CN107312307A - 一种高耐候的聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高耐候的聚碳酸酯组合物,包括如下重量份的组分:PC树脂50~95份、ABS树脂5~50份、氟化石墨烯0.1~6份、三嗪0.1~0.5份、抗氧剂:0.1~1份。其制备方法包括如下步骤:(1)将PC树脂、三嗪和抗氧剂混合搅拌,形成混合物A;将ABS和氟化石墨烯混合搅拌,形成混合物B;(2)将混合物A和混合物B分别熔融挤出,进行共混造粒,得到聚碳酸酯组合物。在PC树脂中加入三嗪,ABS树脂中加入氟化石墨烯,然后通过熔融挤出混料,这种改性的聚碳酸酯组合物具有优良的耐候性。其制备方法简单易行,适合批量化生产。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域,具体涉及一种高耐候的聚碳酸酯组合物及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯树脂由于其优异的冲击性能和耐热性能,被广泛应用于汽车、电子、家电等领域。但是,紫外线对材料的破坏穿透深度约1um,聚碳酸酯的酯键接受紫外线照射后容易断裂,导致聚碳酸酯产品变色、性能下降,因此,需要对聚碳酸酯树脂进行改性处理,以提高聚合物表面的耐候性能。
发明内容
本发明的目的在于提出一种高耐候的聚碳酸酯组合物,其在光照下性能保稳定,保持时间长,力学性能和热稳定性能佳;其制备方法简单易行,适合批量化生产。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种高耐候的聚碳酸酯组合物,包括如下重量份的组分:
PC树脂50~95份、ABS树脂5~50份、氟化石墨烯0.1~6份、三嗪0.1~0.5份、抗氧剂:0.1~1份。
优选的,所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
优选的,所述聚碳酸酯的重均分子量为18000~43000。
优选的,所述ABS树脂的相对分子量为105~1.8×105g/mol。
优选的,所述ABS树脂由以下重量百分数的物质制成:丁二烯10~20%、丙烯腈10~32%和苯乙烯48~80%。
优选的,所述的氟化石墨烯中氟与碳的摩尔比为0.8~2。
优选的,所述三嗪是1,3,5-三嗪。
优选的,所述抗氧剂是二缩三乙二醇双[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多种。
优选的,所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的组合,二者的重量比为1:1。
制备所述的高耐候的聚碳酸酯组合物的方法,包括如下步骤:
(1)将PC树脂、三嗪和抗氧剂混合搅拌,形成混合物A;将ABS和氟化石墨烯混合搅拌,形成混合物B;
(2)将混合物A和混合物B分别熔融挤出,进行共混造粒,得到所述聚碳酸酯组合物。
有益效果在于:
在PC树脂中加入三嗪,ABS树脂中加入氟化石墨烯,然后通过熔融挤出混料,这种改性的聚碳酸酯组合物具有优良的耐候性。其制备方法简单易行,适合批量化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种高耐候的聚碳酸酯组合物,包括如下重量份的组分:
PC树脂50~95份、ABS树脂5~50份、氟化石墨烯0.1~6份、三嗪0.1~0.5份、抗氧剂:0.1~1份。
PC树脂即聚碳酸酯,ABS树脂即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
聚碳酸酯(PC)不耐紫外光,长期暴露于紫外线中会发黄。PC在受紫外线照射时,特征活化波长分别是285nm,305nm,330nm,360nm,而三嗪的特征吸收波段是280~360nm,包含了PC的受紫外线照射时的所有特征波段,其具有芳香性,体系能量低,较稳定,作为紫外吸收剂能最大限度的提高PC的耐候性。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的热变形温度低、可燃、耐候性较差。而氟化石墨烯由于氟元素的引入,导致材料内聚能和表面能明显减小,使得材料更易在表面延展和滑动,在材料表面富集,同时,其C-F键的高键能,使制得的聚碳酸酯组合物在光照时性能好,还提高材料原始的力学性能和热稳定性能。
因此,三嗪和氟化石墨烯的复配,对聚碳酸酯组合物材料的长期耐候起到了保护作用。
优选的,所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
相对脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯来说,芳香族聚碳酸酯由于具有苯环结构,使其具有更佳的机械性能,更适合于工业应用。
优选的,所述聚碳酸酯的重均分子量为18000~43000。
重均分子量过低,聚碳酸酯的拉伸强度不够,而且相对分子链长的聚碳酸酯,在光、力、热等作用下分子链更容易断裂,耐候性不稳定;而重均分子量过大,聚碳酸酯的成本就会升高,断裂伸长率会增大。因此,选择此重均分子量范围的聚碳酸酯,能平衡拉伸强度、耐候稳定性和成本之间的矛盾。
优选的,所述ABS树脂的相对分子量为105~1.8×105g/mol。
