CN104804398A - 高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物及其制备方法 - Google Patents

高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物及其制备方法，所述组合物包括以下重量份的各组分：聚碳酸酯30～85份，多芳基聚合物15～70份，增韧剂1～10份，酯交换抑制剂0.2～5份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂0.1～1份。本发明组合物的制备的方法简单易行，生产成本较低，利用多芳基聚合物高耐热高透明的自身优势，同时通过抑制聚碳酸酯的酯交换行为，改善材料的耐温性，从而提出了一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物及其制备方法；与市面已有的进口耐热聚碳酸酯类材料相比，耐热程度相当，可以满足更广大的市场需求。

Description

高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料共混成型技术领域，具体涉及一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)，顾名思义是一种主链含碳酸酯键的聚合物。人们常说的聚碳酸酯系芳香族聚碳酸酯，是具有优良综合性能的热塑性工程塑料。其大分子链中柔软的碳酸酯键与较具刚性的亚芳烷基交替结合，赋予其优异的冲击韧性、透明性、电绝缘性和尺寸稳定性等。因而，聚碳酸酯现已被广泛应用于电子电器及仪器设备、建材包装、光学介质、以及汽车工业等领域。尤其在现代汽车领域，用聚碳酸酯制成的汽车零部件具有重量轻、抗冲击性好、成本低、造型美观和节能环保等诸多优点。
而在某些特殊领域，后加工或是使用环境温度较高，如车灯材料在真空蒸镀时，局部温度最高可达到200℃以上；而由于现有的芳香族聚碳酸酯耐热性不够，在后加工时易出现产品表面鼓泡、雾斑、甚至剥离现象，材料力学性能有较明显降低，不能满足产品长期使用的需求。同时目前，在灯内反射网方面，采用不饱和聚酯团状模塑(BMC)材料，加工较为复杂，且回收利用率低；而在车灯装饰框方面，普通聚碳酸酯材料的耐热要求无法满足材料要求。因此，本发明正是基于这些，利用多芳基聚合物高耐热高透明的自身优势，同时通过抑制聚碳酸酯的酯交换行为，改善材料的耐温性，从而提出了一种高耐热灯罩用透明聚碳酸酯类组合物及其制备方法。
发明内容
本发明的目的就是针对于目前聚碳酸酯材料应用缺陷，提供一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物及其制备方法，具体为一种具有高耐热、高透明等诸多优点的聚碳酸酯类组合物。同时，本发明的另一目的在于提供该聚碳酸酯类组合物的制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
第一方面，本发明涉及一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物，所述聚碳酸酯类组合物包含以下重量份的各组分：
优选地，所述聚碳酸酯的水分含量低于0.02％，可有效防止加工过程中聚碳酸酯材料发生水解等副反应。
优选地，所述聚碳酸酯的相对分子量为17000～35000g/mol，玻璃化温度为145～160℃。此相对分子量范围和玻璃化转变温度范围的聚碳酸酯较适用于车灯制件注塑成型工艺和满足车灯用材料的耐热要求。
优选地，所述多芳基聚合物的玻璃化转变温度Tg＞185℃，热变形温度＞170℃，且材料透射率高，热稳定性和耐候性均较好。多芳基聚合物的玻璃化温度、热变形温度过低将无法有效的提高组合物的耐热性能。
优选地，所述增韧剂为核壳类增韧剂，其中，所述增韧剂的核部分为聚丁二烯橡胶及其共聚物，或聚丙烯酸酯橡胶及其共聚物；所述增韧剂的壳层部分为聚丙烯酸酯及其共聚物或苯乙烯-丙烯腈共聚物。
优选地，所述核壳类增韧剂的粒径为80～500nm，胶含量为40～70％；折射率为1.51～1.57。此粒径和胶含量范围内的增韧剂对组合物的实际增韧效果较好。
优选地，所述酯交换抑制剂为磷酸盐、亚磷酸盐、柠檬酸盐、十二烷基硫酸钠、水杨酸苯酯或磷酸三苯酯中的一种。
优选地，所述抗氧剂包括市售的抗氧剂245、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂PEP-8T或S9228中的一种或多种。
优选地，所述润滑剂包括液体石蜡、固体石蜡、硅烷聚合物、脂肪酸盐、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、甲撑双硬脂酸酰胺或N，N-乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸中的一种或多种。
第二方面，本发明提供一种所述高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物的制备方法，包括以下具体步骤：
S1、称取相应重量份数的所述聚碳酸酯类组合物各组分；
S2、将各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即制得所述高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物。
优选地，所述双螺杆挤出机的机筒温度为230～320℃，螺杆转速为300～800rmp。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明的方法简单易行，生产成本较低，利用多芳基聚合物高耐热高透明的自身优势，同时通过抑制聚碳酸酯的酯交换行为，改善材料的耐温性，从而提出了一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物及其制备方法；
