CN105419292A - 一种高韧性pc/pbt合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高韧性PC/PBT合金材料及其制备方法，包括以下重量份的组分：PC树脂40～90份，PBT树脂10～50份，含活性官能团增韧剂1～5份，增韧剂0～5份，抗氧剂0.1～1份及润滑剂0.1～1份；首先将PBT树脂与含活性基团增韧剂置于双螺杆挤出机中造粒成PBT增韧母粒，然后将PBT增韧母粒与其他组分加入混合搅拌机中，充分混合后，再置于双螺杆挤出机中造粒，得到增韧PC/PBT产品。与现有技术相比，本发明所得PC/PBT产品，通过对PBT树脂增韧，从而大大提高产品的高速冲击韧性以及低温冲击韧性。

Description

一种高韧性PC/PBT合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种高韧性PC/PBT合金材料及其制备方法。
背景技术
由于高分子材料韧性普遍偏低，尤其是在低温环境或高速条件下，这在一定的程度上限制了高分子材料在安全领域的应用，因此各种增韧聚合物的方法也相继被发现，其中橡胶粒子增韧是增韧高分子材料以效果最好而在高分子材料工业应用最为广泛。
PC/PBT是一种韧性较好的高分子合金，被广泛应用于保险杠以及吸能块等部件上。但是目前增韧PC/PBT的方法都是增韧PC相为主，且材料的韧性还需要进一步提高以扩大其应用范围。如果利用橡胶增韧对应变速率比较敏感的PBT，PC/PBT的韧性会大大提高。因此有必要开发出利用增韧PBT相的一种高韧性PC/PBT合金材料的制备方法。
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高速冲击韧性以及低温冲击韧性都非常优良的高韧性PC/PBT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：一种高韧性PC/PBT合金材料，包括以下重量份的组分：PC树脂40～90份，PBT树脂10～50份，含活性官能团增韧剂1～5份，增韧剂0～5份，抗氧剂0.1～1份及润滑剂0.1～1份，该高韧性PC/PBT合金材料提高韧性的方法为通过增韧应变速率比较敏感的PBT来改善材料韧性，增韧应变速率比较敏感的PBT为利用PBT端基与含有活性基团增韧剂反应使增韧剂处于PBT相，从而达到增韧PBT的目的。
所述的PC树脂为水分含量低于0.02％的双酚A型聚碳酸酯。
所述的PC树脂优选相对分子质量为15000～28000，玻璃化转变温度为150～170℃的双酚A型聚碳酸酯。
所述的PBT树脂的粘度为0.8～1.2，所述的增韧应变速率比较敏感的PBT为利用PBT端基与含有活性基团增韧剂反应使增韧剂处于PBT相，从而达到增韧PBT的目的。
所述的含活性官能团增韧剂包括ABS、MBS或ACR增韧剂接枝活性基团，或者EMA-g-GMA，EMA-g-MAH；所述的活性基团包括马来酸酐、反丁烯二酸、丙烯酸缩水甘油酯或环氧基团。活性基团增韧剂必须先与PBT共混制备PBT增韧母粒，然后与其他组分一起共混挤出。
所述的增韧剂包括ABS、MBS或ACR类增韧剂。
所述的近抗氧剂包括四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯或三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种。
所述的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-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种。
一种如上所述的高韧性PC/PBT合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份备料：
(2)按照步骤(1)中各组分的重量份，首先将PBT树脂与含活性基团增韧剂置于双螺杆挤出机中造粒成PBT增韧母粒，然后将PBT增韧母粒与其他组分加入混合搅拌机中，充分混合后，再置于双螺杆挤出机中造粒，得到增韧PC/PBT产品。
所述的PBT增韧母粒制备过程控制双螺杆挤出机的温度为180～230℃，制备增韧PC/PBT产品时控制双螺杆挤出机的温度为220～280℃，转速为300～1000r/min；
所述的双螺杆挤出机的螺杆为同向双螺杆，该同向双螺杆的长径比>30。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：通过含有活性基团的增韧剂预先与PBT通过化学反应将增韧剂固定在PBT相中，从而通过增韧剂增韧对应变速率比较敏感的PBT。通过改变PBT对应变速率的影响，从而大大提高材料的高速冲击韧性以及低温冲击韧性。
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。
