CN104004329B - 一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚碳酸酯组成物，特别是涉及一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯组合物及其制备方法，该组合物包括按重量份数计的以下各组分：聚碳酸酯70-90份，聚乳酸10-25份，聚对苯二甲酸丙二醇酯12-20份，阻燃剂5-15份，芥酸酰胺5-15份，玻璃纤维3-8份，有机硅增韧剂3-10份，聚乙烯蜡0.1-5份，抗氧化剂0.2-0.8份。本发明的聚碳酸酯组合物经挤出机挤出后的产品在后续加工过程中的加工温度得到了降低，从而节省了后续加工的成本，降低了能源的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚碳酸酯组成物，特别是涉及一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯组合物及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯树脂(Polycarbonate，简称PC)具有较高耐冲击性及耐热性等特性且为泛用工程塑胶中唯一具有透明性者，因而有“透明钢”的称号，再加上其具备高韧性与尺寸安定性等优点，而能广泛应用于光学镜片、光盘片基材、电器、建材、汽车等领域。近年来，聚碳酸酯树脂随着应用领域与生产规模的扩大，对于加工特性的要求也越来越高，因此业界仍期望可再进一步提升其物性及加工性质。聚碳酸酯(PC)具有优异的机械性能、耐热性及光学性能，可在-100℃～140℃范围内使用，并可以任意着色。但是聚碳酸酯熔体粘度高，给加工造成一定困难。另外，虽然聚碳酸酯在室温具有非常高的抗冲击性能，但是在低温下的冲击性能仍然不能令人满意，而且对缺口敏感。为了改善聚碳酸酯的加工性能及抗冲击性能，工业上已经提出了很多种改进方法，如美国专利US3,130,177中使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)进行共混，明显降低了聚碳酸酯的熔体粘度，改善了加工性能，同时共混保留了较好的抗冲击性能和耐热性能，为了进一步提高共混物冲击性能或流动性能，也有采用将丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯核壳结构类冲击改性剂MBS(如公开号为CN101323699A的中国专利中的报道)、硅氧烷丙烯酸酯(如公开号为CN1501960A的中国专利中的报道)、聚脂族C4-C16烯烃(公开号为CN186826A的中国专利中的报道)等加入其中，所加入的这些物质，有些由于不易获得、价格高，如聚脂族C4-C16烯烃、硅氧烷丙烯酸酯，增加了最终产品的成本。另一些物质，如MBS、ABS高胶粉之类，为了达到冲击改性的效果，本身就具有非常高的交联度，这又给流动性造成了一定困难。
从经济方面考虑，在聚碳酸酯的加工过程中，为了获得较好的流动性，就需要提高加工温度，这对能源就是一种浪费，对企业的经济也是一种损失，因此将聚碳酸酯加工温度降低可以提高企业的经济效益。
申请号为201210350039.7的专利公开了一种聚碳酸酯组合物，其是由以下重量份数的原料组成：聚碳酸酯树脂90～110份；聚酯共聚物5～10；有机硅助剂0.2～0.5份；散射核心助剂0.5～6份；抗氧剂0.02～0.3份；润滑剂0.3～0.7份。其目的提供一种具有高透光性和良好的光散射性的聚碳酸酯组合物，却没有在经济方面对聚碳酸酯进行考虑。
在将聚碳酸酯组合物应用于电工电器类产品时，不仅要考虑聚碳酸酯的生产性能，还要顾及到聚碳酸酯的阻燃性，良好的阻燃性对家庭安全起到了重要的作用。
发明内容
本发明的目的是为了在保持聚碳酸酯优异性能的基础上降低聚碳酸酯的加工难度，并为企业降低生产成本，提供了一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯组合物及其制备方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯组合物，该组合物包括按重量份数计的以下各组分：聚碳酸酯70-90份，聚乳酸10-25份，聚对苯二甲酸丙二醇酯12-20份，阻燃剂5-15份，芥酸酰胺5-15份，玻璃纤维3-8份，有机硅增韧剂3-10份，聚乙烯蜡0.1-5份，抗氧化剂0.2-0.8份。
聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，耐热水，耐碱类、酸类、油类，但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，低温下可迅速结晶，成型性良好。缺点是缺口冲击强度低，成型收缩率大，故大部分PTT采用玻璃纤维增强或无机填充改性，使其拉伸强度、弯曲强度可提高一倍以上，热变形温度也大幅提高。PTT可以在140℃的环境下长期工作，玻璃纤维增强后制品纵、横向收缩率不一致，易使制品发生翘曲。
本申请中通过在聚碳酸酯(PC)内添加PTT，不仅可以发挥二者的优势，提高混合物的性能，而且PTT降低了混合物的加工温度。
聚乳酸，又称聚丙交酯，是一种透明无色的热塑性塑料，是一种新型的生物降解材料，具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料，同时具有良好的生物相容性、高强度、高模量、收缩率小、透明性好等优点，适用于加工各种产品，而且应用领域在不断扩展，但是，聚乳酸存在着韧性差、热变形温度低等缺点，限制了其作为降解材料在工程塑料领域的使用。
聚乳酸(PLA)与聚碳酸酯及PTT混合后，PLA一方面提高后两者之间的相容性，另一方面，PLA作为可降解材料，不仅本身可以降解，而且还能够降低后两者的回收难度，同时，PLA的加入，进一步降低了混合物的熔融加工温度，使得混合物的加工更容易，节约了生产成本，节省了能源。
聚碳酸酯和PTT及聚乳酸的混合物具有良好的耐刮擦性，这个特性可以归结为三者的混合改变了混合物的晶体结构，尤其是三者的交接面处的晶体结构，提高了耐刮擦性。
芥酸酰胺通常作用是塑料的爽滑剂和防粘剂，能显著降低制品(薄膜或片材)表面的动态和静态摩擦系数，提高易加工性和包装作业效率。在本发明中不仅起到该作用，并且芥酸酰胺能够有效降低其他组分对PTT和PC以及PLA结晶的抑制作用。
本申请所使用的玻璃纤维为短纤维，长度小于1mm。
所述抗氧化剂为抗氧化剂1076。
作为优选，所述组合物还包括按重量份数计的聚甲基丙烯酸甲酯10-15份。
作为优选，所述组合物还包括按重量份数计的聚丁二酸丁二醇酯5-10份。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为另一种可降解材料，将其加入到混合物中后，进一步的降低了混合物的加工难度，提高了混合物的降解
作为优选，所述组合物还包括按重量份数计的二氧化钛1-3份。
二氧化钛一方面可以平衡聚碳酸酯、聚乳酸和聚对苯二甲酸丙二醇酯的结晶，从而使得共混物中的熔融温度能够在稳定在一定温度，另一方面，二氧化钛可以促进聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丙二醇酯的相容性，避免在聚碳酸酯中加入聚对苯二甲酸丙二醇酯后导致聚碳酸酯性能的降低。
作为优选，所述阻燃剂为聚碳酸酯齐聚物。
该齐聚物优选为四溴双酚A聚碳酸酯齐聚物，该物质与聚碳酸酯的结合性良好，且具有较好的阻燃作用。
作为优选，所述有机硅增韧剂为硅烷偶联剂、硅油或硅橡胶。
一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)称量原料，按重量份数比称取各组分原料；
(2)将聚碳酸酯、聚乳酸和聚对苯二甲酸丙二醇酯分别进行热风循环预干燥，干燥温度分别为130℃、80℃和120℃，干燥时间均为4-8小时，并将水分含量控制在0.02％以下；
(3)将聚碳酸酯、聚乳酸和聚对苯二甲酸丙二醇酯放入高速混合机混合3-5分钟，然后在低速搅拌下均匀加入芥酸酰胺、芥酸酰胺、玻璃纤维、有机硅增韧剂、聚乙烯蜡、抗氧化剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁二酸丁二醇酯和二氧化钛，然后再高速搅拌2-3分钟；
(4)将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品。
作为优选，步骤(4)中双螺杆挤出机的长径比大于40，螺杆转速20-40转/分，双螺杆挤出机工作温度区间为220-270℃。
作为优选，步骤(4)中双螺杆挤出机后部的温度为220-250℃，中部的温度为260-270℃，前部的温度为248-264℃。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
