CN104292787B - 一种高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物，其原料配方由复合抗氧剂、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯、抗静电剂1、抗静电剂2组成。对产品的各项测试表明，本发明的一种高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物具有高抗冲、耐老化的性能，尤其表现出良好的抗静电效果，产品表面电阻值低至1×106Ω，尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。

Description

一种高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物及其制备方法 和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及聚碳酸酯聚合物材料领域，具体涉及一种高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物及其制备方法和应用。
背景技术
PC（聚碳酸酯）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，如易带静电、加工流动性差、强度低、易于应力开裂、对缺口比较敏感以及耐磨性欠佳等。
现有技术的抗静电措施虽然在一定程度上减少了静电的聚集量，但是另一方面它的负面影响很大，降低聚碳酸酯的透明度，影响产品的美观性，并且造成该聚碳酸酯的耐抗冲与耐老化能力下降，严重制约产品的质量。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种抗冲击、不易老化、抗静电的透明聚碳酸酯聚合物。
本发明的另一目的是提供一种可大规模推广、提高上述透明聚碳酸酯聚合物性能的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种上述透明聚碳酸酯聚合物的应用。
本发明的第一个目的通过以下方式实现：
一种高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
复合抗氧剂k21 0.1-0.5份；
增韧剂ESC-B212 0.3-0.5份；
紫外线吸收剂UV234 0.3-0.5份；
聚碳酸酯 94-96.3份；
抗静电剂1 0.5-1份；
抗静电剂2 2.5-3.5份；
所述增韧剂ESC-B212是东莞铨盛化工有限公司所产的ESC-B212，所述抗静电剂1为上海经纬化工有限公司所产的SH-105，所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述原料中，聚碳酸酯可选用市售产品实现。
上述原料中，复合抗氧剂k21为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂，可提高聚碳酸酯的加工稳定性、抗氧化性能。其色泽较浅，添加至本发明中不影响透明聚碳酸酯聚合物的透明度，同时能够有效地防止透明聚碳酸酯聚合物氧化产生黄变（颜色变黄）。
上述原料中紫外线吸收剂UV-234可选用任一种市售产品，其为高效光稳定剂，具有广泛的紫外线吸收特性，挥发性低，与上述抗氧剂具有优质的协同效应，可有效提高产品的耐候性和热稳定性，进一步防止本发明的透明聚碳酸酯聚合物黄变。
上述增韧剂ESC-B212是一种抗冲击改性剂，能够有效地增强本发明聚碳酸酯聚合物的强度及抗冲击性能。常用的聚碳酸酯增韧剂虽然同样能够增强聚碳酸酯产品的强度，但亦会明显降低聚碳酸酯聚合物的透明度。为此发明人特别选用了上述增韧剂ESC-B212，并对其用量进行了设计，增强本发明聚碳酸酯聚合物强度同时降低增韧剂对聚碳酸酯聚合物透明度的影响。
上述抗静电剂1为上海经纬化工有限公司所产的SH-105是一种季铵盐阳离子表面活性剂，具有良好的热稳定性及相容性，易于加工。SH-105通常被用作PVC、PE、PP等聚烯烃的抗静电剂，但被添加至透明聚碳酸酯聚合物中时，透明聚碳酸酯聚合物产品表面抗静电效果不佳，其表面电阻值往往高达1×1015以上。此外SH-105的使用还容易导致透明聚碳酸酯聚合物的透明度下降。本发明设计人在研究和试验中发现，同时添加SH-105与瑞士科莱恩所产的H-S1使本发明的透明聚碳酸酯聚合物材料表现出良好的抗静电效果。在对二者的用量进行优化后，抗静电剂1、抗静电剂2的使用也未对透明聚碳酸酯聚合物的透明度产生明显影响。这一效果的发现颠覆了行业内的技术偏见。
上述一种高高抗冲耐老化抗静电聚碳酸酯聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：上述原料比例将复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯、抗静电剂1、抗静电剂2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240-290℃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，所得粒料即为所述高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为30-50分钟。所述搅拌机的转速为650-1000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。但对于某些助剂来说，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250-600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60-75℃。
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600-900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，600-850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，本发明的一种高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物具有高抗冲、耐老化的性能，尤其表现出良好的抗静电效果，产品表面电阻值低至1×106Ω，尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.本发明特别选用了SH-105以及瑞士科莱恩所产的H-S1作为抗静电剂，二者结合有协效作用，能更好提升本发明透明聚碳酸酯聚合物的抗静电效果，经测试透明聚碳酸酯聚合物的表面电阻最高可达到1×106Ω ；同时二者的添加并不影响本发明透明聚碳酸酯聚合物的透明度，具有良好的使用效果。
2.本发明向透明聚碳酸酯聚合物中添加了ESC-B212、UV234，二者协效能够有效防止透明聚碳酸酯聚合物的氧化分解，产品长期使用仍能具有较高的抗冲击效果；此外，ESC-B212、UV234还能有效防止透明聚碳酸酯聚合物的黄变，使其在较长的使用周期中保持高透明度。
3.本发明的高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物的制备方法，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，保证所制得的透明聚碳酸酯聚合物产品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
本实施例提供一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
复合抗氧剂k21 0.3份；
增韧剂ESC-B212 0.4份；
紫外线吸收剂UV234 0.4份；
聚碳酸酯 95.2份；
