CN104086969B - 一种透明的耐刮擦pc/pmma合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料,其由以下重量份的原料制成:聚碳酸酯40~95份,聚甲基丙烯酸甲酯5~60份,抗氧剂0.1~1份,润滑剂0.1~1份;其制备方法包括:将聚碳酸酯、抗氧剂和润滑剂于搅拌机中混合;将混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口喂入;将聚甲基丙烯酸甲酯树脂熔融后通入高压惰性气体,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,共混造粒。本发明通过在PMMA熔体中通入高压惰性气体,控制气体压力高于7.4MPa,并使用长径比较大的挤出机,使得PC相和PMMA相能获得很好的分散和共混相容,制得的PC/PMMA合金材料透明度高、耐刮擦。

Description

一种透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域,具体地说,是一种透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯树脂具有优异的耐冲击性、耐热性能和透明性,使用温度范围广,尺寸稳定性高,耐蠕变性好,被广泛的应用于汽车、电子电器、玻璃透镜和医学装置等领域。聚碳酸酯的透光率1mm厚度高达90%,折射率高,可以作为很好的光学材料。但聚碳酸酯的耐刮擦性能差,硬度低,限制了聚碳酸酯的应用。目前常用的提高聚碳酸酯的硬度和耐磨性的方法,是通过聚碳酸酯成型后表面覆盖高硬度的涂层或者添加耐刮擦剂,这些方法造成材料的透光率降低,成本高,工艺流程复杂化。
聚甲基丙烯酸甲酯具有优异的耐刮擦性能和透明度,但是其耐冲击性能和耐热性能不佳。将聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯做成合金时,最大的困难点在于高温共混时,两者相容性差,混合不均匀,造成最终的制品不透明。常规的共混工艺做出的PC/PMMA合金,当PMMA添加量超过一定比例(一般超过3%)时,制品表面即会出现发雾珠光的效果,如果PMMA含量继续增加,制品不透明。
中国专利文献CN201210353339.0,公开了一种透明的聚碳酸酯合金材料,但文献中并未提及该合金材料是否具备耐刮擦性。关于具有良好的透明性和耐刮擦性的PC/PMMA合金材料,目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足,提供一种透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料。
本发明再一的目的是,提供所述的PC/PMMA合金材料的制备方法。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:
一种透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料,所述的组合物由以下重量份的原料组成,聚碳酸酯40~95份,聚甲基丙烯酸甲酯5~60份,抗氧剂0.1~1份,润滑剂0.1~1份。所述的合金材料的制备方法包括:
(a)将聚碳酸酯、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的主喂料口喂入;
(c)将聚甲基丙烯酸甲酯树脂熔融后通入高压气体,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,共混造粒,挤出温度为250~300℃,挤出机转速为600~900rpm,熔融挤出,造粒。
所述的气体是二氧化碳、氮气、氩气中的一种或几种。
所述的二氧化碳、氮气、氩气中的一种或几种温度超过31℃,压力高于7.4MPa,优选的压力为7.4~20MPa。
所述的挤出机的螺杆直径为58mm,长径比为60。
所述的聚碳酸酯的重均分子量为25000-40000。
所述的聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为50000-250000。
所述的抗氧剂选自抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
所述的润滑剂选自硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
为实现上述第二个目的,本发明采取的技术方案是:
一种透明的耐刮擦聚碳酸酯组合物的制备方法,包括以下步骤:
(a)将聚碳酸酯、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中混合;
(b)将步骤(a)所得混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口喂入;
(c)将聚甲基丙烯酸甲酯树脂熔融后通入高压气体,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,共混造粒,挤出温度为250~300℃,螺杆挤出机转速为600~900rpm,熔融挤出,造粒。
所述的气体选自二氧化碳、氮气、氩气中的一种或几种,所述的二氧化碳、氮气、氩气中的一种或几种的压力为7.4~20MPa,所述的挤出机的螺杆直径为58mm,长径比为60。
本发明优点在于:
本发明通过在PMMA熔体中通入高压二氧化碳、氮气、氩气中的一种或几种,控制气体压力高于7.4MPa,并使用长径比较大的挤出机,使得PC相和PMMA相能获得很好的分散和共混相容,制得的PC/PMMA合金材料透明度高、耐刮擦。
具体实施方式
实施例1本发明透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料的制备(一)
(a)按重量份称取各组分:40份L1250Y,60份PMMA205,0.1份抗氧剂1010,0.1份抗氧剂168,1份季戊四醇酯。
(b)将L1250Y、抗氧剂1010、抗氧剂168和季戊四醇酯加入混合搅拌机中进行混合,将得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口喂入。