相似的相对分子量过低,ABS树脂的拉伸强度不够,而且相对分子链长的ABS树脂,在光、力、热等作用下分子链更容易断裂,耐候性不稳定;而重均分子量过大,ABS树脂的成本就会升高,断裂伸长率会增大。因此,选择此相对分子量范围的ABS树脂,能平衡拉伸强度、耐候稳定性和成本之间的矛盾。
优选的,所述ABS树脂由以下重量百分数的物质制成:丁二烯10~20%、丙烯腈10~32%和苯乙烯48~80%。
随着三种成分比例的调整,ABS树脂的物理性能会有一定的变化:丁二烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性,但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性;丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质;苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。
优选的,所述的氟化石墨烯中氟与碳的摩尔比为0.8~2。
如果氟的含量过低,则制成的聚碳酸酯组合物的耐候性能不好,氟的含量过高,与PC/ABS的相容性太差。
优选的,所述三嗪是1,3,5-三嗪。
三嗪具有芳香性,而均三嗪的芳香性最优。具有芳香性的三嗪有离域能,体系能量低,较稳定,因此使用其制备的聚碳酸酯组合物更耐候。
优选的,所述抗氧剂是二缩三乙二醇双[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多种。
抗氧化剂采用市售的产品,其作用是提高制成的聚碳酸酯组合物的耐老化性能。
优选的,所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的组合,二者的重量比为1:1。
通过实验对比,这两种抗氧化剂进行一比一的混合,对组合物带来更优的耐老化性能,且成本最合适。
制备所述的高耐候的聚碳酸酯组合物的方法,包括如下步骤:
(1)将PC树脂、三嗪和抗氧剂混合搅拌,形成混合物A;将ABS和氟化石墨烯混合搅拌,形成混合物B;
(2)将混合物A和混合物B分别熔融挤出,进行共混造粒,得到所述聚碳酸酯组合物。
PC树脂、三嗪、抗氧剂三者加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物A;将ABS和氟化石墨烯加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物B;前者从挤出机的主喂料口喂入,后者从挤出机的侧喂料口喂入(当然,顺序可以调换),然后两者进行共混造粒,得到具有高耐候的聚碳酸酯的复合材料。
以下实施例及对比例中选用的聚碳酸酯(PC)使用韩国湖石的PC-1100;ABS用高桥的ABS3504,氟化石墨烯1中氟与碳的摩尔比为1.5,氟化石墨烯2中氟与碳的摩尔比为0.8,氟化石墨烯3中氟与碳的摩尔比为2,三嗪用Basf公司的Kemisorb 1600;抗氧剂为Basf公司的Irganox 1076和Irganox 168,其重量比为1:1。
对比例1
(1)按重量份称取各组分:PC:50份,ABS树脂:50份,三嗪:0.1份,四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯:0.1份,三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯:0.1份。
(2)将所有原料加入混合搅拌机中进行混合从喂料口喂入,在200~280℃下熔融挤出,螺杆挤出机转速为500rpm,压力为2MPa,经过熔融挤出,造粒即得到产品。
对比例2
(1)按重量份称取各组分:PC树脂:95份,ABS树脂:5,氟化石墨烯2:0.1份,三嗪:0.3份;抗氧剂:0.1~1份。
(2)a将PC树脂、三嗪、抗氧剂加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物A,将ABS和氟化石墨烯加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物B;b.将混合物A从挤出机的主喂料口喂入,混合物B从挤出机的侧喂料口喂入,进行共混造粒,在200~280℃下熔融挤出,螺杆挤出机转速为500rpm,压力为2MPa,得到所述具有高耐候的聚碳酸酯的合金材料。
对比例3
(1)PC树脂:75份,ABS树脂:25份,氟化石墨烯3:5份,三嗪:0.5份;抗氧剂:0.1~1份。
(2)a将PC树脂、三嗪、抗氧剂加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物A,将ABS和氟化石墨烯加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物B;b.将混合物A从挤出机的主喂料口喂入,混合物B从挤出机的侧喂料口喂入,进行共混造粒,在200~280℃下熔融挤出,螺杆挤出机转速为500rpm,压力为2MPa,得到所述具有高耐候的聚碳酸酯的合金材料。
实施例1
(1)PC树脂:50份,ABS树脂50份,氟化石墨烯1:5份,三嗪:0.5份;抗氧剂:0.5份。
