CN106589882A - 一种聚碳酸酯聚酮合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚碳酸酯聚酮合金及其制备方法，所述的聚碳酸酯聚酮合金，由以下重量份的组份组成：聚碳酸酯60～95；聚酮5～40；马来酸酐接枝改性的聚烯烃弹性体0.2～10；甲基丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯三元共聚物0～10；抗氧剂0.2～3；加工助剂0.2～3。该合金材料不仅有效地改善了聚碳酸酯耐溶剂性差的缺陷，同时还具备良好的耐热性和力学性能。本发明将聚碳酸酯、聚酮、马来酸酐接枝改性的聚烯烃弹性体、甲基丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯三元共聚物、抗氧剂、加工助剂投入混合均匀后，投入双螺杆挤出机中经过熔融挤出造粒即得到该产品，采用现有的生产设备即可生产，操作简单，易于工业化生产。

Description

一种聚碳酸酯聚酮合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚碳酸酯复合材料技术领域，具体涉及一种耐热性、耐化学性优异的聚碳酸酯聚酮合金及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族聚碳酸酯获得了工业化生产。芳香族聚碳酸酯具有优良的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性及抗污染性。但是因分子链刚性及空间位阻较大，其流动性差，熔体粘度大，熔融温度较高(270--320℃)，加工不易，难以制得大型薄壁制品，且加工成型过程中制品中残余应力较大，在受力或接触溶剂时容易发生应力开裂，同时PC虽对酸性及油类介质稳定，但不耐碱，这些缺陷限制了它的应用范围。为了解决这些缺陷，通常将PC于ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)或PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等制成合金，虽然这些缺陷是解决了，但是合金材料的耐热性能下降厉害，比PC要差很多。

聚酮(POK)，是由一氧化碳、乙烯、丙烯在溶剂里通过催化剂的催化作用下合成的新型绿色聚合物工程材料，这种工程塑料具有以下几大特点：在宽的温度范围内，都表现出优异的冲击强度、高热变形温度、优异的耐化学性和耐水解性、优异的耐燃油性、优异的阻燃性能和高阻隔性等，虽然在这些方面聚酮强于尼龙、PBT等，但是聚酮的刚性却比它们差很多(弯曲模量：聚酮1800MPa<PBT2400MPa)，致使聚酮在对刚性要求高的产品上无法得到应用。

公开号为CN 1806009A(申请号200480016395.9)的中国发明专利申请公开了一种具有降低倾斜的模制填充组合物及其制造方法，该组合物包括聚合物材料，包含聚(亚芳基醚)、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚砜、聚酮、聚(链烯基芳香族)、聚(链烯基芳香族)共聚物、聚烯烃，上述的混合物，或上述聚合物材料的相容性混合物，矿物填料、和以组合物的总重量计，大于或等于1重量份的炭黑，其中，在模制后，由组合物形成的制品基本上没有肉眼可观测到的倾斜。该技术方案克服了模制矿物填充聚合物材料时所遇到的倾斜的表面缺陷。

发明内容

本发明主要是提供一种聚碳酸酯聚酮合金及其制备方法，得到的聚碳酸酯聚酮合金在保证具有优异的机械性能基础上，同时还具有优良的耐化学性和耐温性。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种聚碳酸酯聚酮合金，由以下重量份的组份组成：

本发明中，加入马来酸酐接枝改性的聚烯烃弹性体，可以提高聚碳酸酯和聚酮制成合金的力学性能和耐化学性能。

所述的聚碳酸酯聚酮合金，由以下重量份的组份组成：

本发明中，聚碳酸酯和聚酮复合制成合金，耐化学性能力得到显著提高，同时材料的耐温性能也较好，将马来酸酐接枝改性的聚烯烃弹性体作为相容剂A，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物作为相容剂B，通过两种特定比例的相容剂将聚碳酸酯和聚酮制成合金，两个组分可以很好地融合在一起，发挥出优异的性能，可以综合二者的优点，同时弥补PC耐溶剂性差的缺陷和聚酮刚性差的缺点，从而得到机械性能、耐热性、耐化学性优异的聚合物合金材料。本发明的聚碳酸酯聚酮合金不仅具有优良的物理机械性能，同时还具有良好的耐热性和耐溶剂性，可广泛使用在汽车、电工电器、通信器材、家电用品及照明设备上。

