CN104693769A - Pc/pet合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PC/PET合金材料及其制备方法和应用，以质量份数计，包括25～60份的PC，20～40份的PET，10～25份的PETG，1～6份的相容剂，0.3～2份的抗氧剂，0.3～2份的润滑剂及0.05～0.3份的成核剂，其中，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或苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐的三元无规共聚物，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，成核剂为2，2'-亚甲基双(4，6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠。所述PC/PET合金材料性能稳定。此外，还提供了一种所述PC/PET合金材料的制备方法和应用。

Description

PC/PET合金材料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，特别涉及一种PC/PET合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
传统模内装饰工艺，采用的材料如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)和碳酸酯(PC)/ABS等，加工温度通常较低。如对产品的透明度有要求时，一般选用ABS或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料，但是ABS材料透光性差，PMMA材料强度差。
PC是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，无色透明，透光率达89％，耐热，抗冲击，强度及弹性系数高，成型收缩率低以及尺寸安定性良好，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。但是PC熔体粘度大，加工性能差、应力开裂及耐溶剂性能方面较差，限制了其使用范围。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是高度结晶性的聚合物，透明性良好，透光率达90％，耐蠕变，耐抗疲劳性，耐弱酸和有机溶剂，稳定性以及韧性良好。
PC与PET二者共混，既可保留PC的耐热性，又可改善PC的耐溶剂性和耐应力开裂性，并提高体系的流动性。然而PC与PET共混体系中两种组分结晶性能存在着巨大差异，相容性能欠佳，影响了共混体系的性能和应用。采用简单共混方法制备的合金虽然某些性能得到改善，但由于两相界面粘接性能不良，导致性能不稳定。
发明内容
基于此，提供一种性能稳定的PC/PET合金材料及其制备方法和应用。
一种PC/PET合金材料，以质量份数计，包括25～60份的PC，20～40份的PET，10～25份的PETG，1～6份的相容剂，0.3～2份的抗氧剂，0.3～2份的润滑剂及0.05～0.3份的成核剂，其中，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或苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐的三元无规共聚物，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，成核剂为2，2'-亚甲基双(4，6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠。
在其中一个实施例中，所述PC为双酚A芳香族聚碳酸酯，数均摩尔质量为18000～27000g/mol。
在其中一个实施例中，所述PETG中CHDM的质量分数在30％～40％；所述PETG的特性粘度为0.64dL/g～0.93dL/g。
一种上述的PC/PET合金材料的制备方法，包括以下步骤：
按照上述的质量份数称取各组分原料；
将所述PC、PET、PETG、相容剂、抗氧剂、润滑剂和成核剂进行预混合，得到预混合物；及
将所述预混合物挤出造粒，得到PC/PET合金材料。 
在其中一个实施例中，还包括原料的预处理步骤：将所述PC置于100～120℃，干燥4～12小时，PET置于70～90℃，干燥4～12小时，PETG置于60～80℃，干燥4～12小时，冷却。
在其中一个实施例中，将所述预混合物挤出造粒采用的装置为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机按照进料顺序分为一区至九区共九个区，一区是最先进料的区域，机头是最后进料的区域，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区225～235℃，二区255～265℃，三区255～265℃，四区255～265℃，五区235～245℃，六区235～245℃，七区235～245℃，八区235～255℃，九区235～245℃，机头235～245℃。
在其中一个实施例中，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区230℃，二区260℃，三区260℃，四区260℃，五区240℃，六区240℃，七区240℃，八区240℃，九区240℃，机头240℃。
在其中一个实施例中，双螺杆挤出机的转速为150～550rpm。
一种上述的PC/PET合金材料的在笔记本电脑外壳、手机外壳、电脑保护套和手机保护套中的应用。
