CN104140661A

CN104140661A - 聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104140661A
Application number: CN201310167720.2A
Authority: CN
Inventors: 刘亮; 尹波
Original assignee: Midea Group Co Ltd; Guangdong Midea HVAC Equipment Co Ltd
Current assignee: Midea Group Co Ltd; Guangdong Midea HVAC Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2014-11-12

Abstract

本发明公开一种聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料及其制备方法，其中该方法包括：一次初步共混，将聚碳酸酯与聚乙烯进行熔融共混，得到共混熔体；二次增容共混，向共混熔体中加入功能化单体接枝聚合物进行反应增容，得到聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料。本发明的优点为：材料主体采用聚碳酸酯/聚乙烯共混，提高了材料的缺口冲击强度、拉伸强度和模量、弯曲强度和模量，降低了聚碳酸酯共混材料的熔体加工粘度；采用乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物进行增容，增容效率高，增容剂添加量小；采用侧向注入挤出法使得增容反应几率更高，增容效果好；反应条件简单，工艺容易实现；综合地降低聚碳酸酯电工专用料的物料成本和工艺成本。

Description

聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子合金材料技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯（PC）是主链含有碳酸酯结构的一类聚合物，目前具有实际应用价值的聚碳酸酯主要是双酚A型聚碳酸酯，该材料具有强度和模量较高、高低温韧性优良、成型制品表面光洁性好、电绝缘性优良且电性能稳定等有点，因而在电工电器等领域得到广泛应用。同时聚碳酸酯也有加工流动性差、制品内应力高、价格昂贵等缺点。电工用聚碳酸酯材料除要求电绝缘性、耐候性、刚度和韧性等性能指标外，还要求较好的加工流动性以满足注射成型的需要，同时需要克服加工中易残留内应力的缺点，另外还有一定的成本限制。在保证使用指标的前提下，改善聚碳酸酯材料的加工流动性、降低制品内应力和控制成本是目前电工用聚碳酸酯材料的重要发展趋势。

目前，通过在聚碳酸酯中加入一定量的聚烯烃可以改善其加工流动性不佳、制备内应力高和价格昂贵的缺点，常用的聚烯烃材料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等。但聚烯烃加入到聚碳酸酯中后，两者不相容，所得共混物材料由于相容性不佳而呈分相形态，相界面作用非常弱，导致该共混材料冲击性能和强度、模量等显著降低，同时注塑制品易产生分层现象，影响其在电工产品领域的应用。因此要获得性能优良的聚碳酸酯共混改性料需要加入增容剂对聚碳酸酯/聚乙烯进行增容，通过增容作用可显著提高共混材料的冲击性能、强度和模量，同时可获得更低内应力的制品。目前常用的增容剂由于接枝率低且含有小分子单体，实际增容效率不高，对提高聚碳酸酯/聚乙烯（PC/PE）共混材料的冲击强度等力学性能还需进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种具有增容效果显著、简便易行、成本较低的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料及其制备方法。

根据本发明的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料，该聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料含有聚碳酸酯、聚乙烯以及功能化单体接枝聚合物共混而成。

在本发明的一个实施例中，所述功能化单体接枝聚合物为乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。

在本发明的一个实施例中，所述乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物的环氧基团含量为3～10%。

在本发明的一个实施例中，聚碳酸酯:聚乙烯的质量比为100:（5～30），聚碳酸酯:功能化单体接枝聚合物的质量比为100:（0.5～5）。

在本发明的一个实施例中，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯，重均分子量为2.0～4.5万，无定形结构；所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的任一种。

根据本发明的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法，包括以下步骤：

一次初步共混，将聚碳酸酯与聚乙烯进行熔融共混，得到共混熔体；

二次增容共混，向所述共混熔体中加入功能化单体接枝聚合物进行反应增容，得到所述聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料。

在本发明的一个实施例中，所述功能化单体接枝聚合物为乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，所述乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物的环氧基团含量为3～10%。

在本发明的一个实施例中，所述一次初步共混中采用双螺杆挤出机，料筒温度190～260℃，螺杆转速60～300转/分。

在本发明的一个实施例中，所述二次增容共混中采用侧向注入法。

在本发明的一个实施例中，还包括：在所述一次初步共混之前，将所述聚碳酸酯在100～140℃下、所述功能化单体接枝聚合物在50～70℃下分别干燥10～15小时。

根据本发明上述实施例的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料及其制备方法至少具有如下优点之一：

（1）材料主体采用聚碳酸酯/聚乙烯共混，提高了材料的缺口冲击强度、拉伸强度和模量、弯曲强度和模量，降低了聚碳酸酯共混材料的熔体加工粘度；

（2）采用乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物的功能化单体接枝聚合物进行增容，增容效率高，增容剂添加量小；

（3）采用侧向注入挤出法使得增容反应几率更高，增容效果好；

（4）反应条件简单，工艺容易实现；

（5）综合地降低聚碳酸酯电工专用料的物料成本和工艺成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类使得标号表示相同或类使得元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面，结合附图详细说明根据本发明实施例的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料及其制备方法。