进一步优选，所述的聚碳酸酯聚酮合金，由以下重量份的组份组成：

更进一步优选，所述的聚碳酸酯聚酮合金，由以下重量份的组份组成：

再进一步优选，所述的聚碳酸酯聚酮合金，由以下重量份的组份组成：

最优选的，所述的聚碳酸酯聚酮合金，由以下重量份的组份组成：

聚碳酸酯(即PC)，该聚碳酸酯的分子量为20000～30000，优选双酚A型聚碳酸酯，具体可采用市售产品。

聚酮(即POK)为脂肪族聚酮，熔融指数为55～60g/10min(ASTM D 1238)，具体可采用市售产品。

相容剂A为马来酸酐接枝改性的聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)，具体可采用市售产品。

相容剂B为MBS，它具有典型的核-壳结构，是甲基丙烯酸甲酯(M)，丁二烯(B)及苯乙烯(S)的三元共聚物，具体可采用市售产品。

所述的抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的复配物，质量比为1:1。

所述的加工助剂为硬脂酸钙、季戊四醇酯或硅酮粉中的一种或两种以上(包括两种)。

一种聚碳酸酯聚酮合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

将聚碳酸酯、聚酮烘干，再将烘干的聚碳酸酯、聚酮与马来酸酐接枝改性的聚烯烃弹性体、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、抗氧剂和加工助剂分散均匀后，送到双螺杆挤出机中经过剪切、混炼，由机头挤出、拉条、切粒，得到聚碳酸酯聚酮合金，为复合材料。

所述的烘干的条件为：在110℃～130℃烘箱中烘6h～10h，进一步优选，在120℃烘箱中烘8h。

所述的双螺杆挤出机从进料到挤出的各工作段的温度为200～270℃，优选为第一工作段215～225℃、第二工作段230～240℃、第三工作段240℃～250℃、第四工作段250℃～260℃、第五工作段260℃～270℃、第六工作段240℃～250℃、第七工作段230℃～240℃、第八工作段220℃～230℃、第九工作段215℃～225℃，模头260℃～270℃。

具体为第一工作段220℃、第二工作段235℃、第三工作段245℃、第四工作段255℃、第五工作段265℃、第六工作段245℃、第七工作段235℃、第八工作段225℃、第九工作段220℃，模头265℃。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明中，聚碳酸酯和聚酮复合制成合金，耐化学性能力得到显著提高，同时材料的耐温性能也较好，将马来酸酐接枝改性的聚烯烃弹性体作为相容剂A，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物作为相容剂B，通过两种特定比例的相容剂将聚碳酸酯和聚酮制成，两个组分可以很好地融合在一起，发挥出优异的性能，可以综合二者的优点，得到机械性能、耐热性、耐化学性优异的聚合物合金材料。

本发明的聚碳酸酯聚酮合金不仅具有优良的物理机械性能，同时还具有良好的耐热性和耐溶剂性，可广泛使用在汽车、电工电器、通信器材、家电用品及照明设备上。

本发明采用现有的生产设备即可生产，操作简单，易于工业化生产。

具体实施方式

上述聚碳酸酯(PC)为拜耳3100，双酚A型聚碳酸酯；聚酮(POK)为晓星330A；相容剂A为市售(马来酸酐接枝改性的聚烯烃弹性体，POE-g-MAH，美国杜邦，N525)；相容剂B(MBS，三菱丽阳)；抗氧剂为巴斯夫的1010、168；加工助剂为道康宁的硅酮粉。实施例中配比中均为重量份。

实施例1(作为对比例1)

具体配比为：聚碳酸酯，95；聚酮5；相容剂A，0.5；1010，0.2；168，0.2；硅酮粉，0.3。将PC、POK在120℃烘箱中烘8h，再将烘干的PC、POK树脂与相容剂A、抗氧剂和加工助剂按照配比投入搅锅充分分散均匀后，再经过双螺杆剪切、混炼造粒，制备方法中，双螺杆挤出机从进料到挤出的各加工温度为一区220℃、二区235℃、三区245℃、四区255℃、五区265℃、六区245℃、七区235℃、八区225℃、九区220℃、模头265℃。

实施例2

具体配比为：聚碳酸酯，90；聚酮10；相容剂A，0.8；相容剂B，0.5；1010，0.2；168，0.2；硅酮粉，0.3。将PC、POK在120℃烘箱中烘8h，再将烘干的PC、POK树脂与相容剂A、相容剂B、抗氧剂和加工助剂按照配比投入搅锅充分分散均匀后，再经过双螺杆剪切、混炼造粒，制备方法中，双螺杆的加工温度为一区220℃、二区235℃、三区245℃、四区255℃、五区265℃、六区245℃、七区235℃、八区225℃、九区220℃、模头265℃。