所述PC/PET合金材料性能稳定，克服了采用简单共混方法制备的合金虽然 某些性能得到改善，但由于两相界面粘接性能不良，导致性能不稳定的问题。此外，还提供了一种所述PC/PET合金材料的制备方法和应用。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面对本发明进行更全面的描述。并给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
一种PC/PET合金材料，以质量份数计，包括25～60份的PC，20～40份的PET，10～25份的PETG，1～6份的相容剂，0.3～2份的抗氧剂，0.3～2份的润滑剂及0.05～0.3份的成核剂，其中，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或苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐的三元无规共聚物，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，所述成核剂为2，2'-亚甲基双(4，6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠。
优选地，PC为双酚A芳香族聚碳酸酯，数均摩尔质量为18000～27000g/mol。
进一步的，苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物的数均摩尔质量为60000～80000g/mol。
进一步的，苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐的三元无规共聚物的数均摩尔质量为70000～90000g/mol。
进一步的，受阻酚类抗氧剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚和四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的至少一种。
亚磷酸酯类抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双[2-甲基-4,6-二(1,1,-二甲基乙基)苯酚]磷酸乙基酯、四(2,4-二叔丁基八烷氧基-4,4-联苯基)磷酸酯和(2,4,6-三叔丁基苯基-2-丁基-2-乙基)-1,3-丙二醇亚磷酸酯中的至少一种。
优选地，PETG中CHDM(1，4-环己烷二甲醇)的质量分数在30％-40％；所述PETG的特性粘度为0.64dL/g～0.93dL/g。
PETG是一种非结晶性共聚酯。由于一定数量的乙二醇被CHDM所取代， 可预防结晶化，进而改善加工制造和透明度，因此其制品高度透明，具有突出的韧性和高抗冲击强度。在PC/PET共混体系中加入组分PETG，进一步改善共混物的性能，获得性能稳定的合金材料。
所述PC/PET合金材料的制备方法，包括以下步骤：
S100：按照上述的质量份数称取各组分原料。
特别地，还包括原料的预处理步骤：将所述PC置于100～120℃，干燥4～12小时，PET置于70～90℃，干燥4～12小时，PETG置于60～80℃，干燥4～12小时，冷却。
S200：将所述PC、PET、PETG、相容剂、抗氧剂、润滑剂和成核剂加入到高速搅拌机中进行预混合，得到预混合物。
S300：将所述预混合物挤出造粒，得到PC/PET合金材料。 
将所述预混合物挤出造粒采用的装置为双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机熔融，挤出造粒。在双螺杆挤出机按照进料顺序分为一区至九区共九个区，一区是最先进料的区域，机头是最后进料的区域。双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区225～235℃，二区255～265℃，三区255～265℃，四区255～265℃，五区235～245℃，六区235～245℃，七区235～245℃，八区235～245℃，九区235～245℃，机头235～245℃。
优选地，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区230℃，二区260℃，三区260℃，四区260℃，五区240℃，六区240℃，七区240℃，八区240℃，九区240℃，机头240℃。
特别地，双螺杆挤出机的转速为150～550rpm(rpm表示转/分钟)。
所述PC/PET合金材料的制备方法简单，操作方便，成本低。于双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，双螺杆挤出机按照进料顺序分为一区至九区共九个区，双螺杆挤出机各段的温度设定均低于265℃，因此PC/PET合金材料的制备方法为PC/PET合金材料的低温成型提供了一种途径，主要应用于模内装饰工艺。
上述的PC/PET合金材料应用于笔记本电脑外壳、手机外壳、电脑保护套和手机保护套。所述PC/PET合金材料因其性能稳定，应用于笔记本电脑外壳、手 机外壳、电脑保护套和手机保护套，具有防止笔记本电脑和手机损坏的作用。
所述PC/PET合金材料还可应用于医疗器械、化妆品包装、药品包装、油品包装、IT行业、汽车工业、电子电气、日用家电和文具行业等行业。
以下为具体实施例。
实施例1
将PC置于100℃，干燥4小时，将PET置于80℃，干燥4小时，将PETG置于60℃，干燥8小时，冷却。称取经过干燥预处理后的PC为60Kg，PET为20Kg和PETG为10Kg，称取苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物6Kg，双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚0.3Kg，季戊四醇硬脂酸酯0.3Kg，2，2'-亚甲基双(4，6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠0.05Kg，加入到高速搅拌机中进行预混合，得到混合好的预混合物。将混合好的预混合物置于双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区235℃，二区255℃，三区265℃，四区265℃，五区245℃，六区245℃，七区245℃，八区235℃，九区235℃，机头245℃，得到PC/PET合金材料。
