CN104927335A - 一种高韧性高耐热pc/pbt树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

一种高韧性高耐热pc/pbt树脂组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物及其制备方法，该组合物包括以下组分及含量：PC：50-70份；PBT：15-30份；PET：5-15份；MBS：0-5份；功能助剂一：0.5～5份；功能助剂二：0.5～2份，和其他加工助剂。制备方法包括以下步骤：将PC与功能助剂一经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒一；将PBT、PBT与功能助剂二经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒二；再将母粒一、母粒二与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。本发明优点在于：利用本发明制备的树脂组合物综合性能优异，尤其具有较高的低温缺口冲击韧性和耐热性能。

Description

一种高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及高分子材料加工技术领域，具体地说，是一种高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物及其制备方法。
【背景技术】
聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)的热塑性树脂组合物具有很高的实用前景，既可以弥补PC熔体粘度大、流动性差、耐溶剂性能差等不足，又能改善PBT耐冲击性能低和高温刚性差等缺陷。PC/PBT树脂组合物兼具PC树脂的冲击韧性和PBT树脂的耐溶剂性，可以广泛地应用在汽车工程、电子电气工程、运动和休闲用品领域。
但是，要想获得综合性能优异的PC/PBT树脂组合物存在不稳定性。由于PC分子链端具有-OH基团，PBT分子链链端具有-OH和-COOH基团，PC和PBT在熔融共混时很容易发生酯交换反应和醇解酸解等副反应。如何合理地控制PC和PBT之间的酯交换反应是制备高性能PC/PBT树脂组合物的关键。中国专利文献CN103772934公开了通过添加PET树脂制备高抗冲、高耐热PC/PBT/PET合金材料的制备方法，但是此方法中PET添加份数过多，PET结晶速率很慢，必然会引起脱模困难、成型周期长等加工问题，而且耐热性能仍然较低，HDT≈100℃！但是关于一种能够大幅度提升PC/PBT树脂组合物的综合性能，尤其是低温缺口冲击韧性和耐热性能的高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物及其制备方法，目前还未见报道。
【发明内容】
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物。
本发明的第二个目的是，提供一种高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物，所述的PC/PBT树脂组合物包含以下重量份的原料组分：
(a)聚碳酸酯树脂：50～70份；
(b)聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂：15～30份；
(c)聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂：5～15份；
(d)甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物：0～5份；
(e)功能助剂一：0.5～5份；
(f)功能助剂二：0.5～2份；
(g)其他加工助剂：0.5～1份；
所述的PC/PBT树脂组合物的制备方法为：将聚碳酸酯树脂与功能助剂一经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒一；将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂与功能助剂二经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒二；再将母粒一、母粒二与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。
优选的，所述的功能助剂一是带反应性官能团的核壳型ACR类增韧剂。
优选的，所述的带反应性官能团的核壳型ACR类增韧剂是ACR-GMA。
优选的，所述的功能助剂二是带反应性官能团的直链型增韧剂。
优选的，所述的带反应性官能团的直链型增韧剂是E-MA-GMA。
优选的，所述的其他加工助剂包括酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂。
为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：一种高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取以下重量份的原料组分：聚碳酸酯树脂：50～70份；聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂：15～30份；聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂：5～15份；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物：0～5份；功能助剂一：0.5～5份；功能助剂二：0.5～2份；其他加工助剂：0.5～1份；
(2)将聚碳酸酯树脂与功能助剂一经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒一；将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂与功能助剂二经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒二；再将母粒一、母粒二与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。
优选的，所述的功能助剂一是带反应性官能团的核壳型ACR类增韧剂，所述的功能助剂二是带反应性官能团的直链型增韧剂。
优选的，所述的带反应性官能团的核壳型ACR类增韧剂是ACR-GMA，所述的带反应性官能团的直链型增韧剂是E-MA-GMA。
优选的，所述的其他加工助剂包括酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂。
本发明优点在于：
本发明通过先用反应性官能团把PC和PBT的端-OH基和端-COOH基先进行反应封端，同时复配少量的PET树脂，可以大幅度提升PC/PBT树脂组合物的综合性能，尤其是低温缺口冲击韧性和耐热性能。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
本发明提供一种高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物，包含以下重量份的原料组分：
(a)聚碳酸酯(PC)树脂：50～70份；
(b)聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT)：15～30份；