实施例3

具体配比为：聚碳酸酯，85；聚酮15；相容剂A，1；相容剂B，0.5；1010，0.2；168，0.2；硅酮粉，0.3。将PC、POK在120℃烘箱中烘8h，再将烘干的PC、POK树脂与相容剂A、相容剂B、抗氧剂和加工助剂按照配比投入搅锅充分分散均匀后，再经过双螺杆剪切、混炼造粒，制备方法中，双螺杆的加工温度为一区220℃、二区235℃、三区245℃、四区255℃、五区265℃、六区245℃、七区235℃、八区225℃、九区220℃、模头265℃。

实施例4

具体配比为：聚碳酸酯，80；聚酮20；相容剂A，1.2；相容剂B，0.8；1010，0.2；168，0.2；硅酮粉，0.3。将PC、POK在120℃烘箱中烘8h，再将烘干的PC、POK树脂与相容剂A、相容剂B、抗氧剂和加工助剂按照配比投入搅锅充分分散均匀后，再经过双螺杆剪切、混炼造粒，制备方法中，双螺杆的加工温度为一区220℃、二区235℃、三区245℃、四区255℃、五区265℃、六区245℃、七区235℃、八区225℃、九区220℃、模头265℃。

对比例2

采用以下具体配比：聚碳酸酯，80；聚酮20；1010，0.2；168，0.2；硅酮粉，0.3。其他同实施例4。

试验测试方法：

物理力学性能：拉伸性能测试参照GB/T1040.2-2006标准；断裂伸长率测试参照GB/T1040.2-2006标准，拉伸速率为10mm/min；弯曲性能测试参照GB/T9341-2008标准，弯曲形变速率为2mm/min；冲击性能测试参照GB/T1043.1-2008标准；热变形温度(1.82Mpa)参照GB/T1634.2-2004标准。

耐溶剂性能：将实施例中所得材料于120℃下干燥3小时，然后将其在注塑机上注塑(注塑温度：245～265℃)成84mm×54mm×2.5mm的样条。将样条于25℃的环境下放置一天，然后将其浸泡与溶剂中，观察相同时间内，样条表面的变化程度。

所得材料测试性能结果如表1所示。

表1

备注：其中+号越多，耐化学性越差。

对比例2没有相容剂A和相容剂B，其耐化学性能和力学性能要显著低于其他实施例，可见，简单地将聚碳酸酯和聚酮制成合金，将不能发挥出较好的性能。

实施例1作为对比例1，只采用了相容剂A，实施例2、3和4同时采用了相容剂A和相容剂B，实施例2、3和4相比实施例1，力学性能基本与实施例1一致，但是实施例2、3和4的耐化学性能要明显好于实施例1，可见，采用马来酸酐接枝改性的聚烯烃弹性体和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，通过两种特定比例的相容剂将聚碳酸酯和聚酮制成合金，合金的耐化学性能力得到显著提高，同时材料的耐温性能也较好，热变形温度高达120℃，通常采用80重量份PC添加20份ABS的PC/ABS合金热变形温度只有100℃左右，与添加ABS来改善PC耐化学性相比，PC聚酮合金应用范围更宽，尤其是对耐温要求高的领域。综合考虑材料的耐溶剂性、耐热性及力学性能，实施例4即为本发明最佳配方。

Claims (9)

1.一种聚碳酸酯聚酮合金，其特征在于，由以下重量份的组份组成：

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯聚酮合金，其特征在于，由以下重量份的组份组成：

3.根据权利要求2所述的聚碳酸酯聚酮合金，其特征在于，由以下重量份的组份组成：

4.根据权利要求3所述的聚碳酸酯聚酮合金，其特征在于，由以下重量份的组份组成：

5.根据权利要求4的聚碳酸酯聚酮合金，其特征在于，由以下重量份的组份组成：

6.据权利要求1～5任一项所述的聚碳酸酯聚酮合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

将聚碳酸酯、聚酮烘干，再将烘干的聚碳酸酯、聚酮与马来酸酐接枝改性的聚烯烃弹性体、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、抗氧剂和加工助剂分散均匀后，送到双螺杆挤出机中经过剪切、混炼，由机头挤出、拉条、切粒，得到聚碳酸酯聚酮合金。

7.根据权利要求6所述的聚碳酸酯聚酮合金的制备方法，其特征在于，所述的烘干的条件为：在110℃～130℃烘箱中烘6h～10h。

8.根据权利要求6所述的聚碳酸酯聚酮合金的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机从进料到挤出的各工作段的温度为200～270℃。

9.根据权利要求8所述的聚碳酸酯聚酮合金的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机从进料到挤出的各工作段的温度：第一工作段215～225℃、第二工作段230～240℃、第三工作段240℃～250℃、第四工作段250℃～260℃、第五工作段260℃～270℃、第六工作段240℃～250℃、第七工作段230℃～240℃、第八工作段220℃～230℃、第九工作段215℃～225℃，模头260℃～270℃。