对比实施例以及实施例2～3，实施方法与实施例1相同，具体参数及工艺参见表1：
表1
表1中，A代表苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物，B代表苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐的三元无规共聚物。
将表1中对比实施例以及实施例1～3制备得到的PET/PC合金材料进行性能测试。各指标具体测试方法如下：熔融指数按ASTM D1238熔融指数测试方法进行测试，缺口冲击强度按照ASTM D256缺口冲击强度测试方法进行测试，弯曲强度按ASTM D790弯曲强度测试方法进行测试，弯曲模量按ASTM D790弯曲模量测试方法进行测试，拉伸强度按ASTM D638拉伸强度测试方法进行测试，断裂伸长率按ASTM D638断裂伸长率测试方法进行测试，热变形温度按ASTM D648热变形温度测试方法进行测试，透光率按ASTM D1003透光率测试 方法进行测试。测试结果见上表。
从表1可以看出，本发明制备得到的PC/PET合金材料，与对比实施例相比，在弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度下降范围较小的情况下，PC/PET合金材料的熔融指数增大，高达38g/10min，说明的所述PC/PET合金材料加工流动性增强，加工性能良好；缺口冲击强度数值增大，高达860J/m，说明所述PC/PET合金材料的抗冲击能力增强；断裂伸长率增大，达到168％；透光率也增加，达到88.9％。
因此，所述PC/PET合金材料，加入组分PETG，进一步改善了共混物的性能，性能稳定，克服了PC和PET两相界面粘接性能不良，导致性能不稳定的问题。且所述PC/PET合金材料的透光率也增加，达到88.9％，因此特别适合产品有透明度的要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种PC/PET合金材料，其特征在于，以质量份数计，包括25～60份的PC，20～40份的PET，10～25份的PETG，1～6份的相容剂，0.3～2份的抗氧剂，0.3～2份的润滑剂及0.05～0.3份的成核剂，其中，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或苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐的三元无规共聚物，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，成核剂为2，2'-亚甲基双(4，6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠。
2.根据权利要求1所述的PC/PET合金材料，其特征在于，所述PC为双酚A芳香族聚碳酸酯，数均摩尔质量为18000～27000g/mol。
3.根据权利要求1所述的PC/PET合金材料，其特征在于，所述PETG中CHDM的质量分数在30％～40％；所述PETG的特性粘度为0.64dL/g～0.93dL/g。
4.一种如权利要求1所述的PC/PET合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照权利要求1的质量份数称取各组分原料；
将所述PC、PET、PETG、相容剂、抗氧剂、润滑剂和成核剂进行预混合，得到预混合物；及
将所述预混合物挤出造粒，得到PC/PET合金材料。
5.根据权利要求4所述的PC/PET合金材料的制备方法，其特征在于，还包括原料的预处理步骤：将所述PC置于100～120℃，干燥4～12小时，PET置于70～90℃，干燥4～12小时，PETG置于60～80℃，干燥4～12小时，冷却。
6.根据权利要求4所述的PC/PET合金材料的制备方法，其特征在于，将所述预混合物挤出造粒采用的装置为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机按照进料顺序分为一区至九区共九个区，一区是最先进料的区域，机头是最后进料的区域，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区225～235℃，二区255～265℃，三区255～265℃，四区255～265℃，五区235～245℃，六区235～245℃，七区235～245℃，八区235～245℃，九区235～245℃，机头235～245℃。
7.根据权利要求6所述的PC/PET合金材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区230℃，二区260℃，三区260℃，四区260℃，五区240℃，六区240℃，七区240℃，八区240℃，九区240℃，机头240℃。
8.根据权利要求6所述的PC/PET合金材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机的转速为150～550rpm。
9.一种如权利要求1所述的PC/PET合金材料在笔记本电脑外壳、手机外壳、电脑保护套和手机保护套中的应用。
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