CN104513470A - 一种耐低温抗老化pc/pbt复合材料 - Google Patents

一种耐低温抗老化pc/pbt复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，按重量份数计，由以下组分组成：聚碳酸酯85～100份、聚对苯二甲酸丁二醇酯75～89份、抗老化剂20～35份、抗静电剂25～35份、抗氧化剂15～29份、相容剂35～45份、润滑剂22～37份、增韧剂15～25份、气味吸收剂6～12份和复合耐黄变剂8～13份。本发明提供的复合材料，具有优良的抗老化性能，能延长材料的使用寿命；其具有耐低温性能，材料可在低温环境下的使用，扩大了应用范围，在-20℃的条件下仍具有良好的机械性能；抗静电的特性，避免了静电对材料使用造成的有害影响；其耐黄变的性能和吸收有害气体的性能，有效地阻止了有害气体的挥发，安全，环保。

Description

一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料
技术领域
本发明涉及一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，属于PC/PBT复合材料领域。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种线型的几乎无色的玻璃态无定形聚合物，具有冲击强度良好，电绝缘性能优良，使用温度范围宽，制品尺寸稳定性好等优点，但分子含有大量的苯环，分子刚性和空间位阻都较大，故其熔融温度较高，加工时流动性能差制品易发生应力开裂，残余应力较大，耐磨性差，对缺口敏感，这些都使其在生产应用中受到了限制。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)具有优异的力学性能、耐化学腐蚀及易成型等特点，将PBT与PC共混制得合金材料可以提高PC流动性、改善了加工性能和耐化学药品性。由于PBT是结晶聚合物，与PC塑料共混时易发生相分离，界面粘结不好，因而其冲击韧性不理想，通常加入一定量弹性体以提高共混物的冲击强度。如热塑弹性体乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物的锌盐，对PC/PBT共混体系起到增容增韧作用。另外加入一些结晶成核剂可以提高共混体系结晶度；在PC/PBT共混体系中加入少量低压聚乙烯，可以提高共混物的流动性，对共混体系起增韧作用，并可改善合金的外观；在PC/PBT中加入乙烯/乙酸乙烯酯共聚物可以进一步增强兼容性并提高耐冲击强度；PC与PBT之间发生酯化反应，可以提高其兼容性，日本科研人员用PC和PBT在酯交换催化剂存在下，制得PC/PBT共混物，综合性能良好，而且具有较好透明性；用与PC折光率相近的玻璃纤维增强PC/PBT，不但体系综合性能优良，且透明性好，可以做玻璃代替材料。目前国外PC/PBT合金产品主要用于汽车保险杠、包装薄膜材料、汽车底座和座位等。
专利申请201310297992.4公开了一种抗老化PC-PBT塑料合金，具有优良的耐老化性能。专利申请201310368504.4公开了一种低光泽耐低温PC/PBT塑料合金及其制备方法，可在低温环境下使用。然而具有抗老化并且可在低温环境下使用的PC/PBT塑料合金尚未见于相关报道。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，能够在低温环境下使用，并且具有抗老化的性能。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，按重量份数计，由以下组分组成：聚碳酸酯85～100份、聚对苯二甲酸丁二醇酯75～89份、抗老化剂20～35份、抗静电剂25～35份、抗氧化剂15～29份、相容剂35～45份、润滑剂22～37份、增韧剂15～25份、气味吸收剂6～12份和复合耐黄变剂8～13份。
进一步地，前述复合材料，按重量份数计，由以下组分组成：聚碳酸酯90～95份、聚对苯二甲酸丁二醇酯77～81份、抗老化剂30～35份、抗静电剂25～30份、抗氧化剂19～23份、相容剂35～43份、润滑剂28～35份、增韧剂19～24份、气味吸收剂8～11份和复合耐黄变剂11～13份。
进一步地，前述复合材料，按重量份数计，由以下组分组成：聚碳酸酯93份、聚对苯二甲酸丁二醇酯79份、抗老化剂34份、抗静电剂29份、抗氧化剂22份、相容剂37份、润滑剂31份、增韧剂20份、气味吸收剂10份和复合耐黄变剂13份。
前述复合材料中，聚碳酸酯在200℃载荷1.2kg时熔融指数为10g/min。
前述复合材料中，抗老化剂为N-苯基-α-苯胺；抗静电剂为三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐和/或乙氧基月桂酷胺；抗氧化剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
前述复合材料中，相容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物；润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯和/或聚乙烯蜡；增韧剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯；气味吸收剂为德固赛PY88TQ。
前述复合材料中，复合耐黄变剂为质量比为3∶2的二丁基羟基甲苯和钛白粉的混合物。
聚碳酸酯：聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。目前芳香族聚碳酸酯获得了工业化生产。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。PC工程塑料的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。聚碳酸酯具有良好的抗冲击、抗热畸变性能，而且耐候性好、硬度高，因此适用于生产轿车和轻型卡车的各种零部件，其主要集中在照明系统、仪表板、加热板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保险杠等。