抗静电剂1 0.7份；
抗静电剂2 3份；
所述抗静电剂1为上海经纬化工有限公司所产的SH-105，所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯均采用市售产品。为增强产品性能，各原料组分纯度都应尽可能高。
上述一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：上述原料比例将复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯、抗静电剂1、抗静电剂2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263℃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，所得粒料即为所述高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为42分钟。所述搅拌机的转速为845转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为460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69℃。
所述切粒机的转速为730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及表4所示：
表1 实施例1的性能测试结果
由上表及表7可见，本实施例所提供的高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物具有较高的抗冲击性能和抗氧化能力，其抗UV强度可高达4级，在实际应用中能够为产品提供较长的使用寿命。此外，本实施例的聚碳酸酯聚合物表现出较强的抗静电能力。尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
实施例2
本实施例提供一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
复合抗氧剂k21 0.1份；
增韧剂ESC-B212 0.5份；
紫外线吸收剂UV234 0.3份；
聚碳酸酯 95.6份；
抗静电剂1 1份；
抗静电剂2 2.5份；
所述增韧剂ESC-B212是东莞铨盛化工有限公司所产的ESC-B212，所述抗静电剂1为上海经纬化工有限公司所产的SH-105，所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯均采用市售产品。为增强产品性能，各原料组分纯度都应尽可能高。
上述一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：上述原料比例将复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯、抗静电剂1、抗静电剂2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，所得粒料即为所述高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为50分钟。所述搅拌机的转速为650转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为600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60℃。
所述切粒机的转速为900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
由上表及表7可见，本实施例所提供的高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物具有较高的抗冲击性能和抗氧化能力，其抗UV强度可高达4级，在实际应用中能够为产品提供较长的使用寿命。此外，本实施例的聚碳酸酯聚合物表现出较强的抗静电能力。尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
实施例3
本实施例提供一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
复合抗氧剂k21 0.5份；
增韧剂ESC-B212 0.3份；
紫外线吸收剂UV234 0.5份；
聚碳酸酯 94.7份；
抗静电剂1 0.5份；
抗静电剂2 3.5份；
所述抗静电剂1为上海经纬化工有限公司所产的SH-105，所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯均采用市售产品。
上述一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：上述原料比例将复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯、抗静电剂1、抗静电剂2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290℃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，所得粒料即为所述高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为50分钟。所述搅拌机的转速为1000转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为400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65℃。
所述切粒机的转速为650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
由上表及表7可见，本实施例所提供的高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物具有较高的抗冲击性能和抗氧化能力，其抗UV强度可高达4级，在实际应用中能够为产品提供较长的使用寿命。此外，本实施例的聚碳酸酯聚合物表现出较强的抗静电能力。尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
实施例4
本实施例提供一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
复合抗氧剂k21 0.4份；
增韧剂ESC-B212 0.35份；
紫外线吸收剂UV234 0.42份；
聚碳酸酯 96.3份；
抗静电剂1 0.7份；
抗静电剂2 2.7份；
所述抗静电剂1为上海经纬化工有限公司所产的SH-105，所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯均采用市售产品。为增强产品性能，各原料组分纯度都应尽可能高。
上述一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：上述原料比例将复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯、抗静电剂1、抗静电剂2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，所得粒料即为所述高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为37分钟。所述搅拌机的转速为930转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为330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69℃。
所述切粒机的转速为730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及表7所示：