与市面已有的进口耐热聚碳酸酯类材料相比，耐热程度相当，可以满足更广大的市场需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
对比例1
本对比例中聚碳酸酯类组合物的重量份组分比如表1所示，其中，聚碳酸酯选用日本帝人公司的热稳定较好的双酚A型聚碳酸酯L1225L；所选用的增韧剂为LG公司的核壳类增韧剂EM500；所选用的酯交换抑制剂为市售的无水磷酸二氢钠；所选用的抗氧剂为等重量比的抗氧剂245和S9228；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
对比例制备方法具体如下：
S01、按照如上所述的实施例1配方称取聚碳酸酯97份(质量份的组分，下同)、增韧剂3份、酯交换抑制剂0.3份、抗氧剂0.4份、润滑剂0.3份；
S02、将S01步骤中称取好的各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼作用下，控制双螺杆挤出机的机筒温度在230～320℃之间，螺杆转速在300～800rmp之间。将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得相应材料。
实施例1
本实施例中聚碳酸酯类组合物的重量份组分比如下表1所示，其中，聚碳酸酯选用日本帝人公司的热稳定较好的双酚A型聚碳酸酯L1225L；多芳基聚合物选用尤尼吉可株式会社的U-100，化学名字为1,3-Benzendicarboxylic acid,polymer with1,4-Benzendicarboxylic acid and 4,4-(1-methylethylidene)bisphenol。其1.80MPa下的热变形温度可达177℃。所选用的增韧剂为LG公司的核壳类增韧剂EM500；所选用的酯交换抑制剂为市售的无水磷酸二氢钠；所选用的抗氧剂为等重量比的抗氧剂245和S9228；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
制备方法具体如下：
S11、按照如上所述的实施例1配方称取聚碳酸酯30份(质量份的组分，下同)、多芳基聚合70份、增韧剂3份、酯交换抑制剂0.3份、抗氧剂0.4份、润滑剂0.3份；
S12、将S11步骤中称取好的各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼作用下，控制双螺杆挤出机的机筒温度在230～320℃之间，螺杆转速在300～800rmp之间。将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即制得一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物。
实施例2
本实施例中聚碳酸酯类组合物的重量份组分比如表1所示，材料使用组分同上述实施例1。
制备方法具体如下：
S21、按照如上所述的实施例1配方称取聚碳酸酯55份(质量份的组分，下同)、多芳基聚合物42份、增韧剂3份、酯交换抑制剂0.3份、抗氧剂0.4份、润滑剂0.3份；
S22、将S21步骤中称取好的各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼作用下，控制双螺杆挤出机的机筒温度在230～320℃之间，螺杆转速在300～800rmp之间。将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即制得一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物。
实施例3
本实施例中聚碳酸酯类组合物的重量份组分比如表1所示，材料使用组分同上述实施例1。
制备方法具体如下：
S31、按照如上所述的实施例1配方称取聚碳酸酯82份(质量份的组分，下同)、多芳基聚合物15份、增韧剂3份、酯交换抑制剂0.3份、抗氧剂0.4份、润滑剂0.3份；
S32、将S31步骤中称取好的各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼作用下，控制双螺杆挤出机的机筒温度在230～320℃之间，螺杆转速在300～800rmp之间。将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即制得一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物。
表1聚碳酸酯类组合物各组分及重量份组成
原料名称(重量份) 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
聚碳酸酯 30 55 82 97
多芳基聚合物 70 42 15 /
增韧剂 3 3 3 3
酯交换抑制剂 0.3 0.3 0.3 0.3
抗氧剂 0.4 0.4 0.4 0.4
润滑剂 0.3 0.3 0.3 0.3
将上述实施例1～3和对比例1所得材料注塑制样后，进行热变形温度和透光率测试，结果如表2所示：
表2实施例1～3和对比例1试样测试结果
*注：为B公司市售的进口高耐热聚碳酸酯。
由表2结果可知：通过本发明方法制备所得的聚碳酸酯类组合物的耐热性能明显高于普通的聚碳酸酯，如对比例1所示的日本帝人公司的双酚A型聚碳酸酯L1225L；如上表实施例1所得材料的HDT可达172.6℃，比普通聚碳酸酯的HDT要高出34.6％。与目前市售的进口超高耐热聚碳酸酯相比，其HDT提高了10℃以上。同时，所得组合物材料的透光率等其他性能都较为接近。此外，该组合物材料成本比目前市售的进口同类材料相比降低了10％。可以说，本发明的制备方法简单易行，生产成本低，与市面已有的进口耐热聚碳酸酯类材料相比，耐热程度更高，可以满足更广大的市场需求。
