提升本发明产品的外观及加工性能。
对产品的各项测试表明，本发明的一种增韧耐候PET/PC合金具有高性能、缺口高抗冲、高韧度等特点，特别是能够耐受恶劣的气候侵蚀，远超现有PET/PC合金，特别适用于制备在户外使用的电子元件、连接器、智能电表壳体、电器零件端子排、电磁开关、断路器、汽车保险杠、汽车挡板座、工业零件等材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.本发明特别选用AX8900及耐候剂METABLEN S2100添加至PET/PC合金中，二者协效使本发明的增韧耐候PET/PC合金表现出高性能、高抗冲、高韧度、高耐候等特点，特别是在恶劣的户外环境中，能够有效地抵抗气候侵蚀，不易老化，耐老化性能达到灰标5级，大幅拓宽了PET/PC合金材料的应用范围。
2.本发明向PET/PC合金材料中添加了抗氧剂K21，其不但能够有效延缓本发明增韧耐候PET/PC合金的氧化分解，令产品长期使用仍能具有较高的抗冲击效果，与AX8900及耐候剂协效更能进一步增强本发明增韧耐候PET/PC合金的耐候性能，并降低METABLEN S2100的用量，避免其因气候侵蚀而老化、脆化、毁损，有效地延长所制得产品的使用寿命。
3.本发明的增韧耐候PET/PC合金的制备方法，是依据各原料组分的特点对搅拌机转速、熔炼温度、水槽水温、切粒机转速等工艺参数优化而得，确保所制得的增韧耐候PET/PC合金能够实现本发明所追寻的技术效果。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合对比例及实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
本实施例提供一种增韧耐候PET/PC合金材料，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂 0.37份；
增韧剂 4.1份；
耐候剂 13份；
PET 49.53份；
PC 33份
所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K21，所述增韧剂为法国阿克玛公司所产的AX8900，所述耐候剂为日本三菱丽阳的增韧剂METABLEN S2100。
上述PC及PET可选用任一种市售产品实现。
上述一种增韧耐候PET/PC合金材料，其具体包括如下步骤：按所述的比例将抗氧剂、增韧剂、耐候剂、PET、PC装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在270℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述增韧耐候PET/PC合金材料。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为21分钟。所述搅拌机的转速为890转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为410转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为63℃。
所述切粒机的转速为555转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表1所示：
表1 实施例1的性能测试结果
| 性质 | 方法 | 单位 | 数据 |
| 比重 | ASTMD792 | — | 1.35 |
| 模收缩 | ASTMD955 | % | 0.3-0.7 |
| 延伸率 | ASTMD638 | % | 26 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | Mpa | 43 |
| 弯曲强度 | ASTMD790 | Mpa | 72 |
| 弯曲模数 | ASTMD790 | Mpa | 2600 |
| 缺口冲击强度(1/8") | ASTMD256 | J/M | 50 |
| 热变形温度 | ASTMD648 | ℃ | 133 |
| 耐燃性 | UL94 | (1/8") | V0 |
| 耐老化性能 | 氙灯老化箱处理3000小时 | 灰标 | 5级 |
| 抗UV强度 | 紫外线老化箱处理72小时 | 级 | 5 |
| 干燥温度 | — | ℃ | 90 |
| 干燥时间 | — | HR | 4 |
| 熔融温度 | — | ℃ | 240-280 |
| 建议模温 | — | ℃ | 50 |
由上表可见，本实施例所提供的增韧耐候PET/PC合金具有高性能、高抗冲、高韧度等特点，特别是在氙灯老化箱处理3000小时后仍表现出良好的耐老化性能，显示器耐候性远超现有产品，可用于制备在户外使用的电子元件、连接器、智能电表壳体、电器零件端子排、电磁开关、断路器、汽车保险杠、汽车挡板座、工业零件。
实施例2
本实施例提供一种增韧耐候PET/PC合金材料，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂 0.5份；
增韧剂 2份；
耐候剂 20份；
PET 47.5份；
PC 30份
所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K21，所述增韧剂为法国阿克玛公司所产的AX8900，所述耐候剂为日本三菱丽阳的增韧剂METABLEN S2100。
上述PC及PET可选用任一种市售产品实现。
上述一种增韧耐候PET/PC合金材料，其具体包括如下步骤：按所述的比例将抗氧剂、增韧剂、耐候剂、PET、PC装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在240℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述增韧耐候PET/PC合金材料。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为30分钟。所述搅拌机的转速为700转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为500转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为55℃。
所述切粒机的转速为950转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表2所示：
表2 实施例2的性能测试结果
| 性质 | 方法 | 单位 | 数据 |
