CN105176045B - 一种耐热稳定性突出的pc/pa合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料及其制备方法；包括以下重量份含量的组分：PC树脂60‑85，PA树脂15‑30，增韧剂1‑8，相容剂1‑8，酯交换抑制剂0.1‑1，抗氧剂0.1‑1，润滑剂0.1‑1。所述PC/PA合金的制备方法如下：将上述原材料加入混合搅拌机中预混5‑10min，然后将预混料从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，在230‑280℃的熔融温度下挤出，螺杆挤出机转速为350‑550rpm，过水冷却造粒，即得产品。与现有技术相比，本发明通过相容剂的添加，促进PC和PA树脂两者间的相容，以及对较为敏感的PC分子链起到封端作用；同时酯交换抑制剂有效控制了挤出过程中PC和PA的水热降解，抑制了低分子聚合物的产生，从而可获得一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料及其制备方法。
背景技术
人们常说的聚碳酸酯系芳香族聚碳酸酯(PC)，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、高耐热等。尼龙(Nylon)，中文名聚酰胺，英文简称PA，是分子主链上含有重复酰胺基团-[NHCO]-的热塑性树脂的总称；它结晶度高、熔点明显；表面硬度大、耐磨耗、刚性突出。因此，理想的PC/PA合金兼有PC和PA树脂的优点，一方面合金可以提高PC材料的刚性和耐化学品性，另一方面可以降低PC的熔体强度，改善加工成型性能；同时合金可以提高PA树脂的韧性和耐热稳定性等。
但目前对于PC/PA合金的研究报告并不多，主要是由于PA含有大量极性的酰胺基团且自身极易吸水，因此在与PC树脂共混挤出成型的过程中易导致其引发自身水热氧降解以及酯交换反应的发生，产生部分低聚物，从而大大影响材料的成型热稳定性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料，其特征在于，包括以下重量份含量的组分：PC树脂60-85，PA树脂15-30，增韧剂1-8，相容剂1-8，酯交换抑制剂0.1-1，抗氧剂0.1-1，润滑剂0.1-1。
所述的PC树脂的分子量为16000-30000g/mol，其玻璃化温度为140-150℃，所述的聚碳酸酯的含量优选65-80重量份。
所述的PA树脂包括氨基羧酸，内酰胺，二胺与二羧酸的盐以及聚酰胺化合物中的一种或几种；所述的聚酰胺化合物是己内酰胺、12氨基十二烷酸，或己二胺己二酸盐的一种或共混物。
所述的增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯或丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或者乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐等的一种或几种的组合物。
所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐等带有活性官能团的一种嵌断共聚物。
所述的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。
所述的抗氧剂为酚类和/或亚磷酸酯类化合物，包括二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种的混合物。
所述的润滑剂包括液体固体石蜡、硬脂酸酰盐、硅烷聚合物、脂肪酸盐、甲撑双硬脂酸酰胺或季戊四醇硬脂酸中的一种。
一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将PC树脂、PA树脂、增韧剂、相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中预混5-10min，然后将预混料从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，在230-280℃的熔融温度下挤出，螺杆挤出机转速为350-550rpm，过水冷却造粒，即得产品。
与现有技术相比，本发明通过带有马来酸酐或环氧活性官能团的相容剂添加，既与PC分子链结构中的酯基有很好的反应活性，又与PA树脂极性的酰胺键有一定相容作用，因而有效促进了PC和PA树脂两者间的相容性，以及对较为敏感的PC分子链起到封端作用。同时酯交换抑制剂的添加，利用其磷酸酯类分子结构中的孤对电子与极性较强的酰胺键结构络合，也一定程度上控制了PC分子链端基的反应活性，有效抑制基材的酯交换反应和热氧降解，抑制了低分子聚合物的产生，从而可获得一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例及对比例中的PC树脂选用三洋化成的双酚A型聚碳酸酯Trirex3025、分子量在21000-24000g/mol左右，PA树脂选用日本东丽中等粘度的PA61017，增韧剂选用增韧剂的粒径为80～550nm，胶含量为50％～80％，具体是用产于LG的EM 500、钟渊的M521、罗门哈斯的EXL-2620的一种，相容剂为自制的SAN接枝MAH或者GMA活性官能团的嵌断共聚物，活性官能团含量在1％-5％，酯交换抑制剂为市售的无水磷酸二氢钠，抗氧剂为Ciba公司的Irganox 1076和Irganox 245、其重量比为1：1，润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
对比例1
一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC：70，PA：22，增韧剂：5，酯交换抑制剂0.5，抗氧剂0.3，润滑剂0.3。
(2)将原材料在混合搅拌机中预混5-10min，从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，在250℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，优选剪切较弱的螺杆组合和严格控制挤出过程的真空度，经过熔融挤出，造粒即得到对应产品。
对比例2
一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC：70，PA：22，增韧剂：5，相容剂：3，抗氧剂0.3，润滑剂0.3。
(2)将原材料在混合搅拌机中预混5-10min，从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，在250℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，优选剪切较弱的螺杆组合和严格控制挤出过程的真空度，经过熔融挤出，造粒即得到对应产品。
实施例1
一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC：70，PA：22，增韧剂：5，相容剂：3，酯交换抑制剂0.5，抗氧剂0.3，润滑剂0.3。
