CN103709709A - 一种高韧性的聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高韧性的聚碳酸酯组合物及其制备方法，该组合物包括以下组分和重量份：聚碳酸酯树脂PC：50～80，丙烯腈-苯乙烯共聚树脂SAN：10～30，相容剂1～5，增韧剂5～10，抗氧剂0.1～1，润滑剂0.1～1；所述合金的制备方法包括如下步骤：(a)将PC树脂、SAN树脂、相容剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；(b)将步骤a所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，经过熔融挤出，造粒即得到产品制得高韧性的PC/ABS增强合金材料。与现有技术相比，本发明所提供的该种聚碳酸酯组合物，通过相容剂、组成和加工工艺获得了较大范围的双连续相的PC/ABS，改善了PC/ABS的低温冲击和多轴冲击性能。

Description

一种高韧性的聚碳酸酯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种高韧性的聚碳酸酯组合物及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯树脂由于其优异的冲击性能、耐热性能性能，广泛的应用于汽车领域。聚碳酸酯树脂和聚丁二烯-丙烯腈-苯乙烯共聚树脂的复合物(PC/ABS)广泛用于汽车仪表盘，车灯等多个部位。随着汽车高强度和轻量化的发展，对于塑料的韧性提高了要求，特别是高速时的冲击性能。在仪表盘等部位，需要通过高速的冲击试验，要求材料的多轴冲击性能优异。
海岛结构的聚合物合金应用很广泛，现有技术大多是PC作为连续相，呈现海的结构，ABS和增韧剂作为分散相，呈现岛的结构。增韧PC/ABS都是通过增韧剂的选择，通过对增韧剂的含量和粒径进行优化，以此技术提高PC/ABS的韧性。双连续相结构的合金由于在断裂时能够提供较大的变形，包括了各组分的优点，获得优异的韧性。但通常PC/ABS形成双连续相是在PC含量50～55％时，给双连续结构的PC/ABS的应用带来了局限。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高韧性的聚碳酸酯组合物。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高韧性的聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：
聚碳酸酯：50～80；
丙烯腈-苯乙烯共聚物：10～30；
相容剂：1～5；
增韧剂：5～10；
抗氧剂：0.1～1；
润滑剂：0.1～1。
所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
所述的聚碳酸酯的重均分子量为20000-40000。
所述的丙烯腈-苯乙烯共聚物的分子量为120000～150000，其包括质量百分比含量为22～30％的丙烯腈，70～78％的苯乙烯。
所述的相容剂润包括苯乙烯(ST)-马来酸酐二元共聚物与反应挤出的ABS-g-GMA的复配物(GMA官能团含量8％)，含甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和马来酸酐(MAH)双功能单体的苯乙烯(ST)三元聚合物的一种或几种，亚酰胺化的丙烯酸酯。
所述的增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或者乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐。
所述的抗氧剂包括市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
一种高韧性的聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)将PC树脂、SAN树脂、相容剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；(b)将步骤a所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，螺杆挤出机转速为600～900rpm，压力为2～3MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品制得高韧性的PC/ABS合金材料。
本发明的原理在于：通用的PC/ABS都是海岛结构的合金，通过形成双连续相，使得在高速冲击时由于双连续相的网络结构，比海岛结构吸收更多的能量，获得优异的韧性。通过组成、相容剂和加工工艺的设计，通过高的螺杆转速获得高剪切，通过反应型相容剂和基材反应使粘度增加，使PC/ABS的双连续相的组成向PC高的方向移动，使得双连续相的结构在很大的组成范围内形成，提高了韧性，拓宽了应用范围。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明的聚碳酸酯组合物通过组成、相容剂和加工工艺的设计，通过高的螺杆转速获得高剪切，通过反应型相容剂和基材反应使粘度增加，使PC/ABS的双连续相的组成向PC高的方向移动，在很大的组成范围内形成双连续相的结构，设计并研发出一种高韧性的聚碳酸酯组合物。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例及对比例中选用分子量为20000～40000的双酚A型聚碳酸酯，具体是用帝人旭化成的L-1250Y，按照ASTM D1234标准，300℃下测试熔融指数为10g/10min；陶氏PC-200-3，熔指为3g/10min，湖南石化PC-1220，熔指为20g/10min；SAN分子量为120000～150000，其包括质量百分比含量为22～30％的丙烯腈，优选120000～150000，台湾奇美的AS-PN117C、AS-PN107；增韧剂采用罗门哈斯的EXL-2691A；相容剂采用上海日之升的SAG-008，罗门哈斯的EXL4140；抗氧剂为CIBA公司生产的抗氧剂1010、抗氧剂168。
对比例1
一种高韧性的聚碳酸酯组合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC为L1250Y：50，SAN为AS-PN117C：40，增韧剂EXL-2691A：10，抗氧剂10100.1，抗氧剂1680.1，润滑剂PETS0.3。
(2)将原材料从侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
对比例2
一种高韧性的聚碳酸酯组合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC为L1250Y：80，SAN为AS-PN117C：10，增韧剂EXL-2691A：10，抗氧剂10100.1，抗氧剂1680.1，润滑剂EBA0.3。
(2)将原材料从侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
实施例1
(1)按重量份称取各组分：PC为L1250Y：50，SAN为AS-PN117C：42，增韧剂EXL-2691A：10，相容剂SAG008：3，抗氧剂10100.1，抗氧剂1680.1，润滑剂PETS0.2。
(2)将原材料从侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为600rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