| 比重 | ASTMD792 | — | 1.35 |
| 模收缩 | ASTMD955 | % | 0.3-0.7 |
| 延伸率 | ASTMD638 | % | 28 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | Mpa | 41 |
| 弯曲强度 | ASTMD790 | Mpa | 70 |
| 弯曲模数 | ASTMD790 | Mpa | 2500 |
| 缺口冲击强度(1/8") | ASTMD256 | J/M | 55 |
| 热变形温度 | ASTMD648 | ℃ | 138 |
| 耐燃性 | UL94 | (1/8") | V0 |
| 耐老化性能 | 氙灯老化箱处理3000小时 | 灰标 | 5级 |
| 抗UV强度 | 紫外线老化箱处理72小时 | 级 | 5 |
| 干燥温度 | — | ℃ | 90 |
| 干燥时间 | — | HR | 4 |
| 熔融温度 | — | ℃ | 240-280 |
| 建议模温 | — | ℃ | 50 |
由上表可见，本实施例所提供的增韧耐候PET/PC合金具有高性能、高抗冲、高韧度等特点，特别是在氙灯老化箱处理3000小时后仍表现出良好的耐老化性能，显示器耐候性远超现有产品，可用于制备在户外使用的电子元件、连接器、智能电表壳体、电器零件端子排、电磁开关、断路器、汽车保险杠、汽车挡板座、工业零件。
实施例3
本实施例提供一种增韧耐候PET/PC合金材料，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂 0.1份；
增韧剂 10份；
耐候剂 10份；
PET 39.9份；
PC 40份
所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K21，所述增韧剂为法国阿克玛公司所产的AX8900，所述耐候剂为日本三菱丽阳的增韧剂METABLEN S2100。
上述PC及PET可选用任一种市售产品实现。
上述一种增韧耐候PET/PC合金材料，其具体包括如下步骤：按所述的比例将抗氧剂、增韧剂、耐候剂、PET、PC装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在280℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述增韧耐候PET/PC合金材料。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为20分钟。所述搅拌机的转速为950转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为300转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为75℃。
所述切粒机的转速为500转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表3所示：
表3 实施例3的性能测试结果
| 性质 | 方法 | 单位 | 数据 |
| 比重 | ASTMD792 | — | 1.35 |
| 模收缩 | ASTMD955 | % | 0.3-0.7 |
| 延伸率 | ASTMD638 | % | 26 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | Mpa | 43 |
| 弯曲强度 | ASTMD790 | Mpa | 68 |
| 弯曲模数 | ASTMD790 | Mpa | 2570 |
| 缺口冲击强度(1/8") | ASTMD256 | J/M | 47 |
| 热变形温度 | ASTMD648 | ℃ | 120 |
| 耐燃性 | UL94 | (1/8") | V0 |
| 耐老化性能 | 氙灯老化箱处理3000小时 | 灰标 | 5级 |
| 抗UV强度 | 紫外线老化箱处理72小时 | 级 | 5 |
| 干燥温度 | — | ℃ | 90 |
| 干燥时间 | — | HR | 4 |
| 熔融温度 | — | ℃ | 240-280 |
| 建议模温 | — | ℃ | 50 |
由上表可见，本实施例所提供的增韧耐候PET/PC合金具有高性能、高抗冲、高韧度等特点，特别是在氙灯老化箱处理3000小时后仍表现出良好的耐老化性能，显示器耐候性远超现有产品，可用于制备在户外使用的电子元件、连接器、智能电表壳体、电器零件端子排、电磁开关、断路器、汽车保险杠、汽车挡板座、工业零件。
实施例4
本实施例提供一种增韧耐候PET/PC合金材料，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂 0.15份；
增韧剂 3.4份；
耐候剂 18份；
PET 57.9份；
PC 35份
所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K21，所述增韧剂为法国阿克玛公司所产的AX8900，所述耐候剂为日本三菱丽阳的增韧剂METABLEN S2100。
上述PC及PET可选用任一种市售产品实现。
上述一种增韧耐候PET/PC合金材料，其具体包括如下步骤：按所述的比例将抗氧剂、增韧剂、耐候剂、PET、PC装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在272℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述增韧耐候PET/PC合金材料。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为26分钟。所述搅拌机的转速为705转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为381转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为66℃。
所述切粒机的转速为580转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表4所示：
表4 实施例4的性能测试结果
| 性质 | 方法 | 单位 | 数据 |
| 比重 | ASTMD792 | — | 1.35 |
| 模收缩 | ASTMD955 | % | 0.3-0.7 |
| 延伸率 | ASTMD638 | % | 21 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | Mpa | 40 |