聚对苯二甲酸丁二醇酯：简称PBT，PBT为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯。具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数。具有耐候性，吸水率低，仅为0.1％，在潮湿环境中仍保持各种物性(包括电性能)，电绝缘性，但体积电阻、介电损耗大。耐热水、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。主要用于汽车、电子电器、工业机械和聚合物合金、共混工业。如作为汽车中的分配器、车体部件、点火器线圈骨架、绝缘盖、排气系统零部件等。
抗老化剂：老化是高分子材料在外界环境因素包括光线、化学物质、温度变化、应力刺激、生物因素等因素的作用下，高分子材料内部产生活性自由基，这些自由基作用在容易发生化学变化的分子部位，如不饱和键及其它分子键力较小的部位，这些部位发生断裂或者重新结合的现象。抗老化剂的作用就是不断的吸收这些活性自由基，使它们延缓老化现象。
抗静电剂：静电危害起因于静电力和静电火花，静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的起火和爆炸。由于聚合物的体积电阻率一般高达1010～1020Ω/cm2，易积蓄静电而发生危险，而抗静电剂多系表面活性剂，可使塑料表面亲合水分，离子型表面活性剂还有导电作用，因而可以使静电及时泄漏。
抗氧化剂：抗氧化剂广泛用于高分子聚合物诸如橡胶、塑料和粘合剂中，用于防止聚合物材料因氧化降解而失去强度和韧性。对于大多数高分子聚合物品种来说，在其制造、加工、贮存及应用过程中，对氧化降解都有一定的敏感性，氧几乎与大多数聚合物都能发生反应而导致降解或交联，从而改变材料的性能。聚合物的氧化过程是游离基型的链锁反应。抗氧化剂就是这样一些物质，它可以捕获活性的游离基，生成非活性游离基，或者能够分解在氧化过程中产生的聚合物氢过氧化物，使链锁反应终止，延缓聚合物的氧化过程。从而使聚合物能顺利进行加工，并延长使用寿命。
相容剂：是指借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂。增加两种聚合物的相容性，使之两种聚合物间粘接力增大，形成稳定的结构，使分散相和连续相均匀，即相容化。相容剂之所以能使两种性质不同的聚合物相容化，是因为在其分子中具有分别能与两种聚合物进行物理或化学结合的基团的缘故。
润滑剂：润滑剂是能够改善塑料加工性能的一种添加剂。按其作用机理可分为外润滑剂和内润滑剂两种。外润滑剂能在加工时增加塑料表面的润滑性，减少塑料与金属表面的黏附力，使其受到机械的剪切力降至最少，从而达到在不损害塑料性能的情况下最容易加工成型的目的。内润滑剂则可以减少聚合物的内摩擦，增加塑料的熔融速率和熔体变形性，降低熔体黏度及改善塑化性能。一般润滑剂的分子结构中，都会有长链的非极性基和极性基两部分，它们在不同的聚合物中的相容性是不一样的，从而显示不同的内、外润滑的作用。通常润滑剂均兼具有内、外润滑剂的功能。
增韧剂：赋予材料更好韧性的助剂称为增韧剂，也称为抗冲改性剂。一般都含有活性基团，能与树脂发生化学反应，固化后不完全相容，有时还要分相，会获得较理想的增韧效果，使热变形温度不变或下降甚微，而抗冲击性能又明显改善。
气味吸收剂：能与挥发性的小分子反应的添加剂，通过这些添加剂和小分子反应产生的物质分子量较大，从而不易挥发出来产生气味。本发明选用德固赛PY88TQ。
耐黄变剂为是一种光稳定剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化。由于太阳光线中含有大量对有色物体有害的紫外光，其波长约290-460纳米，这些有害的紫外光通过化学上的氧化还原作用，使颜色分子最后分解褪色。
本发明的有益之处在于：本发明提供的一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，具有优良的抗老化性能，能延长材料的使用寿命；其具有的耐低温性能，保证了材料在低温环境下的使用，扩大了材料的应用范围，即使在-20℃的条件下仍具有良好的机械性能；本发明的复合材料还有抗静电的特性，避免了静电对材料使用造成的有害影响；同时还具有耐黄变的性能和吸收有害气体的性能，有效地阻止了有害气体的挥发，安全，环保。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明中实施例1～8中原料选用：聚碳酸酯选用沙伯基础945A型，气味吸收剂选用德固赛PY88TQ；苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物通过《悬浮聚合法合成甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物的研究》(冯辉霞等，《河南化工》2008年第2期)中的方法制备；其余均为市售产品。
实施例1
一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，按重量份数计，由以下组分组成：聚碳酸酯85～100kg、聚对苯二甲酸丁二醇酯75～89kg、N-苯基-α-苯胺20～35kg、三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐25～35kg、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯15～29kg、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物35～45kg、聚乙烯蜡22～37kg、邻苯二甲酸二辛酯15～25kg、气味吸收剂6～12kg和质量比为3∶2的二丁基羟基甲苯和钛白粉的混合物8～13kg。