实施例4
本实施例中聚碳酸酯类组合物的重量份组分比如表1所示，其中，聚碳酸酯选用日本帝人公司的热稳定较好的双酚A型聚碳酸酯L1225L；多芳基聚合物选用尤尼吉可株式会社的P-1001或P-1001A中的一种，其1.80MPa下的热变形温度可达172℃。所选用的增韧剂为LG公司的核壳类增韧剂EM500；所选用的酯交换抑制剂为市售的无水磷酸二氢钠；所选用的抗氧剂为等重量比的抗氧剂245和S9228；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
制备方法具体如下：
S41、按照如上所述的实施例1配方称取聚碳酸酯35份(质量份的组分，下同)、多芳基聚合物62份、增韧剂3份、酯交换抑制剂0.2份、抗氧剂0.8份、润滑剂0.8份；
S42、将S41步骤中称取好的各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼作用下，控制双螺杆挤出机的机筒温度为230℃，螺杆转速为750rmp。将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即制得一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物。
实施例5
本实施例中聚碳酸酯类组合物的重量份组分比如表1所示，其中，聚碳酸酯选用日本帝人公司的热稳定较好的双酚A型聚碳酸酯L1225L；多芳基聚合物选用尤尼吉可株式会社的U-100，其1.80MPa下的热变形温度可达177℃。所选用的增韧剂为LG公司的核壳类增韧剂EM500；所选用的酯交换抑制剂为市售的无水磷酸二氢钠；所选用的抗氧剂为等重量比的抗氧剂245和S9228；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
制备方法具体如下：
S51、按照如上所述的实施例1配方称取聚碳酸酯35份(质量份的组分，下同)、多芳基聚合物62份、增韧剂3份、酯交换抑制剂1份、抗氧剂0.3份、润滑剂0.2份；
S52、将S51步骤中称取好的各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼作用下，控制双螺杆挤出机的机筒温度在260℃，螺杆转速在450rmp。将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即制得一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物。
实施例6
本实施例中聚碳酸酯类组合物的重量份组分比如表1所示，其中，聚碳酸酯选用日本帝人公司的热稳定较好的双酚A型聚碳酸酯L1225L；多芳基聚合物选用尤尼吉可株式会社的U-100，其1.80MPa下的热变形温度可达177℃。所选用的增韧剂为LG公司的核壳类增韧剂EM500；所选用的酯交换抑制剂为市售的无水磷酸二氢钠；所选用的抗氧剂为等重量比的抗氧剂245和S9228；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
制备方法具体如下：
S61、按照如上所述的实施例1配方称取聚碳酸酯35份(质量份的组分，下同)、多芳基聚合物65份、增韧剂1份、酯交换抑制剂3份、抗氧剂0.1份、润滑剂0.2份；
S62、将S61步骤中称取好的各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼作用下，控制双螺杆挤出机的机筒温度在290℃，螺杆转速在600rmp。将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即制得一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物。
实施例7
本实施例中聚碳酸酯类组合物的重量份组分比如表1所示，其中，聚碳酸酯选用日本帝人公司的热稳定较好的双酚A型聚碳酸酯L1225L；多芳基聚合物选用尤尼吉可株式会社的U-100，其1.80MPa下的热变形温度可达177℃。所选用的增韧剂为LG公司的核壳类增韧剂EM500；所选用的酯交换抑制剂为市售的无水磷酸二氢钠；所选用的抗氧剂为等重量比的抗氧剂245和S9228；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
制备方法具体如下：
S71、按照如上所述的实施例1配方称取聚碳酸酯35份(质量份的组分，下同)、多芳基聚合物65份、增韧剂10份、酯交换抑制剂0.5份、抗氧剂0.8份、润滑剂0.8份；
S72、将S71步骤中称取好的各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼作用下，控制双螺杆挤出机的机筒温度在310℃，螺杆转速在300rmp。将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即制得一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物。
表3实施例4～7试样测试结果
材料性能 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
HDT/℃(1.80MPa) 163.6 160.6 168.6 165.9
将上述实施例4～7所得材料注塑制样后，进行热变形温度测试，结果如表3所示：通过工艺条件的选择，有效控制加工过程中材料间的酯交换程度，从而可以制得耐热性能突出的聚碳酸酯类组合物。
实施例8
本实施例中聚碳酸酯类组合物的重量份组分包括有：聚碳酸酯选用日本帝人公司的热稳定更好但流动性稍差的聚碳酸酯L1250WP；多芳基聚合物选用尤尼吉可株式会社的P-1001，其1.80MPa下的热变形温度可达172℃。所选用的增韧剂为钟渊公司的核壳类增韧剂M521；所选用的酯交换抑制剂为市售的水杨酸三苯酯或磷酸三苯酯中的一种；所选用的抗氧剂为等重量比的抗氧剂245和S9228；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
制备方法具体如下：
S81、按照如上所述的实施例1配方称取聚碳酸酯40份(质量份的组分，下同)、多芳基聚合物60份、增韧剂2份、酯交换抑制剂2份、抗氧剂0.5份、润滑剂0.5份；
S82、将S81步骤中称取好的各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼作用下，控制双螺杆挤出机的机筒温度在230～320℃之间，螺杆转速在300～800rmp之间。将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即制得一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物。
本实施例中，多芳基聚合物选用尤尼吉可株式会社的P-1001或P-1001A中的一种均可。
实施例9
本实施例中聚碳酸酯类组合物的重量份组分包括有：聚碳酸酯选用日本帝人公司的热稳定更好但流动性稍差的聚碳酸酯L1250WP；多芳基聚合物选用尤尼吉可株式会社的P-1001A中的一种，其1.80MPa下的热变形温度可达172℃。所选用的增韧剂为LG公司的核壳类增韧剂EM500；所选用的酯交换抑制剂为市售的无水磷酸二氢钠；所选用的抗氧剂为等重量比的抗氧剂1010和PEP-8T；润滑剂为市售的硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种。
制备方法具体如下：
S91、按照如上所述的实施例1配方称取聚碳酸酯30份(质量份的组分，下同)、多芳基聚合物70份、增韧剂2份、酯交换抑制剂2份、抗氧剂0.8份、润滑剂0.8份；
S92、将S91步骤中称取好的各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼作用下，控制双螺杆挤出机的机筒温度在230～320℃之间，螺杆转速在300～800rmp之间。将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即制得一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物。
本实施例中，多芳基聚合物选用尤尼吉可株式会社的P-1001或P-1001A中的一种均可。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯类组合物包含以下重量份的各组分：
2.根据权利要求1所述的高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯的水分含量低于0.02％。
3.根据权利要求1所述的高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯的相对分子量为17000～35000g/mol，玻璃化温度为145～160℃。
4.根据权利要求1所述的高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物，其特征在于，所述多芳基聚合物的玻璃化转变温度Tg＞185℃，热变形温度＞170℃。
5.根据权利要求1所述的高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物，其特征在于，所述增韧剂为核壳类增韧剂，其中，所述增韧剂的核部分为聚丁二烯橡胶及其共聚物，或聚丙烯酸酯橡胶及其共聚物；所述增韧剂的壳层部分为聚丙烯酸酯及其共聚物或苯乙烯-丙烯腈共聚物。
6.根据权利要求1或5所述的高耐热.车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物，其特征在于，所述核壳类增韧剂的粒径为80～500nm，胶含量为40～70％；折射率为1.51～1.57。
7.根据权利要求1所述的高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物，其特征在于，所述酯交换抑制剂为磷酸盐、亚磷酸盐、柠檬酸盐、十二烷基硫酸钠、水杨酸苯酯或磷酸三苯酯中的一种。
8.根据权利要求1所述的高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂PEP-8T或S9228中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物，其特征在于，所述润滑剂包括液体石蜡、固体石蜡、硅烷聚合物、脂肪酸盐、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、甲撑双硬脂酸酰胺或N，N-乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸中的一种或多种。
10.一种根据权利要求1所述的高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1、称取相应重量份数的所述聚碳酸酯类组合物各组分；
S2、将各组分依次加入高速搅拌机内混合均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化复合，然后经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即制得所述高耐热车灯用高透明度聚碳酸酯类组合物；
所述双螺杆挤出机的机筒温度为230～320℃，螺杆转速为300～800rmp。
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