| 弯曲强度 | ASTMD790 | Mpa | 66 |
| 弯曲模数 | ASTMD790 | Mpa | 2530 |
| 缺口冲击强度(1/8") | ASTMD256 | J/M | 47 |
| 热变形温度 | ASTMD648 | ℃ | 121 |
| 耐燃性 | UL94 | (1/8") | V0 |
| 耐老化性能 | 氙灯老化箱处理3000小时 | 灰标 | 5级 |
| 抗UV强度 | 紫外线老化箱处理72小时 | 级 | 5 |
| 干燥温度 | — | ℃ | 90 |
| 干燥时间 | — | HR | 4 |
| 熔融温度 | — | ℃ | 240-280 |
| 建议模温 | — | ℃ | 50 |
由上表可见，本实施例所提供的增韧耐候PET/PC合金具有高性能、高抗冲、高韧度等特点，特别是在氙灯老化箱处理3000小时后仍表现出良好的耐老化性能，显示器耐候性远超现有产品，可用于制备在户外使用的电子元件、连接器、智能电表壳体、电器零件端子排、电磁开关、断路器、汽车保险杠、汽车挡板座、工业零件。
实施例5
本实施例提供一种增韧耐候PET/PC合金材料，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂 0.47份；
增韧剂 9.2份；
耐候剂 13份；
PET 29.5份；
PC 38.9份
所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K21，所述增韧剂为法国阿克玛公司所产的AX8900，所述耐候剂为日本三菱丽阳的增韧剂METABLEN S2100。
上述PC及PET可选用任一种市售产品实现。
上述一种增韧耐候PET/PC合金材料，其具体包括如下步骤：按所述的比例将抗氧剂、增韧剂、耐候剂、PET、PC装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在275℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述增韧耐候PET/PC合金材料。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为24分钟。所述搅拌机的转速为730转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为360转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为64℃。
所述切粒机的转速为640转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表5所示：
表5 实施例5的性能测试结果
| 性质 | 方法 | 单位 | 数据 |
| 比重 | ASTMD792 | — | 1.35 |
| 模收缩 | ASTMD955 | % | 0.3-0.7 |
| 延伸率 | ASTMD638 | % | 22 |
| 拉伸强度 | ASTMD638 | Mpa | 45 |
| 弯曲强度 | ASTMD790 | Mpa | 70 |
| 弯曲模数 | ASTMD790 | Mpa | 2560 |
| 缺口冲击强度(1/8") | ASTMD256 | J/M | 43 |
| 热变形温度 | ASTMD648 | ℃ | 127 |
| 耐燃性 | UL94 | (1/8") | V0 |
| 耐老化性能 | 氙灯老化箱处理3000小时 | 灰标 | 5级 |
| 抗UV强度 | 紫外线老化箱处理72小时 | 级 | 5 |
| 干燥温度 | — | ℃ | 90 |
| 干燥时间 | — | HR | 4 |
| 熔融温度 | — | ℃ | 240-280 |
| 建议模温 | — | ℃ | 50 |
由上表可见，本实施例所提供的增韧耐候PET/PC合金具有高性能、高抗冲、高韧度等特点，特别是在氙灯老化箱处理3000小时后仍表现出良好的耐老化性能，显示器耐候性远超现有产品，可用于制备在户外使用的电子元件、连接器、智能电表壳体、电器零件端子排、电磁开关、断路器、汽车保险杠、汽车挡板座、工业零件。
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种增韧耐候PET/PC合金材料，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂 0.1-0.5份；
增韧剂 2-10份；
耐候剂 10-20份；
PET 29.5-57.9份；
PC 30-40份
所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K21，所述增韧剂为法国阿克玛公司所产的AX8900，所述耐候剂为日本三菱丽阳的增韧剂METABLEN S2100。
2.一种权利要求1所述一种增韧耐候PET/PC合金材料，其具体包括如下步骤：按照权利要求1所述的比例将抗氧剂、增韧剂、耐候剂、PET、PC装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在240-280℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述增韧耐候PET/PC合金材料。
3.根据权利要求2所述的增韧耐候PET/PC合金材料的制备方法，其特征在于：所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为20-30分钟。
4.根据权利要求2所述的增韧耐候PET/PC合金材料的制备方法，其特征在于：所述搅拌机的转速为700-950转/分。
5.根据权利要求2所述的增韧耐候PET/PC合金材料的制备方法，其特征在于：所述双螺旋挤出机的转速为300-500转/分。
6.根据权利要求2所述的增韧耐候PET/PC合金材料的制备方法，其特征在于：所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为55-75℃。
7.根据权利要求2所述的增韧耐候PET/PC合金材料的制备方法，其特征在于：所述切粒机的转速为500-950转/分。
8.权利要求1所述的增韧耐候PET/PC合金材料在户外使用的电子元件、连接器、智能电表壳体、电器零件端子排、电磁开关、断路器、汽车保险杠、汽车挡板座、工业零件制造中的应用。
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