(2)a将PC树脂、三嗪、抗氧剂加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物A,将ABS和氟化石墨烯加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物B;b.将混合物A从挤出机的主喂料口喂入,混合物B从挤出机的侧喂料口喂入,进行共混造粒,在200~280℃下熔融挤出,螺杆挤出机转速为500rpm,压力为2MPa,得到所述具有高耐候的聚碳酸酯的合金材料。
实施例2
(1)PC树脂:80份,ABS树脂:5份,氟化石墨烯1:3份,三嗪:0.1份;抗氧剂:0.1份。
(2)a将PC树脂、三嗪、抗氧剂加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物A,将ABS和氟化石墨烯加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物B;b.将混合物A从挤出机的主喂料口喂入,混合物B从挤出机的侧喂料口喂入,进行共混造粒,在200~280℃下熔融挤出,螺杆挤出机转速为500rpm,压力为2MPa,得到所述具有高耐候的聚碳酸酯的合金材料。
实施例3
(1)PC树脂:95份,ABS树脂:25份,氟化石墨烯1:5份,三嗪:0.3份;抗氧剂:1份。
(2)a将PC树脂、三嗪、抗氧剂加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物A,将ABS和氟化石墨烯加入混合搅拌机中进行混合,形成混合物B;b.将混合物A从挤出机的主喂料口喂入,混合物B从挤出机的侧喂料口喂入,进行共混造粒,在200~280℃下熔融挤出,螺杆挤出机转速为500rpm,压力为2MPa,得到所述具有高耐候的聚碳酸酯的合金材料。
各对比例及实施例注塑成100mm×100mm×2mm的高光板,按照PV1303标准进行氙灯老化实验,采用的波长为420nm,滤镜为B/SL,光照时间为5个周期
缺口冲击强度按照ISO 179-1标准进行,弯曲模量按照ISO 178标准进行。
具体结果如表1所示。
表1对比例、实施例耐候性能参数
测试内容 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
缺口冲击强度KJ/m2) | 60 | 56 | 23 | 58 | 63 | 51 |
弯曲模量(MPa) | 2106 | 2150 | 2600 | 2705 | 2586 | 2608 |
外观 | 好 | 好 | 起皮 | 好 | 好 | 好 |
5周期色牢度 | 3 | 3 | 4 | 4 | 4-5 | 4 |
5周期色差 | 5.2 | 6.3 | 1.8 | 1.7 | 0.7 | 1.6 |
由上表可知,实施例2耐候性能好,外观无起皮,缺口冲击强度高,弯曲模量高。氟化石墨烯在材料表面分散好,氟化石墨烯的C-F键的高键能使得材料在光照时性能好,还能提高材料原始的力学性能和热稳定性能,三嗪和氟化石墨烯的复配对材料的长期耐候起到了保护作用。
以上内容仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种高耐候的聚碳酸酯组合物,其特征在于,包括如下重量份的组分:
PC树脂50~95份、ABS树脂5~50份、氟化石墨烯0.1~6份、三嗪0.1~0.5份、抗氧剂:0.1~1份。
2.如权利要求1所述的高耐候的聚碳酸酯组合物,其特征在于:所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
3.如权利要求1所述的高耐候的聚碳酸酯组合物,其特征在于:所述聚碳酸酯的重均分子量为18000~43000。
4.如权利要求1所述的高耐候的聚碳酸酯组合物,其特征在于:所述ABS树脂的相对分子量为105~1.8×105g/mol。
5.如权利要求4所述的高耐候的聚碳酸酯组合物,其特征在于,所述ABS树脂由以下重量百分数的物质制成:丁二烯10~20%、丙烯腈10~32%和苯乙烯48~80%。
6.如权利要求1所述的高耐候的聚碳酸酯组合物,其特征在于:所述的氟化石墨烯中氟与碳的摩尔比为0.8~2。
7.如权利要求1所述的高耐候的聚碳酸酯组合物,其特征在于:所述三嗪是1,3,5-三嗪。
8.如权利要求1所述的高耐候的聚碳酸酯组合物,其特征在于:所述抗氧剂是二缩三乙二醇双[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多种。
9.如权利要求8所述的高耐候的聚碳酸酯组合物,其特征在于:所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的组合,二者的重量比为1:1。
10.制备如权利要求1所述的高耐候的聚碳酸酯组合物的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将PC树脂、三嗪和抗氧剂混合搅拌,形成混合物A;将ABS和氟化石墨烯混合搅拌,形成混合物B;
(2)将混合物A和混合物B分别熔融挤出,进行共混造粒,得到所述聚碳酸酯组合物。
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---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |