CN104672878A - 聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料及制备方法 - Google Patents

聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料及制备方法，聚碳酸酯树脂为50～90份；聚苯乙烯树脂为10～50份；相容剂为1～10份；增韧剂为3～15份；珠光颜料为0.2～0.5份，将聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂干燥3～6小时，然后与相容剂、增韧剂、珠光颜料在其熔点以上、热分解温度以下的温度进行高速搅拌充分混匀，最后由双螺杆挤出机进行共混；从而合理地调节了合金材料中聚碳酸树脂和聚苯乙烯树脂的比例，加入的珠光粉可使聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料的珠光璀璨效果更明显，还具有环保性好、免喷漆等优点。

Description

聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子工程塑料技术领域，具体涉及一种具有珠光幻彩效果的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料及其制备方法。
背景技术
聚苯乙烯(聚苯乙烯树脂)树脂玻璃化温度80～100℃，非晶态密度1.04～1.06克/立方厘米，熔融温度240℃，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃，但脆，低温易开裂。聚碳酸酯(聚碳酸酯树脂)树脂密度：1.18～1.22克/立方厘米，线膨胀率：3.8×10^-5cm/℃，热变形温度：135℃；无色透明，耐热，耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，但是它对缺口敏感，产品内应力大，熔融粘度高，流动性差，成型困难。
聚苯乙烯树脂和聚碳酸酯树脂、珠光粉为主要原料的共混物是一种重要的工程塑料合金，该合金为部分兼容、非晶/非晶体系。在聚碳酸酯树脂中加入聚苯乙烯树脂可以降低聚碳酸酯树脂粘流活化能，从而改善聚碳酸酯树脂的加工流动性，聚苯乙烯树脂在聚碳酸酯树脂中还可以起到刚性有机填料的作用；另外，聚碳酸酯树脂与聚苯乙烯树脂均为透明材料，二者折射率非常接近，因此聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金透明，具有良好的光学特性，在光线下呈现细腻珠光质感效果，用户还可以根据自身产品特点选择合适粒径大小珠光粉以呈现不同质感珠光闪烁效果。该组合物除了传统应用于手机、电脑外壳、电器接插件、汽车零部件、电子电器元件等方面外，璀璨的珠光闪烁效果也广泛应用于空调、冰箱等家电产品所采用，特别是由于其免喷漆环保工艺，越来越被家电厂商重视。
聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金组成对合金力学性能、热性能和加工性能影响较大，随着聚苯乙烯树脂含量的增加，聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂体系的流动性增加、硬度和冲击强度提高，而热变形温度下降。当聚苯乙烯树脂含量在某一值时候，冲击强度和熔体流动指数。因此选择合适的聚碳酸酯树脂和聚苯乙烯树脂配比，可以制得高性能的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金。另外，由于聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料在注塑过程中容易出现分层现象，而且聚苯乙烯树脂的加入会降低材料缺口冲击强度，所以相容剂、增韧剂的选择对聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂共混体系的性能有较大影响；同时，珠光粉在共混过程中容易被剪切，从而失去原有珠光效果，所以珠光粉粒径大小选择及加入方式对产品外观质量影响非常大。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种具有高抗冲击强度和珠光幻彩效果的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料及制备方法。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，原料配比按重量份计为：
为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：
根据本发明的一个实施方案，原料配比按重量份计为：
根据本发明的另一个实施方案，所述相容剂为环氧类高分子树脂。
根据本发明的另一个实施方案，所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物。
根据本发明的另一个实施方案，所述增韧剂为MBS类抗冲击改性剂。
根据本发明的另一个实施方案，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
根据本发明的另一个实施方案，所述丙烯酸甲酯的重量百分含量为5～45％，丁二烯的重量百分含量为10～40％，苯乙烯的重量百分含量为15～60％。
根据本发明的另一个实施方案，所述珠光颜料为珍珠银白色，粒径大小为5～100um。
本发明还可以是：
一种制备聚碳酸酯树脂与聚苯乙烯树脂合金材料的方法，它包括：
将聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂干燥3～6小时，然后与相容剂、增韧剂、珠光颜料在其熔点以上、热分解温度以下的温度进行高速搅拌充分混匀，最后由双螺杆挤出机进行共混，共混时主机螺杆转速450～550r/min，加料转速35～45r/min，加热温度段：1段为170～210℃，2段为170～210℃，3段为230～260℃，4段为220～250℃，5段为235～255℃，6段为235～255℃，7段为235～255℃，机头温度为210～230℃，熔体温度为220～240℃。
根据本发明的另一个实施方案，采用注塑成型：
料筒温度：一段为230～240℃，二段为240～250℃，三段为220～250℃，四段为200～235℃，五段为190～220℃；
注塑压力：一段为75～100MPa，二段为90～110MPa，三段为65～75MPa；
注塑速度：一段为23.25～32.55，二段为32.55～46.5，三段为23.25～32.55。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：
本发明的一种聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料及制备方法，合理地调节了合金材料中聚碳酸树脂和聚苯乙烯树脂的比例，加入的珠光粉可使聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料的珠光璀璨效果更明显，还具有环保性好、免喷漆等优点，符合家电制品外观要求；而加入的相容剂和增韧剂，可以显著改善合金材料的力学性能和抗冲击强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，原料配比按重量份计为：聚碳酸酯树脂为50～90份；聚苯乙烯树脂为10～50份；相容剂为1～10份；增韧剂为3～15份；珠光颜料为0.2～0.5份。
实施例2
一种聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，其原料配比按重量份计为：聚碳酸酯树脂为51～74份；聚苯乙烯树脂为8～45份；相容剂为1～8份；增韧剂为3～8份；珠光颜料为0.1～0.3份。
实施例3
一种聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，其原料配比按重量份计为：聚碳酸酯树脂为60份；聚苯乙烯树脂为20份；相容剂为6份；增韧剂为5份；珠光颜料为0.2份。
所述相容剂可以为环氧类高分子树脂，具体可为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物，添加量为3～5％，兼顾材料的刚性与韧性，不影响材料加工性能；其中侧链吊坠的环氧基团(GMA)含量为0.8～6.0％，具有极高的化学反应活性；还可用作扩链剂，热稳定剂。
所述增韧剂可以为MBS类抗冲击改性剂，具体可为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，丙烯酸甲酯的重量百分含量为5～45％，丁二烯的重量百分含量为10～40％，苯乙烯的重量百分含量为15～60％。
所述珠光颜料为珍珠银白色，粒径大小为5～100um，耐热温度为800℃。
实施例4
一种制备聚碳酸酯树脂与聚苯乙烯树脂合金材料的方法，它包括：
将聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂干燥3～6小时，然后与相容剂、增韧剂、珠光颜料在其熔点以上、热分解温度以下的温度进行高速搅拌充分混匀，最后由双螺杆挤出机进行共混，共混时主机螺杆转速450～550r/min，加料转速35～45r/min，加热温度段：1段为170～210℃，2段为170～210℃，3段为230～260℃，4段为220～250℃，5段为235～255℃，6段为235～255℃，7段为235～255℃，机头温度为210～230℃，熔体温度为220～240℃。
所述聚碳酸酯树脂热变形温度为105～160℃、聚苯乙烯树脂热变形温度为70～100℃。
聚碳酸酯树脂的熔体流动速率为300℃/1.2Kg，8.8-11g/10min、聚苯乙烯树脂的熔体流动速率为200℃/5Kg，2.3-4g/10min。
实施例5
珠光幻彩效果的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金的制备方法，具体为：
共混前，聚碳酸树脂、聚苯乙烯树脂需干燥，其中聚碳酸树脂干燥温度为100～120℃，聚苯乙烯树脂干燥温度为70～90℃，干燥时间3～6小时；
共混时，主机螺杆转速450～550r/min，加料转速35～45r/min。
以及上述珠光幻彩效果的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料注塑成型方法，具体为：料筒温度：一段/230～240℃，二段/240～250℃，三段/220～250℃，四段/200～235℃，五段/190～220℃；注塑压力：一段/75～100MPa，二段/90～110MPa，三段/65～75MPa；注塑速度：一段23.25～32.55，二段32.55～46.5，三段23.25～32.55。
实施例6
珠光幻彩效果的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金的制备与性能：