1)本发明中的混合物具有良好的力学性能，2)该混合物的熔点得到了降低，加工温度达到250-260℃，比纯聚碳酸酯的300℃的加工温度降低了40-50℃，3)混合物在较低温度下的流动性良好，降低了加工难度，4)加工温度的降低也降低了企业的生产成本，提高了资源利用率，5)该混合物所制备的聚碳酸酯耐刮擦性好，经刮擦后不易产生刮痕，6)该混合物不仅具有良好的导电性，且其阻燃效果良好，7)混合物的回收难度较低，有利于重复利用，从而保护环境，节省能源。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯组合物，该组合物包括按重量份数计的以下各组分：聚碳酸酯70份，聚乳酸25份，聚对苯二甲酸丙二醇酯12份，阻燃剂(四溴双酚A聚碳酸酯齐聚物)15份，芥酸酰胺5份，玻璃纤维8份，有机硅增韧剂(为硅烷偶联剂、硅油或硅橡胶)3份，聚乙烯蜡5份，抗氧化剂0.2份。
一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)称量原料，按重量份数比称取各组分原料；
(2)将聚碳酸酯、聚乳酸和聚对苯二甲酸丙二醇酯分别进行热风循环预干燥，干燥温度分别为130℃、80℃和120℃，干燥时间均为4-8小时，并将水分含量控制在0.02％以下；
(3)将聚碳酸酯、聚乳酸和聚对苯二甲酸丙二醇酯放入高速混合机混合3-5分钟，然后在低速搅拌下均匀加入阻燃剂、芥酸酰胺、玻璃纤维、有机硅增韧剂、聚乙烯蜡、抗氧化剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁二酸丁二醇酯和二氧化钛，然后再高速搅拌2-3分钟；
(4)将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品。双螺杆挤出机的长径比大于40，螺杆转速20-40转/分，双螺杆挤出机工作温度区间为220-270℃，其中双螺杆挤出机后部的温度为220-250℃，中部的温度为260-270℃，前部的温度为248-264℃。
实施例2：
一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯组合物，该组合物包括按重量份数计的以下各组分：聚碳酸酯90份，聚乳酸10份，聚对苯二甲酸丙二醇酯20份，阻燃剂(四溴双酚A聚碳酸酯齐聚物)5份，芥酸酰胺15份，玻璃纤维3份，有机硅增韧剂(硅烷偶联剂、硅油或硅橡胶)10份，聚乙烯蜡0.1份，抗氧化剂0.8份，聚甲基丙烯酸甲酯10份，聚丁二酸丁二醇酯10份，二氧化钛1份。
一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)称量原料，按重量份数比称取各组分原料；
(2)将聚碳酸酯、聚乳酸和聚对苯二甲酸丙二醇酯分别进行热风循环预干燥，干燥温度分别为130℃、80℃和120℃，干燥时间均为4小时，并将水分含量控制在0.02％以下；
(3)将聚碳酸酯、聚乳酸和聚对苯二甲酸丙二醇酯放入高速混合机混合5分钟，然后在低速搅拌下均匀加入阻燃剂、芥酸酰胺、玻璃纤维、有机硅增韧剂、聚乙烯蜡、抗氧化剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁二酸丁二醇酯和二氧化钛，然后再高速搅拌2分钟；
(4)将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品。双螺杆挤出机的长径比大于40，螺杆转速40转/分，双螺杆挤出机工作温度区间为220-270℃，其中双螺杆挤出机后部的温度为220-250℃，中部的温度为260-270℃，前部的温度为248-264℃。
实施例3：
一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯组合物，该组合物包括按重量份数计的以下各组分：聚碳酸酯80份，聚乳酸25份，聚对苯二甲酸丙二醇酯12份，阻燃剂(四溴双酚A聚碳酸酯齐聚物)5份，芥酸酰胺15份，玻璃纤维8份，有机硅增韧剂(硅烷偶联剂、硅油或硅橡胶)3-10份，聚乙烯蜡0.1-5份，抗氧化剂0.5份，聚甲基丙烯酸甲酯15份，聚丁二酸丁二醇酯5份，二氧化钛3份。
一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)称量原料，按重量份数比称取各组分原料；
(2)将聚碳酸酯、聚乳酸和聚对苯二甲酸丙二醇酯分别进行热风循环预干燥，干燥温度分别为130℃、80℃和120℃，干燥时间均为8小时，并将水分含量控制在0.02％以下；