下面实施例和对比例中所述的PC树脂为水分含量低于0.02％，相对分子质量为15000～20000，玻璃化转变温度为150～170℃的双酚A型聚碳酸酯；所述的PBT树脂优选粘度为0.8～1.2；所述的增韧剂包括ABS、MBS和ACR类增韧剂；所述的含有活性基团增韧剂包括ABS、MBS和ACR增韧剂接枝活性基团以及EMA-g-GMA和EMA-g-MAH；所述的活性基团增韧剂，其活性基团包括马来酸酐、反丁烯二酸、丙烯酸缩水甘油酯、环氧基团；所述的抗氧剂包括四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯或三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种；所述的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-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种。下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
1)按以下组分及重量份备料：
2)首先将PBT与含活性基团的MBS于混合搅拌机中混合均匀后通过双螺杆制备PBT增韧母粒，挤出机筒温度为220℃，螺杆转速为600rpm；
3)将步骤2)的PBT增韧母粒与其他组分于混合搅拌机中混合均匀后通过主喂料口进入双螺杆挤出机，挤出机的机筒温度为250℃，螺杆转速为600rpm。
所述PC树脂的相对分子量为20000g/mol，其玻璃化温度为150℃；
所述PBT的粘度为1.0；
所述含活性基团增韧剂为粒径为200～300nm的MBS,其中接枝的GMA含量为10％；
所述的增韧剂为粒径为200～300nm的MBS。
所述抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；
所述润滑剂为0.2份液体石蜡和0.1份固体石蜡的混合。
实施例2：
1)按以下组分及重量份备料：
2)首先将PBT与含活性基团的MBS于混合搅拌机中混合均匀后通过双螺杆制备PBT增韧母粒，挤出机筒温度为220℃，螺杆转速为600rpm；
3)将步骤2)的PBT增韧母粒与其他组分于混合搅拌机中混合均匀后通过主喂料口进入双螺杆挤出机，挤出机的机筒温度为250℃，螺杆转速为600rpm。
所述PC树脂的相对分子量为24000g/mol，其玻璃化温度为150℃；
所述PBT的粘度为1.0；
所述含活性基团增韧剂为粒径为200～300nm的ACR,其中接枝的GMA含量为10％；
所述的增韧剂为粒径为200～300nm的ACR。
所述抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；
所述润滑剂为0.2份液体石蜡和0.1份固体石蜡的混合。
对比例1：
1)按以下组分及重量份备料：
2)首先将PBT与含活性基团的MBS于混合搅拌机中混合均匀后通过双螺杆制备PBT增韧母粒，挤出机筒温度为220℃，螺杆转速为600rpm；
3)将步骤2)的PBT增韧母粒与其他组分于混合搅拌机中混合均匀后通过主喂料口进入双螺杆挤出机，挤出机的机筒温度为250℃，螺杆转速为600rpm。
所述PC树脂的相对分子量为24000g/mol，其玻璃化温度为150℃；
所述PBT的粘度为1.0；
所述的增韧剂为粒径为200～300nm的MBS。
所述抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；
所述润滑剂为0.2份液体石蜡和0.1份固体石蜡的混合。
对比例2：
1)按以下组分及重量份备料：
2)首先将PBT与含活性基团的MBS于混合搅拌机中混合均匀后通过双螺杆制备PBT增韧母粒，挤出机筒温度为220℃，螺杆转速为600rpm；
3)将步骤2)的PBT增韧母粒与其他组分于混合搅拌机中混合均匀后通过主喂料口进入双螺杆挤出机，挤出机的机筒温度为250℃，螺杆转速为600rpm。
所述PC树脂的相对分子量为24000g/mol，其玻璃化温度为150℃；
所述PBT的粘度为1.0；
所述的增韧剂为粒径为200～300nm的ACR。
所述抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；
所述润滑剂为0.2份液体石蜡和0.1份固体石蜡的混合。
性能测试
将实施例和对比例进行ATSM(ASTMD256，1/8样条)悬臂梁冲击实验。测试结果如表1所示。
表1悬臂梁冲击测试结果
由表1测试结果可知，采用含有活性基团增韧剂对应变速率比较敏感的PBT进行增韧，从而明显提高聚合物合金的冲击韧性，尤其是材料的低温韧性。
实施例3
一种高韧性PC/PBT合金材料，包括以下重量份的组分：PC树脂90份，PBT树脂50份，含活性官能团增韧剂5份，抗氧剂1份及润滑剂1份。
其中，所述PC树脂的相对分子量为15000，其玻璃转化温度为160℃，水分含量低于0.02％；所述的PBT树脂的粘度为0.8；所述的含活性官能团增韧剂为粒径为200～300nm的MBS，其中接枝的GMA含量为10％；所述的增韧剂为粒径为200～300nm的MBS，所述的抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯，所述润滑剂为液体石蜡。