按照表1原料配方称取各种原料，其中聚碳酸树脂(300℃/1.2Kg的条件下，其熔融指数在8.8-11g/10min，折光率为1.522～1.590)，聚苯乙烯树脂(200℃/5Kg的条件下，其熔融指数在2.3-4g/10min，折光率为1.568～1.597)、相容剂(苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物)和增韧剂(丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其中丙烯酸甲酯的重量百分比含量为25％，丁二烯含量为15％，苯乙烯含量为50％)；在使用前聚碳酸树脂在120℃条件下干燥4小时；聚苯乙烯树脂在使用前于80℃条件下干燥4小时，将各种原料(包括辅料)加入高速混合机中高速混合2分钟，再低速出料。混匀后的材料经熔融造粒即得到聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金，产品性质检测数据见表2。熔融造粒条件为：主机螺杆转速500r/min，加料转速45r/min，加热温度段：1段/190℃，2段/190℃，3段/250℃，4段/240℃，5段/245℃，6段/245℃，7段/245℃，机头温度：220℃，熔体温度230℃。
实施例7
珠光幻彩效果的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金的制备与性能
本实施例的制备方法与实施例6相同，具体原料配比见表1；本实施例的产品按照国标进行测试，产品性能数据如表2所示。
对比例1～2的制备方法与实施例5相同，具体原料配比见表1；所得产品性能数据如表2所示。
表1 珠光幻彩效果的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金的原料及配比
单位：公斤
表1中，抗氧化剂为抗氧化剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)和抗氧化剂168的复配物(亚磷酸三(2·4-二叔丁基苯基)酯)，按重量比计抗氧剂1010：抗氧剂168＝3：1。
表2 珠光幻彩效果的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金的性能
本发明中，拉伸强度按照国标GB/T1040.2-2006进行测试；弯曲强度、弯曲模量按照国标GB/T9341-2000进行测试；悬臂梁缺口冲击强度按照国标GB/T1843-2008进行测试；熔体流动速率按照国标GB/T3682-2000进行测试；
从表2中可以看出，通过合理控制配方中各组分的比例和成分，加入一定量珠光粉、相容剂和增韧剂的情况下可以得到一种珠光幻彩效果的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金，从而以较低的成本通过共混改性的方法实现了环保免喷漆、高强度聚碳酸树脂/聚苯乙烯树脂合金材料的制备，该方法操作简单，所需原材料易得。但是，本发明保护范围不仅限于此，还包括在聚碳酸树脂/聚苯乙烯树脂合金材料中添加任何不同粒径的珠光颜料、着色剂等实现方式，都应该涵在本发明保护范围内。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，其特征在于原料配比按重量份计为：
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，其特征在于原料配比按重量份计为：
3.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，其特征在于所述相容剂为环氧类高分子树脂。
4.根据权利要求3所述的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，其特征在于所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物。
5.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，其特征在于所述增韧剂为MBS类抗冲击改性剂。
6.根据权利要求5所述的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，其特征在于所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
7.根据权利要求6所述的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，其特征在于所述丙烯酸甲酯的重量百分含量为5～45％，丁二烯的重量百分含量为10～40％，苯乙烯的重量百分含量为15～60％。
8.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，其特征在于所述珠光颜料为珍珠银白色，粒径大小为5～100um。
9.一种制备如权利要求1～8任一项聚碳酸酯树脂与聚苯乙烯树脂合金材料的方法，其特征在于它包括：
将聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂干燥3～6小时，然后与相容剂、增韧剂、珠光颜料在其熔点以上、热分解温度以下的温度进行高速搅拌充分混匀，最后由双螺杆挤出机进行共混，共混时主机螺杆转速450～550r/min，加料转速35～45r/min，加热温度段：1段为170～210℃，2段为170～210℃，3段为230～260℃，4段为220～250℃，5段为235～255℃，6段为235～255℃，7段为235～255℃，机头温度为210～230℃，熔体温度为220～240℃。
10.根据权利要求9所述的聚碳酸酯树脂/聚苯乙烯树脂合金材料，其特征在于还包括采用注塑成型：
料筒温度：一段为230～240℃，二段为240～250℃，三段为220～250℃，四段为200～235℃，五段为190～220℃；
注塑压力：一段为75～100MPa，二段为90～110MPa，三段为65～75MPa；
注塑速度：一段为23.25～32.55，二段为32.55～46.5，三段为23.25～32.55。
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