(3)将聚碳酸酯、聚乳酸和聚对苯二甲酸丙二醇酯放入高速混合机混合3分钟，然后在低速搅拌下均匀加入阻燃剂、芥酸酰胺、玻璃纤维、有机硅增韧剂、聚乙烯蜡、抗氧化剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁二酸丁二醇酯和二氧化钛，然后再高速搅拌3分钟；
(4)将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品。双螺杆挤出机的长径比大于40，螺杆转速20转/分，双螺杆挤出机工作温度区间为220-270℃，其中双螺杆挤出机后部的温度为220-250℃，中部的温度为260-270℃，前部的温度为248-264℃。
各实施例的产品的后续加工温度经测试分别为258℃、260℃和261℃，与纯的聚碳酸酯的300℃相比，得到了显著的降低，加工温度的降低，极大地节省了后续加工的能源，降低了后续的加工成本。
各实施例所得产品的其他性能数据见表1、表2和表3。
由表1和表2级及表3可以看出，本发明的聚碳酸酯组合物的物理性能、机械性能和阻燃性能良好，热变形温度并为降低很多，因此，与纯聚碳酸酯相比，本发明的产品的综合性能仍然良好。
表1实施例1的性能数据
表2实施例3的性能数据
表3实施例3的性能数据
Claims (9)
1.一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯组合物，其特征在于，该组合物包括按重量份数计的以下各组分：聚碳酸酯70-90份，聚乳酸10-25份，聚对苯二甲酸丙二醇酯12-20份，阻燃剂5-15份，芥酸酰胺5-15份，玻璃纤维3-8份，有机硅增韧剂3-10份，聚乙烯蜡0.1-5份，抗氧化剂0.2-0.8份。
2.根据权利要求1所述的一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯，其特征在于，所述组合物还包括按重量份数计的聚甲基丙烯酸甲酯10-15份。
3.根据权利要求1所述的一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯，其特征在于，所述组合物还包括按重量份数计的聚丁二酸丁二醇酯5-10份。
4.根据权利要求1所述的一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯，其特征在于，所述组合物还包括按重量份数计的二氧化钛1-3份。
5.根据权利要求1所述的一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯，其特征在于，所述阻燃剂为聚碳酸酯齐聚物。
6.根据权利要求1所述的一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯，其特征在于，所述有机硅增韧剂为硅烷偶联剂、硅油或硅橡胶。
7.根据权利要求1所述的一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）称量原料，按重量份数比称取各组分原料；
（2）将聚碳酸酯、聚乳酸和聚对苯二甲酸丙二醇酯分别进行热风循环预干燥，干燥温度分别为130℃、80℃和120℃，干燥时间均为4-8小时，并将水分含量控制在0.02％以下；
（3）将聚碳酸酯、聚乳酸和聚对苯二甲酸丙二醇酯放入高速混合机混合3-5分钟，然后在低速搅拌下均匀加入芥酸酰胺、玻璃纤维、有机硅增韧剂、聚乙烯蜡、抗氧化剂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁二酸丁二醇酯和二氧化钛，然后再高速搅拌2-3分钟；
（4）将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品。
8.根据权利要求7所述的一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，步骤（4）中双螺杆挤出机的长径比大于40，螺杆转速20-40转/分，双螺杆挤出机工作温度区间为220-270℃。
9.根据权利要求8所述的一种低熔点耐刮擦聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，步骤（4）中双螺杆挤出机后部的温度为220-250℃，中部的温度为260-270℃，前部的温度为248-264℃。
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