CN106589880A - 一种透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料 - Google Patents

一种透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子复合材料领域，具体是一种透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料，包含按重量份数计的以下组分：双酚A聚碳酸酯树脂300‑800份，硅氧烷共聚PC树脂100‑500份，有机硅类增韧剂10‑50份，表面硬度改善剂50‑200份，纳米防划伤母粒10‑100份，助剂5‑15份。本发明中硅氧烷共聚PC、表面硬度改善剂、纳米防划伤母粒复合使用，在不影响PC的透光率和基本机械性能的基础上，改进了材料的表面硬度和低温性能，表面硬度可提高至2H，显著改善制品表面的耐磨擦性能，表面光泽度及耐候性也有提高，而且可增加制品表面张力、更易清洁；本发明的复合材料具有良好的力学性能，以及良好的常温和低温冲击性能。

Description

一种透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料
技术领域
本发明涉及高分子复合材料领域，具体地说，是一种透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯是一种具有良好透明性的塑料，其综合性能优异，用途极为广泛，其产品广泛用于电子电器、汽车、机械制造、计算机等技术领域。
然而，聚碳酸酯材料的表面抗划伤性能较差，很大程度上降低了产品的美观程度，而且在制品表面产生的划痕也会导致应力集中，平时用的PC材料制品，为了保护外观，一般要做涂覆处理。为了提高聚碳酸酯的抗划伤性能，有专利报道通过添加PMMA、碳纤维、玻璃纤维、硅灰石、滑石粉等进行改性，尽管表面硬度可以达到2H，但牺牲了PC材料的高冲击、高透明特性，应用受限。
中国专利文献CN103788610A公开了一种高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法，包含按重量份数计的以下组分：700～850份的聚碳酸树脂、100～250份有机硅共聚PC、0～30份的低温冲击改性剂、10～40份的阻燃剂；其中所述低温冲击改性剂为有机硅类增韧剂、丙烯酸酯类增韧剂中的一种或两种混合；所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、聚溴代碳酸酯、全氟丁基磺酸钾或二苯基砜磺酸盐中的一种或几种混合；所述有机硅共聚PC为双酚A和有机硅共聚的聚碳酸酯树脂，其相对分子量为20000～30000。但是关于一种透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料及其制备方法目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、韧性好、低温性能佳、高表面硬度且抗划伤的PC材料，并且还提供这种材料的制备方法。
本发明的第一方面，提供一种透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料，包含按重量份数计的以下组分：双酚A聚碳酸酯树脂300-800份，硅氧烷共聚PC树脂100-500份，有机硅类增韧剂10-50份，表面硬度改善剂50-200份，纳米防划伤母粒10-100份，助剂5-15份。
其中，所述的聚碳酸酯树脂为双酚A型芳香族聚碳酸树脂，其相对分子量为20000～30000；
所述的硅氧烷共聚PC树脂为双酚A和硅氧烷共聚的聚碳酸酯树脂，其相对分子量为20000～30000，硅氧烷含量为5～20％；
所述的有机硅类增韧剂是硅橡胶-丙烯酸酯为核，聚甲基丙烯酸甲酯为壳的核-壳结构的接枝共聚物；
所述的表面硬度改善剂为与PC具有高相容性的丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物，分子量为10000～20000；
所述的纳米防划伤母粒为粒径在10～30nm的超细二氧化硅粉体；
所述的助剂包括按重量份数计的以下组分：3份的抗氧剂、4份的防紫外线添加剂、5份的加工助剂和1份的色粉。
所述的抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168、受阻酚抗氧剂1010、受阻酚抗氧剂1098、受阻酚抗氧剂1076中的一种或两种。更优选为抗氧剂168和抗氧剂1076的混合。
所述的防紫外线添加剂为光稳定剂和紫外线吸收剂的复合物。更优选的，所述光稳定剂和所述紫外线吸收剂的重量份之比为1:1。进一步优选的，所述光稳定剂为光稳定770、光稳定622中的一种；所述紫外线吸收剂为UV234、UV-328、UV-320中的一种。更优选为光稳定770和UV-234的复配物。
所述的加工助剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯、长链脂肪酸多官能团酯中的一种或几种混合。更优选为季戊四醇硬脂酸酯。
所述的色粉主要由颜料和扩散粉组成。
本发明的第二方面，提供上述的透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：原料在高速混合机中混合2～3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条，即得。
本发明优点在于：
1、硅氧烷共聚PC、表面硬度改善剂、纳米防划伤母粒复合使用，在不影响PC的透光率和基本机械性能的基础上，改进了材料的表面硬度和低温性能，表面硬度可提高至2H，显著改善制品表面的耐磨擦性能，表面光泽度及耐候性，而且可增加制品表面张力、更易清洁；
2、由于硅氧烷共聚PC、表面硬度改善剂、纳米防划伤母粒，在PC基材中的极佳的相容性和分散性，保证良好的透光率；硅氧烷共聚PC、有机硅类增韧剂的加入是保证了常温和低温冲击性能；
3、本发明的复合材料具有良好的力学性能，以及良好的常温和低温冲击性能。
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。
在以下各个实施例中，各原料采用下述成分：
聚碳酸酯树脂：购于科思创公司的双酚A型芳香族聚碳酸树脂，其相对分子量为20000～30000，型号为2405、2805或3105；
硅氧烷共聚PC：购于日本出光RC1760，SABIC 1414T；
有机硅类增韧剂：来自日本三菱丽阳公司，型号S2030；
表面硬度改善剂：来自日本三菱丽阳公司，型号H881；
纳米防划伤母粒：来自纳琳威纳米科技(上海)有限公司，粒径在10-30nm的超细二氧化硅粉体；
抗氧剂168和抗氧剂1076来自BASF公司；
光稳定770和紫外线吸收剂UV-234来自BASF公司。