实施例2
(1)按重量分称取各组分：PC为PC-200-3：60，SAN为AS-PN107：30，增韧剂EXL-2691A：5，相容剂SAG008：5，抗氧剂10100.1，抗氧剂1680.1，润滑剂PETS0.3。
(2)将原材料从侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为600rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
实施例3
(1)按重量份称取各组分：PC为L1250Y：65，SAN为AS-PN117C：22，增韧剂EXL-2691A：10，相容剂SAG008：3，抗氧剂10100.1，抗氧剂1680.1，润滑剂PETS0.3。
(2)将原材料从侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为900rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
实施例4
(1)按重量份称取各组分：PC为PC-1220：80，SAN为AS-PN117C：10，增韧剂EXL-2691A：7，相容剂EXL4140：3，抗氧剂10100.1，抗氧剂1680.1，润滑剂PETS0.3。
(2)将原材料从侧喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为900rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
各对比例及实施例的配方以及测试结果如表1所示。拉伸强度按照ASTMD638进行；缺口冲击强度按照ASTM D256标准进行测试，缺口类型为A类，样条厚度为1/8”；HDT温度按照ASTM D648进行，负荷采用1.82MPa：多轴冲击按照ISO-6603标准进行测试，测试速度采用4.4m/s。测试温度分别是23℃和-30℃。
Figure BDA0000442811110000041
Figure BDA0000442811110000051
由表1可知，通过组成、相容剂和加工工艺的设计，，使PC/ABS的双连续相的组成向PC高的方向移动，在很大的组成范围内形成双连续相的结构，实施例3和4中表现出优异的缺口冲击和多轴冲击性能，特别是低温多轴冲击，均为韧性断裂。
实施例5
一种高韧性的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括以下步骤：(a)将重均分子量为20000的聚碳酸酯：50、分子量为120000的丙烯腈-苯乙烯共聚物：30、相容剂：5、增韧剂：10、抗氧剂245：1、润滑剂：1加入混合搅拌机中进行混合；(b)将步骤a所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，螺杆挤出机转速为600rpm，压力为3MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品制得高韧性的PC/ABS合金材料。
所述的相容剂润为苯乙烯(ST)-马来酸酐二元共聚物与反应挤出的ABS-g-GMA的复配物。所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物。所述的润滑剂包括硅酮粉。
实施例6
一种高韧性的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括以下步骤：(a)将重均分子量为40000的聚碳酸酯：80、分子量为150000的丙烯腈-苯乙烯共聚物：20、相容剂：1增韧剂：5、抗氧剂：0.1、润滑剂：0.1加入混合搅拌机中进行混合；(b)将步骤a所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，螺杆挤出机转速为900rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品制得高韧性的PC/ABS合金材料。
所述的相容剂润包括含甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和马来酸酐(MAH)双功能单体的苯乙烯(ST)三元聚合物。所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物。所述的抗氧剂包括市售抗氧剂1076。所述的润滑剂为季戊四醇酯。

Claims (9)

1.一种高韧性的聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：
聚碳酸酯：50～80；
丙烯腈-苯乙烯共聚物：10～30；
相容剂：1～5；
增韧剂：5～10；
抗氧剂：0.1～1；
润滑剂：0.1～1。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种高韧性的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的聚碳酸酯的重均分子量为20000-40000。
4.根据权利要求1所述的一种高韧性的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的丙烯腈-苯乙烯共聚物的分子量为120000～150000，其包括质量百分比含量为22～30％的丙烯腈，70～78％的苯乙烯。
5.根据权利要求1所述的一种高韧性的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的相容剂润包括苯乙烯(ST)-马来酸酐二元共聚物与反应挤出的ABS-g-GMA的复配物，含甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和马来酸酐(MAH)双功能单体的苯乙烯(ST)三元聚合物的一种或几种，亚酰胺化的丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的一种高韧性的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或者乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐。
7.根据权利要求1所述的一种高韧性的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的抗氧剂包括市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种高韧性的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
9.一种如权利要求1所述的高韧性的聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)将PC树脂、SAN树脂、相容剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；(b)将步骤a所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，螺杆挤出机转速为600～900rpm，压力为2～3MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品制得高韧性的PC/ABS合金材料。
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