本发明的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料含有聚碳酸酯、聚乙烯以及功能化接枝聚合物共混而成。具体地，聚碳酸酯与聚乙烯的质量比优选为100:（5～30），聚碳酸酯与功能化单体接枝聚合物的质量比优选为100:（0.5～5）。聚碳酸酯优选为双酚A型聚碳酸酯，重均分子量为2.0～4.5万，无定形结构。聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的任一种。功能化单体接枝聚合物为乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物的环氧基团含量优选为3～10%。

请参阅图1，为本发明的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法的流程图。聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法包括以下步骤：

S1.一次初步共混，将聚碳酸酯与聚乙烯通过双螺杆挤出机进行熔融共混，得到共混熔体；

S2.二次反应增容，向共混熔体中加入功能化单体接枝聚合物进行反应增容，得到所述聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料。

在本发明的一个实施例中，聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯，重均分子量为2.0～4.5万，无定形结构，密度为1.15-1.25g/cm³（优选1.2g/cm³）。聚乙烯为高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）中的任一种。

具体地：共混之前，将聚碳酸酯在100～140℃下（优选120℃）干燥10～15小时（优选12小时）。然后，取100质量份的聚碳酸酯、5～30质量份的聚乙烯，简单混合，搅拌均匀，加入到双螺杆挤出机中，于料筒温度190～260℃、螺杆转速60～300转/分条件下，在双螺杆挤出机中得到共混熔体。

在本发明的一个实施例中，功能化单体接枝聚合物为乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA），其环氧基团含量为3～10%。

具体地，先将E-MA-GMA在50～70℃（优选60℃）下干燥10～15小时（优选12小时）。然后取0.5～5质量份的E-MA-GMA置于单螺杆挤出机中，于料筒温度90～180℃、螺杆转速50～250转/分条件下熔融挤出，并通过侧向注入法将熔体注入S1得到的双螺杆挤出的共混熔体中。此后，增容剂熔体与聚碳酸酯/聚乙烯的共混熔体进行接枝反应，最终制得目标合金材料。

根据本发明实施例的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料，是通过上文公开的制备方法得到的。

综上所述，根据本发明上述实施例的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料及其制备方法至少具有如下优点：

（4）反应条件简单，工艺容易实现；

另外，本发明所述聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法通过在聚碳酸酯中加入价格低廉的聚乙烯材料进行共混，有效降低了聚碳酸酯电工专用材料的成本的同时，利用聚乙烯分子链柔顺性好的特点降低了聚碳酸酯共混材料的加工粘度，提高了其加工流动性和降低制品内应力。

此外，本发明所述聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法针对聚碳酸酯/聚乙烯体系相容性不好的缺点，通过功能化单体接枝聚合物，例如乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）作为聚碳酸酯/聚乙烯的增容剂进行增容，利用该共聚物含有的环氧基团开环与聚碳酸酯进行反应，从而将乙烯-甲基丙烯酸-缩水甘油酯共聚物分子接枝到聚碳酸酯分子链上；并利用共聚物乙烯链段与聚乙烯的良好相容性，使共聚物在聚碳酸酯与聚乙烯间形成“桥接”，提高两相间相容性。

进一步，本发明所述聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法针对聚碳酸酯/聚乙烯增容共混物的传统一次混合方法的不足，采用了侧向熔体注入的加工方法，具体而言，例如可以采用将聚碳酸酯和聚乙烯在双螺杆挤出机中熔融混合，然后利用侧向注入挤出机注入E-MA-GMA熔体进行反应增容，由此，通过分步注入E-MA-GMA熔体有效提高了E-MA-GMA在PC和PE界面的分布几率，从而使增容反应几率显著提高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料，其特征在于，所述聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料含有聚碳酸酯、聚乙烯以及功能化单体接枝聚合物共混而成。

2.如权利要求1所述的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料，其特征在于，所述功能化单体接枝聚合物为乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。

3.如权利要求2所述的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物的环氧基团含量为3～10%。

4.如权利要求1-3任一项所述的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料，其特征在于，聚碳酸酯:聚乙烯的质量比为100:（5～30），聚碳酸酯:功能化单体接枝聚合物的质量比为100:（0.5～5）。

5.如权利要求1-3任一项所述的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料，其特征在于，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯，重均分子量为2.0～4.5万，无定形结构；所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的任一种。

6.一种聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法，其特征在于，所述功能化单体接枝聚合物为乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，所述乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物的环氧基团含量为3～10%。

8.如权利要求6或7所述的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法，其特征在于，聚碳酸酯:聚乙烯的质量比为100:（5～30），聚碳酸酯:功能化单体接枝聚合物的质量比为100:（0.5～5）。

9.如权利要求6或7所述的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法，其特征在于，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯，重均分子量为2.0～4.5万，无定形结构；所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的任一种。

10.如权利要求6或7所述的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法，其特征在于，所述一次初步共混中采用双螺杆挤出机，料筒温度190～260℃，螺杆转速60～300转/分。

11.如权利要求6或7所述的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法，其特征在于，所述二次增容共混中采用侧向注入法。

12.如权利要求6或7所述的聚碳酸酯/聚乙烯增容共混材料的制备方法，其特征在于，还包括：在所述一次初步共混之前，将所述聚碳酸酯在100～140℃下、所述功能化单体接枝聚合物在50～70℃下分别干燥10～15小时。