按量称量上述原料后，将各组分在250转/分钟的转速下进行混合，混合20分钟得到混合物料，将上述混合物料进行熔融挤出，造粒，即得。其中挤出机中各区温度为：一区220℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区275℃，六区260℃，机头245℃。
实施例2
一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，按重量kg数计，由以下组分组成：聚碳酸酯85～100kg、聚对苯二甲酸丁二醇酯75～89kg、N-苯基-α-苯胺20～35kg、乙氧基月桂酷胺25～35kg、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯15～29kg、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物35～45kg、季戊四醇硬脂酸酯22～37kg、邻苯二甲酸二辛酯15～25kg、气味吸收剂6～12kg和质量比为3∶2的二丁基羟基甲苯和钛白粉的混合物8～13kg。
按量称量上述原料后，将各组分在250转/分钟的转速下进行混合，混合20分钟得到混合物料，将上述混合物料进行熔融挤出，造粒，即得。其中挤出机中各区温度为：一区220℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区275℃，六区260℃，机头245℃。
实施例3
一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，按重量kg数计，由以下组分组成：聚碳酸酯93kg、聚对苯二甲酸丁二醇酯79kg、N-苯基-α-苯胺34kg、质量比为1∶1的三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐和乙氧基月桂酷胺29kg、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯22kg、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物37kg、质量比为1∶1的季戊四醇硬脂酸酯和聚乙烯蜡31kg、邻苯二甲酸二辛酯20kg、气味吸收剂10kg和质量比为3∶2的二丁基羟基甲苯和钛白粉的混合物13kg。
按量称量上述原料后，将各组分在250转/分钟的转速下进行混合，混合20分钟得到混合物料，将上述混合物料进行熔融挤出，造粒，即得。其中挤出机中各区温度为：一区220℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区275℃，六区260℃，机头245℃。
实施例4
一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，按重量kg数计，由以下组分组成：聚碳酸酯85～100kg、聚对苯二甲酸丁二醇酯75～89kg、N-苯基-α-苯胺20～35kg、乙氧基月桂酷胺25～35kg、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯15～29kg、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物35～45kg、质量比为3∶2的季戊四醇硬脂酸酯和聚乙烯蜡22～37kg、邻苯二甲酸二辛酯15～25kg、气味吸收剂6～12kg和质量比为3∶2的二丁基羟基甲苯和钛白粉的混合物8～13kg。
按量称量上述原料后，将各组分在250转/分钟的转速下进行混合，混合20分钟得到混合物料，将上述混合物料进行熔融挤出，造粒，即得。其中挤出机中各区温度为：一区220℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区275℃，六区260℃，机头245℃。
实施例5
一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，按重量kg数计，由以下组分组成：聚碳酸酯85～100kg、聚对苯二甲酸丁二醇酯75～89kg、N-苯基-α-苯胺20～35kg、三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐25～35kg、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯15～29kg、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物35～45kg、聚乙烯蜡22～37kg、邻苯二甲酸二丁酯15～25kg、气味吸收剂6～12kg和质量比为3∶2的二丁基羟基甲苯和钛白粉的混合物8～13kg。
按量称量上述原料后，将各组分在250转/分钟的转速下进行混合，混合20分钟得到混合物料，将上述混合物料进行熔融挤出，造粒，即得。其中挤出机中各区温度为：一区220℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区275℃，六区260℃，机头245℃。
实施例6
一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，按重量kg数计，由以下组分组成：聚碳酸酯85～100kg、聚对苯二甲酸丁二醇酯75～89kg、N-苯基-α-苯胺20～35kg、三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐25～35kg、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯15～29kg、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物35～45kg、聚乙烯蜡22～37kg、邻苯二甲酸二丁酯15～25kg、气味吸收剂6～12kg和质量比为3∶2的二丁基羟基甲苯和钛白粉的混合物8～13kg。