加工流动助剂：聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡由BASF公司制造，季戊四醇硬脂酸酯由美国龙沙公司制造，长链脂肪酸多官能团酯由德国科宁公司制造。
实施例1
将以重量份计的以下组份(1份＝100g)：637份型号为2805的PC、300份硅氧烷共聚PC、50份纳米防划伤母粒、2份抗氧剂168、1份抗氧剂1076、5份季戊四醇硬脂酸酯、2份光稳定770、2份紫外线吸收剂UV-234和1份色粉在高混机中混合2～3分钟，然后在260～280℃下双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条。
实施例2
将以重量份计的以下组份(1份＝100g)：537份型号为2805的PC、300份硅氧烷共聚PC、100份表面硬度改善剂H881、50份纳米防划伤母粒、2份抗氧剂168、1份抗氧剂1076、5份季戊四醇硬脂酸酯、2份光稳定770、2份紫外线吸收剂UV-234和1份色粉在高混机中混合2～3分钟，然后在260～280℃下双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条。
实施例3
将以重量份计的以下组份(1份＝100g)：507份型号为2805的PC、300份硅氧烷共聚PC、100份表面硬度改善剂H881、30份有机硅类增韧剂S2030、50份纳米防划伤母粒、2份抗氧剂168、1份抗氧剂1076、5份季戊四醇硬脂酸酯、2份光稳定770、2份紫外线吸收剂UV-234和1份色粉在高混机中混合2～3分钟，然后在260～280℃下双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条。
实施例4
将以重量份计的以下组份(1份＝100g)：487份型号为2805的PC、300份硅氧烷共聚PC、100份表面硬度改善剂H881、50份有机硅类增韧剂S2030、50份纳米防划伤母粒、2份抗氧剂168、1份抗氧剂1076、5份季戊四醇硬脂酸酯、2份光稳定770、2份紫外线吸收剂UV-234和1份色粉在高混机中混合2～3分钟，然后在260～280℃下双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条。
实施例5
将以重量份计的以下组份(1份＝100g)：537份型号为2805的PC、300份硅氧烷共聚PC、50份有机硅类增韧剂S2030、100份纳米防划伤母粒、2份抗氧剂168、1份抗氧剂1076、5份季戊四醇硬脂酸酯、2份光稳定770、2份紫外线吸收剂UV-234和1份色粉在高混机中混合2～3分钟，然后在260～280℃下双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条。
实施例6
将以重量份计的以下组份(1份＝100g)：787份型号为2805的PC、100份表面硬度改善剂H881、50份有机硅类增韧剂S2030、50份纳米防划伤母粒、2份抗氧剂168、1份抗氧剂1076、5份季戊四醇硬脂酸酯、2份光稳定770、2份紫外线吸收剂UV-234和1份色粉在高混机中混合2～3分钟，然后在260～280℃下双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条。
实施效果的评价
将上述实施例1至实施例5获得的样品，力学性能根据美国材料与试验协会(ASTM)标准测试，阻燃性能根据UL94标准测试，测试结果如下表所示：
表1实施例的组分和配比
表2实施例的性能测试结果
表2的测试性能结果表明：
(1)复配100份的表面硬度改善剂H881与50份纳米防划伤母粒可使PC的表面硬度等级达到2H；
(2)加入硅氧烷共聚PC、低温冲击改性剂、表面硬度改善剂、纳米防划伤母等的PC复合材料改善了耐低温冲击性能、表面硬度，并具有较好的透光率。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料，其特征在于，包含按重量份数计的以下组分：双酚A聚碳酸酯树脂300-800份，硅氧烷共聚PC树脂100-500份，有机硅类增韧剂10-50份，表面硬度改善剂50-200份，纳米防划伤母粒10-100份，助剂5-15份；所述的助剂包括按重量份数计的以下组分：3份的抗氧剂、4份的防紫外线添加剂、5份的加工助剂和1份的色粉。
2.根据权利要求1所述的透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的聚碳酸酯树脂为双酚A型芳香族聚碳酸树脂，其相对分子量为20000～30000。
3.根据权利要求1所述的透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的硅氧烷共聚PC树脂为双酚A和硅氧烷共聚的聚碳酸酯树脂，其相对分子量为20000～30000，硅氧烷含量为5～20％。
4.根据权利要求1所述的透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的有机硅类增韧剂是硅橡胶-丙烯酸酯为核，聚甲基丙烯酸甲酯为壳的核-壳结构的接枝共聚物。
5.根据权利要求1所述的透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的表面硬度改善剂为与PC具有高相容性的丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物，分子量为10000～20000。
6.根据权利要求1所述的透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的纳米防划伤母粒为粒径在10～30nm的超细二氧化硅粉体。
7.根据权利要求1所述的透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168、受阻酚抗氧剂1010、受阻酚抗氧剂1098、受阻酚抗氧剂1076中的一种或两种；所述的防紫外线添加剂为光稳定剂和紫外线吸收剂的复合物；所述光稳定剂为光稳定770、光稳定622中的一种；所述紫外线吸收剂为UV234、UV-328、UV-320中的一种；所述的加工助剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯、长链脂肪酸多官能团酯中的一种或几种混合；所述的色粉由颜料和扩散粉组成。
8.一种如权利要求1-7任一所述的透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：原料在高速混合机中混合2～3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条，即得。
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