(c)将PMMA205熔融后通入高压气体,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,共混造粒,挤出温度为250~300℃,螺杆挤出机转速为600~900rpm,经过熔融挤出,造粒即得到透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料。其中,所述的气体是二氧化碳;所述的二氧化碳温度超过31℃,在31-40℃之间,压力为7.4~10MPa;所述的挤出机的螺杆直径为58mm,长径比为60。
实施例2本发明透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料的制备(二)
(a)按重量份称取各组分:95份L1250Y,5份PMMA205,0.5份抗氧剂1010,0.5份抗氧剂168,0.1份乙撑双硬酯酰胺。
(b)将L1250Y、抗氧剂1010、抗氧剂168和乙撑双硬酯酰胺加入混合搅拌机中进行混合,将得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口喂入。
(c)将PMMA205熔融后通入高压气体,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,共混造粒,挤出温度为250~300℃,螺杆挤出机转速为600~900rpm,经过熔融挤出,造粒即得到透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料。其中,所述的气体是氮气;所述的氮气温度超过31℃,在31-40℃之间,压力为7.4~15MPa;所述的挤出机的螺杆直径为58mm,长径比为60。
实施例3本发明透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料的制备(三)
(a)按重量份称取各组分:80份PC-1220,20份PMMA205,0.1份抗氧剂245,0.1份抗氧剂168,0.3份乙撑双硬酯酰胺。
(b)将L1250Y、抗氧剂245、抗氧剂168和乙撑双硬酯酰胺加入混合搅拌机中进行混合,将得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口喂入。
(c)将PMMA205熔融后通入高压气体,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,共混造粒,挤出温度为250~300℃,螺杆挤出机转速为600~900rpm,经过熔融挤出,造粒即得到透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料。其中,所述的气体是二氧化碳和氩气;所述的二氧化碳和氩气温度超过31℃,在31-40℃之间,压力为7.4~10MPa;所述的挤出机的螺杆直径为58mm,长径比为60。
实施例4本发明透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料的制备(四)
(a)按重量份称取各组分:50份L1250Y,50份PMMA205,0.1份抗氧剂1010,0.1份抗氧剂245,0.1份硅酮粉,0.2份季戊四醇酯。
(b)将L1250Y、抗氧剂1010、抗氧剂245、硅酮粉和季戊四醇酯加入混合搅拌机中进行混合,将得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口喂入。
(c)将PMMA205熔融后通入高压气体,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,共混造粒,挤出温度为250~300℃,螺杆挤出机转速为600~900rpm,经过熔融挤出,造粒即得到透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料。其中,所述的二气体是二氧化碳和氮气;所述的二氧化碳和氮气温度超过31℃,在31-40℃之间,压力为10~20MPa;所述的挤出机的螺杆直径为58mm,长径比为60。
实施例5本发明透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料的制备(五)
(a)按重量份称取各组分:70份L1250Y,30份PMMA205,0.3份抗氧剂1010,0.2份硅酮粉,0.1份乙撑双硬酯酰胺。
(b)将L1250Y、抗氧剂1010、硅酮粉和乙撑双硬酯酰胺加入混合搅拌机中进行混合,将得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口喂入。
(c)将PMMA205熔融后通入高压气体,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,共混造粒,挤出温度为250~300℃,螺杆挤出机转速为600~900rpm,经过熔融挤出,造粒即得到透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料。其中,所述的气体是氮气和氩气;所述的氮气和氩气温度超过31℃,在31-40℃之间,压力为7.4~20MPa;所述的挤出机的螺杆直径为58mm,长径比为60。
实施例6本发明透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料的制备(六)
(a)按重量份称取各组分:60份PC-1220,40份PMMA205,0.2份抗氧剂245,0.1份硅酮粉,0.1份季戊四醇酯,0.1份乙撑双硬酯酰胺。
(b)将L1250Y、抗氧剂245、硅酮粉、季戊四醇酯和乙撑双硬酯酰胺加入混合搅拌机中进行混合,将得到的混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口喂入。
(c)将PMMA205熔融后通入高压气体,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,共混造粒,挤出温度为250~300℃,螺杆挤出机转速为600~900rpm,经过熔融挤出,造粒即得到透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料。其中,所述的气体是氩气和氮气;所述的氩气和氮气温度超过31℃,在31-40℃之间,压力为7.4~10MPa;所述的挤出机的螺杆直径为58mm,长径比为60。