(2)将原材料在混合搅拌机中预混5-10min，从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，在250℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，优选剪切较弱的螺杆组合和严格控制挤出过程的真空度，经过熔融挤出，造粒即得到对应产品。
实施例2
一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC：60，PA：30，增韧剂：3，相容剂：7，酯交换抑制剂0.3，抗氧剂0.3，润滑剂0.3。
(2)将原材料在混合搅拌机中预混5-10min，从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，在250℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，优选剪切较弱的螺杆组合和严格控制挤出过程的真空度，经过熔融挤出，造粒即得到对应产品。
实施例3
一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC：85，PA：15，增韧剂：1，相容剂：2，酯交换抑制剂0.5，抗氧剂0.3，润滑剂0.3。
(2)将原材料在混合搅拌机中预混5-10min，从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，在250℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，优选剪切较弱的螺杆组合和严格控制挤出过程的真空度，经过熔融挤出，造粒即得到对应产品。
具体实施效果
制备样条和样板前，需充分干燥粒子，制备样条后放置24h后测试。使用常规注塑机进行各类测试样条和色板的注射。Charpy冲击强度按照ISO 179标准进行，温度为23℃，摆锤能量为4J；维卡软化温度按照ISO 306(B50)标准进行；热稳定性能测试如下：注塑高光色板，尺寸为100*100*3mm，在注塑机中260℃停留10min，15min，观察样板表面银丝等变化。
表1 实施例1-3及对比例1-2产品测试结果
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| Charpy缺口冲击(KJ/m2) | 59 | 52 | 62 | 36 | 45 |
| 维卡软化温度(℃) | 126 | 117 | 132 | 122 | 124 |
| 热停留样板(10min) | 无银丝 | 〇 | 〇 | ●〇 | ● |
| 热停留样板(15min) | ● | ● | ● | ●●〇 | ●● |
注：●越多表示表面银丝越多
由表1的结果可知：无论是对比例1相容剂的添加还是对比例2中酯交换抑制剂的选择，都会对获得的PC/PA材料的冲击和材料的热稳定性能有较明显的影响，其中相容剂可促进PC和PA树脂两者间的相容，以及对较为敏感的PC分子链起到封端作用更为明显；当然，我们也不能忽略酯交换抑制剂对挤出过程中材料水热降解控制作用。
实施例4
一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料的制备方法，包括如下步骤：将PC树脂60，PA树脂30，增韧剂8，相容剂8，酯交换抑制剂1，抗氧剂1，润滑剂1，加入混合搅拌机中预混5-10min，然后将预混料从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，在230℃的熔融温度下挤出，螺杆挤出机转速为550rpm，过水冷却造粒，即得产品。
实施例5
一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料的制备方法，包括如下步骤：将PC树脂85，PA树脂15，增韧剂1，相容剂1，酯交换抑制剂0.1，抗氧剂0.1，润滑剂0.1，加入混合搅拌机中预混5-10min，然后将预混料从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，在280℃的熔融温度下挤出，螺杆挤出机转速为350rpm，过水冷却造粒，即得产品。
以上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。
Claims (5)
1.一种耐热稳定性突出的PC/PA合金材料，其特征在于，包括以下重量份含量的组分：PC树脂65-80，PA树脂15-30，增韧剂1-8，相容剂1-8，酯交换抑制剂0.1-1，抗氧剂0.1-1，润滑剂0.1-1；
所述的PC树脂的分子量为16000-30000g/mol，其玻璃化温度为140-150℃；
所述的PA树脂为聚酰胺化合物，该聚酰胺化合物是己内酰胺、12-氨基十二烷酸，或己二胺己二酸盐的一种或共混物；
所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐中的一种嵌段共聚物；
所述的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。
2.根据权利要求1所述的耐热稳定性突出的PC/PA合金材料，其特征在于，所述的增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯或丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或者乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐的一种或几种的组合物。
3.根据权利要求1所述的耐热稳定性突出的PC/PA合金材料，其特征在于，所述的抗氧剂为酚类和/或亚磷酸酯类化合物，包括二缩三乙二醇双[β−(3−叔丁基−4−羟基−5−甲基苯基)丙酸酯]、四[β−(3，5−二叔丁基4−羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4−二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的耐热稳定性突出的PC/PA合金材料，其特征在于，所述的润滑剂包括液体固体石蜡、硬脂酸酰盐、硅烷聚合物、脂肪酸盐、甲撑双硬脂酸酰胺或季戊四醇硬脂酸中的一种。
5.一种如权利要求1所述的耐热稳定性突出的PC/PA合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将PC树脂、PA树脂、增韧剂、相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中预混5-10min，然后将预混料从主喂料口加入到双螺杆挤出机中，在230-280℃的熔融温度下挤出，螺杆挤出机转速为350-550rpm，过水冷却造粒，即得产品。
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