(c)聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)：5～15份；
(d)甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)：0～5份；
(e)功能助剂一：0.5～5份；
(f)功能助剂二：0.5～2份；
(g)其他加工助剂：0.5～1份；
需要说明的是，所述的PC/PBT树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：将PC与功能助剂一经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒一；将PBT、PET与功能助剂二经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒二；再将母粒一、母粒二与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。
所述的功能助剂一是带反应性官能团的核壳型ACR类增韧剂，优选ACR-GMA。
所述的功能助剂二是带反应性官能团的直链型增韧剂，优选E-MA-GMA。
所述的其他加工助剂包括酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂。
实施例1原料组成
聚碳酸酯(PC)树脂：50份；
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂：30份；
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂：10份；
甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)共聚物：5份；
功能助剂一：3份；
功能助剂二：2份；
其他加工助剂：0.5份；
实施例2原料组成
聚碳酸酯(PC)树脂：70份；
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂：15份；
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂：5份；
甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)共聚物：3份；
功能助剂一：5份；
功能助剂二：2份；
其他加工助剂：1份。
实施例3原料组成
聚碳酸酯(PC)树脂：60份；
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂：20份；
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂：15份；
功能助剂一：4.5份；
功能助剂二：0.5份；
其他加工助剂：1份。
实施例4原料组成
聚碳酸酯(PC)树脂：62份；
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂：25份；
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂：8份；
甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)共聚物：4.5份；
功能助剂一：0.5份；
功能助剂二：1份；
其他加工助剂：0.5份。
需要说明的是，以上实施例1-4和以下对比例1-3中的聚碳酸酯选用湖南石化的PC-1100，数均分子量为≈25000g/mol。MI(300℃×1.2kg)＝10g/10min；
本聚对苯二甲酸丁二醇酯选用仪征化纤的PBT GX121，特性粘度是0.98dl/gr；
聚对苯二甲酸乙二醇酯选用金山石化特性粘度是0.85dl/gr的PET；
甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物选用LG化学MBS EM500，粒径≈300nm，胶量≈70％；
功能助剂一选用ROHM HAAS的ACR-GMA EXL2314，GMA的接枝率≈1％；
功能助剂二选用Arkema的E-MA-GMA LOTADER AX8900，GMA的接枝率≈8％；
其他加工助剂包括酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂。
实施例5制备方法
本发明的PC/PBT树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)原材料干燥：首先将PC、PBT和PET放置于100℃的烘箱中干燥4h以上，除去水分；
(2)制备母粒一：将PC、ACR-GMA、抗氧剂、润滑剂先预混5～10分钟，将混好的原材料经双螺杆挤出机熔融挤出、造粒。双螺杆挤出机的工艺设置为：进料段温度为180-200℃、塑化段温度为220-240℃、均化段温度为210-230℃；螺杆转速为300-600rpm；
(3)制备母粒二：将PBT、PET、E-MA-GMA、抗氧剂、润滑剂先预混5～10分钟，将混好的原材料经双螺杆挤出机熔融挤出、造粒。双螺杆挤出机的工艺设置为：进料段温度为180-200℃、塑化段温度为210-230℃、均化段温度为210-220℃；螺杆转速为300-600rpm；
(4)制备树脂组合物：将母粒一、母粒二、MBS、酯交换抑制剂、抗氧剂、润滑剂先预混5～10分钟，将混好的原材料经双螺杆挤出机熔融挤出、造粒。双螺杆挤出机的工艺设置为：进料段温度为180-200℃、塑化段温度为220-240℃、均化段温度为210-230℃；螺杆转速为300-600rpm。
对比例1
聚碳酸酯(PC)树脂：62份；
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂：25份；
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂：8份；
甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)共聚物：6份。
本发明的对比例1是为了对比功能助剂一和功能助剂二对PC和PBT的端-OH和端-COOH的封端作用，本发明对比例1中PC/PBT树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)原材料干燥：首先将PC、PBT和PET放置于100℃的烘箱中干燥4h以上，除去水分；
(2)制备树脂组合物：将PC、PBT、PET、MBS、酯交换抑制剂、抗氧剂、润滑剂先预混5～10分钟，将混好的原材料经双螺杆挤出机熔融挤出、造粒。双螺杆挤出机的工艺设置为：进料段温度为180-200℃、塑化段温度为220-240℃、均化段温度为220-240℃；螺杆转速为300-600rpm。
对比例2
聚碳酸酯(PC)树脂：62份；
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂：25份；
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂：8份；
甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)共聚物：4.5份。
本发明的对比例2是为了对比功能助剂一和功能助剂二预先制备母粒进行封端作用的重要性，本发明对比例2中PC/PBT树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)原材料干燥：首先将PC、PBT和PET放置于100℃的烘箱中干燥4h以上，除去水分；