需要说明的是,实施例1、2、4和5选用的聚碳酸酯为帝人旭化成的L-1250Y,按照ASTMD1234标准,300℃下测试熔融指数为10g/10min;实施例3和实施例6选用的聚碳酸酯为湖南石化PC-1220,熔指为20g/10min;所述的聚碳酸酯的重均分子量为25000-40000;实施例1-6选用的聚甲基丙烯酸甲酯为奇美的PMMA205,所述的聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为50000-250000;抗氧剂为CIBA公司生产的抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂168。
实施例7本发明组合物的透明性与耐刮擦性能的测试
1.试验分组
本次测试共分为5组,其中对照组2组,试验组3组。
对照组1:按重量份称取各组分:40份L1250Y,60份PMMA205,0.1份抗氧剂1010,0.1份抗氧剂168,0.3份润滑剂PETS;将所有的原材料混合均匀后从挤出机喂料口喂入,在250~300℃下熔融挤出,螺杆挤出机转速为600~900rpm,压力为2MPa,经熔融挤出、造粒得到PC/PMMA合金材料。
所述的挤出机螺杆直径为58mm,长径比为40。
对照组2:按重量份称取各组分:75份PC-1220,25份PMMA205,0.1份抗氧剂1010,0.1份抗氧剂168,0.3份润滑剂PETS;将所有的原材料混合均匀后从挤出机喂料口喂入,在250~300℃下熔融挤出,螺杆挤出机转速为600~900rpm,压力为2MPa,经熔融挤出、造粒得到PC/PMMA合金材料。
所述的挤出机螺杆直径为58mm,长径比为60。
试验组1:采用实施例3制得的PC/PMMA合金材料。
试验组2:采用实施例4制得的PC/PMMA合金材料。
试验组3:采用实施例5制得的PC/PMMA合金材料。
2.试验方法
将各对照组及试验组制得的PC/PMMA合金材料注塑后制作尺寸为200mm×150mm×2mm的样板,进行FLTMBO162-01实验,视觉评估样品表面符合等级,其中1级为表面没有明显刮痕,5级为表面严重刮痕;仪器评估外力产生的刮痕百分比;根据GB/T2410-2008,测透光率。
3.试验结果统计
表1各对照组及试验组样板测试结果
对照组1 对照组2 试验组1 试验组2 试验组3
透光率(%) 40 80 90 88 80
表面状态 严重珠光发雾 轻微珠光发雾 无珠光 无珠光 轻微珠光
耐刮-表面等级(级别) 4 5 1 1 3
耐刮-刮痕百分比(%) 80-85 92-97 4-5 2-3 40-50
由表1可知,在耐刮擦性试验中,试验组均优于对照组,其中试验组1和试验组2最为明显;在透光性方面,试验组1和试验组2也优于对照组,试验组3的透光率优于对照组1,和对照组2相同,略低于试验组1和试验组2。综上所述,本发明的PC/PMMA合金材料相对于一般方法制得的PC/PMMA合金材料,具有良好的透明性和耐刮擦性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明方法的前提下,还可以做出若干改进和补充,这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种透明的耐刮擦PC/PMMA合金材料,其特征在于,所述的合金材料由以下重量份的原料制成:聚碳酸酯40~95份,聚甲基丙烯酸甲酯5~60份,抗氧剂0.1~1份,润滑剂0.1~1份;所述的合金材料的制备方法包括:
(a)将聚碳酸酯、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中混合;
(b)将步骤(a)所得混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口喂入;
(c)将聚甲基丙烯酸甲酯树脂熔融后通入高压的二氧化碳、氮气、氩气中的一种或几种,压力为7.4~20MPa,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,共混造粒,挤出温度为250~300℃,挤出机转速为600~900rpm,熔融挤出,造粒。
2.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料,其特征在于,所述的挤出机的螺杆直径为58mm,长径比为60。
3.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料,其特征在于,所述的聚碳酸酯的重均分子量为25000-40000。
4.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料,其特征在于,所述的聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为50000-250000。
5.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料,其特征在于,所述的抗氧剂选自抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料,其特征在于,所述的润滑剂选自硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
7.权利要求1-6任一所述的PC/PMMA合金材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)将聚碳酸酯、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中混合;
(b)将步骤(a)所得混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口喂入;
(c)将聚甲基丙烯酸甲酯树脂熔融后通入高压的二氧化碳、氮气、氩气中的一种或几种,压力为7.4~20MPa,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,共混造粒,挤出温度为250~300℃,挤出机转速为600~900rpm,熔融挤出,造粒。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述的挤出机的螺杆直径为58mm,长径比为60。
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