按量称量上述原料后，将各组分在250转/分钟的转速下进行混合，混合20分钟得到混合物料，将上述混合物料进行熔融挤出，造粒，即得。其中挤出机中各区温度为：一区220℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区275℃，六区260℃，机头245℃。
实施例7
一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，按重量kg数计，由以下组分组成：聚碳酸酯85～100kg、聚对苯二甲酸丁二醇酯75～89kg、N-苯基-α-苯胺20～35kg、乙氧基月桂酷胺25～35kg、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯15～29kg、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物35～45kg、季戊四醇硬脂酸酯22～37kg、邻苯二甲酸二丁酯15～25kg、气味吸收剂6～12kg和质量比为3∶2的二丁基羟基甲苯和钛白粉的混合物8～13kg。
按量称量上述原料后，将各组分在250转/分钟的转速下进行混合，混合20分钟得到混合物料，将上述混合物料进行熔融挤出，造粒，即得。其中挤出机中各区温度为：一区220℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区275℃，六区260℃，机头245℃。
实施例8
一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，按重量kg数计，由以下组分组成：聚碳酸酯85～100kg、聚对苯二甲酸丁二醇酯75～89kg、N-苯基-α-苯胺20～35kg、质量比为2∶1的三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐和乙氧基月桂酷胺25～35kg、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯15～29kg、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物35～45kg、季戊四醇硬脂酸酯22～37kg、邻苯二甲酸二丁酯15～25kg、气味吸收剂6～12kg和质量比为3∶2的二丁基羟基甲苯和钛白粉的混合物8～13kg。
按量称量上述原料后，将各组分在250转/分钟的转速下进行混合，混合20分钟得到混合物料，将上述混合物料进行熔融挤出，造粒，即得。其中挤出机中各区温度为：一区220℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区275℃，六区260℃，机头245℃。
对实施例1～8和市售产品进行如下性能测试，测试结果见表1。
表1
由表1中可以看出，本发明的实施例1～8与市售产品相比具有优良的抗老化性能，能延长材料的使用寿命；其具有的耐低温性能，保证了材料在低温环境下的使用，扩大了材料的应用范围，即使在-20℃的条件下仍具有良好的机械性能；具有抗静电的特性同时还具有耐黄变的性能和吸收有害气体的性能，有效地阻止了有害气体的挥发。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种耐低温抗老化PC/PBT复合材料，其特征在于：按重量份数计，由以下组分组成：聚碳酸酯85～100份、聚对苯二甲酸丁二醇酯75～89份、抗老化剂20～35份、抗静电剂25～35份、抗氧化剂15～29份、相容剂35～45份、润滑剂22～37份、增韧剂15～25份、气味吸收剂6～12份和复合耐黄变剂8～13份。
2.根据权利要求1所述的耐低温抗老化PC/PBT复合材料，其特征在于：按重量份数计，由以下组分组成：聚碳酸酯90～95份、聚对苯二甲酸丁二醇酯77～81份、抗老化剂30～35份、抗静电剂25～30份、抗氧化剂19～23份、相容剂35～43份、润滑剂28～35份、增韧剂19～24份、气味吸收剂8～11份和复合耐黄变剂11～13份。
3.根据权利要求2所述的耐低温抗老化PC/PBT复合材料，其特征在于：按重量份数计，由以下组分组成：聚碳酸酯93份、聚对苯二甲酸丁二醇酯79份、抗老化剂34份、抗静电剂29份、抗氧化剂22份、相容剂37份、润滑剂31份、增韧剂20份、气味吸收剂10份和复合耐黄变剂13份。
4.根据权利要求1～3任一项所述的耐低温抗老化PC/PBT复合材料，其特征在于：所述聚碳酸酯在300℃载荷1.2kg时熔融指数为10g/min。
5.根据权利要求1～3任一项所述的耐低温抗老化PC/PBT复合材料，其特征在于：所述抗老化剂为N-苯基-α-苯胺；抗静电剂为三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐和/或乙氧基月桂酷胺；抗氧化剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
6.根据权利要求1～3任一项所述的耐低温抗老化PC/PBT复合材料，其特征在于：所述相容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物；润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯和/或聚乙烯蜡；增韧剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯；气味吸收剂为德固赛PY88TQ。
7.根据权利要求1～3任一项所述的耐低温抗老化PC/PBT复合材料，其特征在于：所述复合耐黄变剂为质量比为3∶2的二丁基羟基甲苯和钛白粉的混合物。
CN201410698977.5A 2014-11-26 2014-11-26 一种耐低温抗老化pc/pbt复合材料 Pending CN104513470A (zh)

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