(2)制备树脂组合物：将PC、PBT、PET、MBS、功能助剂1、功能助剂2、酯交换抑制剂、抗氧剂、润滑剂先预混5～10分钟，将混好的原材料经双螺杆挤出机熔融挤出、造粒。双螺杆挤出机的工艺设置为：进料段温度为180-200℃、塑化段温度为220-240℃、均化段温度为220-240℃；螺杆转速为300-600rpm。
对比例3
聚碳酸酯(PC)树脂：60份；
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂：35份；
功能助剂一：4.5份；
功能助剂二：0.5份。
本发明的对比例3是为了对比复配PET的作用，本发明对比例3的PC/PBT树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)原材料干燥：首先将PC、PBT放置于100℃的烘箱中干燥4h以上，除去水分；
(2)制备树脂组合物：将PC、PBT、MBS、功能助剂1、功能助剂2、酯交换抑制剂、抗氧剂、润滑剂先预混5～10分钟，将混好的原材料经双螺杆挤出机熔融挤出、造粒。双螺杆挤出机的工艺设置为：进料段温度为180-200℃、塑化段温度为220-240℃、均化段温度为220-240℃；螺杆转速为300-600rpm。
实施例6性能评价方式及其实施标准
将制备的树脂组合物放置于100℃的烘箱中干燥4h以上，除去水分；然后进行注射成型制备样品。物性测试遵循如下试验方法：基于ASTM D-256标准测定常温(23℃)和低温(-30℃)1/8"Izod缺口冲击强度；基于ASTM D-648标准测定1.82MPa的热变形温度。
实施例1～4和对比例1～3的原料重量份数及其制备的树脂组合物的性能列于下表1。
表1
从实施例1～4的实验结果可以看出，依据本发明制备的PC/PBT热塑性树脂组合物，具有优异的缺口冲击性能和热性能。
将实施例4与对比例1相比较，利用功能助剂一和功能助剂二对PC和PBT的端-OH和端-COOH先进行封端作用，可以明显改善PC/PBT树脂组合物的低温缺口冲击性能和耐热性能；将实施例4和对比例2相比较，在PC与PBT进行熔融共混之前预先制备母粒对PC和PBT先进行封端作用很有必要；将实施例4和对比例3相比较，PC/PBT树脂组合物中复配少量的PET可以大幅改善组合物的缺口冲击韧性和耐热性。
本发明首先从材料属性出发，通过利用带反应性官能团的增韧剂对原材料PC和PBT中的端-OH和端-COOH的分别进行反应封端，减少PC和PBT树脂组合物中的酯交换反应；再结合复配少量的PET树脂进一步减少PC和PBT的酯交换反应程度，最终达到PC/PBT树脂组合物综合性能，尤其是低温缺口冲击性能和耐热性能的提升，1/8"Izod缺口冲击强度≥500J/m以上，HDT(1.82MPa)≥110℃以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的PC/PBT树脂组合物包含以下重量份的原料组分：
(a)聚碳酸酯树脂：50～70份；
(b)聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂：15～30份；
(c)聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂：5～15份；
(d)甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物：0～5份；
(e)功能助剂一：0.5～5份；
(f)功能助剂二：0.5～2份；
(g)其他加工助剂：0.5～1份；
所述的PC/PBT树脂组合物的制备方法为：将聚碳酸酯树脂与功能助剂一经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒一；将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂与功能助剂二经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒二；再将母粒一、母粒二与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。
2.根据权利要求1所述的PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的功能助剂一是带反应性官能团的核壳型ACR类增韧剂。
3.根据权利要求2所述的PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的带反应性官能团的核壳型ACR类增韧剂是ACR-GMA。
4.根据权利要求1所述的PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的功能助剂二是带反应性官能团的直链型增韧剂。
5.根据权利要求4所述的PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的带反应性官能团的直链型增韧剂是E-MA-GMA。
6.根据权利要求1所述的PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的其他加工助剂包括酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂。
7.一种高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取以下重量份的原料组分：聚碳酸酯树脂：50～70份；聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂：15～30份；聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂：5～15份；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物：0～5份；功能助剂一：0.5～5份；功能助剂二：0.5～2份；其他加工助剂：0.5～1份；
(2)将聚碳酸酯树脂与功能助剂一经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒一；将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂与功能助剂二经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备母粒二；再将母粒一、母粒二与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。
8.根据权利要求7所述的PC/PBT树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述的功能助剂一是带反应性官能团的核壳型ACR类增韧剂，所述的功能助剂二是带反应性官能团的直链型增韧剂。
9.根据权利要求8所述的PC/PBT树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述的带反应性官能团的核壳型ACR类增韧剂是ACR-GMA，所述的带反应性官能团的直链型增韧剂是E-MA-GMA。
10.根据权利要求7所述的PC/PBT树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述的其他加工助剂包括酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂。
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