表4 实施例4的性能测试结果
由上表及表7可见，本实施例所提供的高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物具有较高的抗冲击性能和抗氧化能力，其抗UV强度可高达4级，在实际应用中能够为产品提供较长的使用寿命。此外，本实施例的聚碳酸酯聚合物表现出较强的抗静电能力。尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
实施例5
本实施例提供一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
复合抗氧剂k21 0.5份；
增韧剂ESC-B212 0.44份；
紫外线吸收剂UV234 0.3份；
聚碳酸酯 94份；
抗静电剂1 0.8份；
抗静电剂2 3.2份；
所述增韧剂ESC-B212是东莞铨盛化工有限公司所产的ESC-B212，所述抗静电剂1为上海经纬化工有限公司所产的SH-105，所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯均采用市售产品。为增强产品性能，各原料组分纯度都应尽可能高。
上述一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：上述原料比例将复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯、抗静电剂1、抗静电剂2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，所得粒料即为所述高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为50分钟。所述搅拌机的转速为650转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为600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60℃。
所述切粒机的转速为900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
由上表及表7可见，本实施例所提供的高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物具有较高的抗冲击性能和抗氧化能力，其抗UV强度可高达4级，在实际应用中能够为产品提供较长的使用寿命。此外，本实施例的聚碳酸酯聚合物表现出较强的抗静电能力。尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
实施例6
本实施例提供一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物。其原料配方由如下重量份的各组分组成：
复合抗氧剂k21 0.6份；
增韧剂ESC-B212 0.46份；
紫外线吸收剂UV234 0.38份；
聚碳酸酯 94.7份；
抗静电剂1 0.9份；
抗静电剂2 3.5份；
所述抗静电剂1为上海经纬化工有限公司所产的SH-105，所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯均采用市售产品。
上述一种高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：上述原料比例将复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯、抗静电剂1、抗静电剂2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290℃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，所得粒料即为所述高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为50分钟。所述搅拌机的转速为1000转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为400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65℃。
所述切粒机的转速为650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6所示：
表6 实施例6的性能测试结果
由上表及表7可见，本实施例所提供的高抗冲耐老化透明聚碳酸酯聚合物具有较高的抗冲击性能和抗氧化能力，其抗UV强度可高达4级，在实际应用中能够为产品提供较长的使用寿命。此外，本实施例的聚碳酸酯聚合物表现出较强的抗静电能力。尤其适用于仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
表7 实施例1-实施例6的高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物性能测试结果
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 (5)

1.一种高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
复合抗氧剂k21 0.1-0.5份；
增韧剂ESC-B212 0.3-0.5份；
紫外线吸收剂UV234 0.3-0.5份；
聚碳酸酯 94-96.3份；
抗静电剂1 0.5-1份；
抗静电剂2 2.5-3.5份；
所述复合抗氧剂k21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ESC-B212是东莞铨盛化工有限公司所产的ESC-B212，所述抗静电剂1为上海经纬化工有限公司所产的SH-105，所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
2.一种权利要求1所述一种高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：按照权利要求1所述的比例将复合抗氧剂k21、增韧剂、紫外线吸收剂、聚碳酸酯、抗静电剂1、抗静电剂2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240-290℃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，所得粒料即为所述高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物；
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为30-50分钟；
所述搅拌机的转速为650-1000转/分；
所述双螺旋挤出机的转速为250-600转/分。
3.根据权利要求2所述的高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物的制备方法，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60-75℃。
4.根据权利要求2所述的高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物的制备方法，其特征在于：所述切粒机的转速为600-900转/分。
5.权利要求1所述的高抗冲耐老化抗静电透明聚碳酸酯聚合物在仪表仪器外壳、航空航天器内饰件、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳、运动器械、医疗器械制造中的应用。
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