采用与实施例1相同的制备方法，制备上述高韧性PC/PBT合金材料，其中制备PBT增韧母粒时挤出机筒温度为180℃，螺杆转速为300rpm，制备PC/PBT产品时挤出机筒温度为220℃，螺杆转速为300rpm。
实施例4
一种高韧性PC/PBT合金材料，包括以下重量份的组分：PC树脂40份，PBT树脂10份，含活性官能团增韧剂1份，增韧剂1.5份，抗氧剂0.1份及润滑剂0.1份。
其中，所述PC树脂的相对分子量为20000，其玻璃转化温度为170℃，水分含量低于0.02％；所述的PBT树脂的粘度为1.2；所述的含活性官能团增韧剂为粒径为200～300nm的MBS，其中接枝的GMA含量为10％；所述的增韧剂为粒径为200～300nm的MBS，所述的抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯，所述润滑剂为硬脂酸钙。
采用与实施例1相同的制备方法，制备上述高韧性PC/PBT合金材料，其中制备PBT增韧母粒时挤出机筒温度为230℃，螺杆转速为1000rpm，制备PC/PBT产品时挤出机筒温度为280℃，螺杆转速为1000rpm。
性能测试：
将实施例和对比例进行ATSM(ASTMD256，1/8样条)悬臂梁冲击实验。测试结果如表1所示。
表2悬臂梁冲击测试结果
性能 实施例3 实施例4
ASTM D256，1/8，23℃/4h 754J/m 739J/m
ASTM D256，1/8，-30℃/4h 687J/m 698J/m
由表2测试结果可知，采用含有活性基团增韧剂对应变速率比较敏感的PBT进行增韧，从而明显提高聚合物合金的冲击韧性，尤其是材料的低温韧性。
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PC/PBT合金材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：PC树脂40～90份，PBT树脂10～50份，含活性官能团增韧剂1～5份，增韧剂0～5份，抗氧剂0.1～1份及润滑剂0.1～1份。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的PC树脂为水分含量低于0.02％的双酚A型聚碳酸酯。
3.根据权利要求2所述的一种高韧性PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的PC树脂的相对分子质量为15000～28000，玻璃化转变温度为150～170℃的双酚A型聚碳酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种高韧性PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的PBT树脂的粘度为0.8～1.2。
5.根据权利要求1所述的一种高韧性PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的含活性官能团增韧剂包括ABS、MBS或ACR增韧剂接枝活性基团，或者EMA-g-GMA，EMA-g-MAH；所述的活性基团包括马来酸酐、反丁烯二酸、丙烯酸缩水甘油酯或环氧基团。
6.根据权利要求1所述的一种高韧性PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的增韧剂包括ABS、MBS或ACR类增韧剂。
7.根据权利要求1所述的一种高韧性PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的近抗氧剂包括四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯或三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种高韧性PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的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-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种。
9.一种如权利要求1所述的高韧性PC/PBT合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份备料：
(2)按照步骤(1)中各组分的重量份，首先将PBT树脂与含活性基团增韧剂置于双螺杆挤出机中造粒成PBT增韧母粒，然后将PBT增韧母粒与其他组分加入混合搅拌机中，充分混合后，再置于双螺杆挤出机中造粒，得到增韧PC/PBT产品。
10.根据权利要求9所述的一种高韧性PC/PBT合金材料的制备方法，其特征在于，所述的PBT增韧母粒制备过程控制双螺杆挤出机的温度为180～230℃，制备增韧PC/PBT产品时控制双螺杆挤出机的温度为220～280℃，转速为300～1000r/min；
所述的双螺杆挤出机的螺杆为同向双螺杆，该同向双螺杆的长径比>30。
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