CN107541044A

CN107541044A - 聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN107541044A
Application number: CN201710778948.3A
Authority: CN
Inventors: 陈增军; 廖志荣; 张道仓; 张鹏
Original assignee: PINCHENG PLASTIC TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO LTD
Current assignee: PINCHENG PLASTIC TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO LTD
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2018-01-05

Abstract

本发明公开了一种聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法。方法包括如下步骤：1）按以下组分备料：PC树脂50‑90重量份、ABS树脂5‑50重量份、马来酸酐接枝共聚物1‑5重量份、St‑AN‑GMA共聚物改性的滑石粉3‑10重量份、润滑剂0.3‑1.0重量份及抗氧剂0.1‑0.5重量份；2）将PC树脂、ABS树脂、马来酸酐接枝共聚物、滑石粉、润滑剂及抗氧剂在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到成品。本发明兼具低线性膨胀系数和较好的机械性能，可更加广泛地应用于飞机和高铁、汽车内外饰、家电、电子产品等领域。

Description

聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及热塑性高分子组合物技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法。

背景技术

PC/ABS 合金具有优异的耐热性、韧性、机械性能、热稳定性及尺寸稳定性，已广泛应用于汽车内外饰零件，如console、门板、内外门拉手、汽车铭牌、车轮壳罩、座椅背板、装饰条及尾翼等。随着汽车轻量化趋势的发展，以塑代钢的应用也越来越普遍。这除了对塑料的机械强度提出较高的要求外，对塑料的线膨胀系数也提出很高的要求。因一般塑料的线性膨胀系数达到金属的10倍，所以在安装设计时需要预留更大的间隙，从而给装配及外观带来不利影响。如长约2米的汽车尾翼塑料件在温差100度的环境中造成的尺寸偏差达到了近2mm。因此，现有技术中亟需一种低线性膨胀系数的C/ABS 合金树脂，其在高低温环境中尺寸稳定性更佳，装配性能更好，可极大的拓宽 PC/ABS 合金树脂的应用领域。

在现有技术中，通过添加矿物填料的方式可以降低聚合物的线性膨胀系数。如中国专利文献CN103333480A，公开了一种低线性膨胀系数的电镀PC/ABS树脂及其制备方法，该发明采用填充滑石粉的方法降低线性膨胀系数，以获得优异高低温性能的电镀PC/ABS材料。然而，矿物填充会造成韧性下降，从而带来影响机械性能的致命问题。现有技术中亟需一种兼具低线性膨胀系数和较好机械性能的聚碳酸酯树脂组合物。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种兼具低线性膨胀系数和较好的机械性能的聚碳酸酯树脂组合物。

本发明的第一目的是通过以下技术方案实现的：一种聚碳酸酯树脂组合物，包括以下重量份的组分：

PC树脂 50-90份；

ABS树脂 5-50份；

马来酸酐接枝共聚物 1-5份；

St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉 3-10份；

润滑剂 0.3-1.0份；

抗氧剂 0.1-0.5份。

所述PC树脂的重均分子量为1.8万-3万。

所述ABS树脂的重均分子量为10万-15万。

所述ABS树脂由重量百分比的如下物质制成：丙烯腈16%-30%、丁二烯10%-60%及苯乙烯30%-65%。

所述马来酸酐共聚物为乙烯-辛烯接枝马来酸酐（POE-g-MAH）、乙烯-丙烯酸丁酯接枝马来酸酐（EEA-g-MAH）、乙烯-甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐（EMA-g-MAH）、SEBS-g-MAH、乙烯-丙烯接枝马来酸酐（EPR-g-MAH）及EPDM-g-MAH中的一种，在这些物质中MAH的含量小于5%。

所述St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉，滑石粉粒径大小为0.5-3um，滑石粉颗粒外的包覆层为St-AN-GMA共聚物，重均分子量为5000-50000g/mol，GMA重量比为0.2-2%。

所述St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉制备工艺为：在容器内配St-AN-GMA共聚物溶液，溶剂为THF，浓度为15-30wt%，然后将滑石粉加入共聚物溶液中，搅拌均匀后，放置微波化学反应器内，进行化学键合2分钟，然后过滤分离处白色粉末，去离子水反复洗涤后，真空干燥2-4小时，即可获得St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉。

微波作为一种新型的高新技术，相比传统的工艺，具有操作简单，加热快、引发时间短等优点，高效节能，符合国家环保战略要求，具有潜在广阔的应用前景。

所述润滑剂为硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸锌、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡及石蜡中的一种或两种以上的混合物。

所述抗氧剂为Irganox 1010、Irganox 1076、Irganox 245、Irganox 3114、Irganox 1098、Irganox B900及Irganox 168中的一种或两种以上的混合物。

本发明的第二目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种兼具低线性膨胀系数和较好的机械性能的聚碳酸酯树脂组合物的制备方法。

本发明的第二目的是通过以下技术方案实现的：一种聚碳酸酯树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：

1）按以下组分备料：PC树脂50-90重量份、ABS树脂5-50重量份、马来酸酐接枝共聚物1-5重量份、St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉3-10重量份、润滑剂0.3-1.0重量份及抗氧剂0.1-0.5重量份；

2）将PC树脂、ABS树脂、马来酸酐接枝共聚物、St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉、润滑剂及抗氧剂在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到成品。

所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为36-44，双螺杆挤出机的挤出温度为210～260℃，螺杆转速为200～600转/分钟。

本发明的有益效果是：本发明采用与St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉发生化学反应的马来酸酐基团接枝的柔性链包覆滑石粉，从而降低滑石粉对材料抗冲击强度的影响，兼具低线性膨胀系数和较好的机械性能，大大改善了PC/ABS树脂尺寸稳定性，有效改善了高低温开裂，装配不良，制件预留间隙大影响美观等问题，从而使得PC/ABS树脂可更加广泛地应用于飞机和高铁、汽车内外饰、家电、电子产品等领域。

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。

实施例1-6例与比较例1-4的制样步骤如下：

步骤一、按以下组分和重量份数备料：PC树脂50-90重量份、ABS树脂5-50重量份、马来酸酐接枝共聚物1-5重量份、St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉3-10重量份、润滑剂0.3-1.0重量份及抗氧剂0.1-0.5重量份；其中，St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉制备工艺为：在容器内配St-AN-GMA共聚物溶液1L，溶剂为THF，浓度为20wt%，然后将未改性的滑石粉500g加入共聚物溶液中，搅拌均匀后，放置微波化学反应器内，进行化学键合2分钟，然后过滤分离处白色粉末，去离子水反复洗涤后，真空干燥2-4小时，即可获得St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉。

步骤二、将PC树脂、ABS树脂、马来酸酐接枝共聚物、St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉、润滑剂、抗氧剂在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到具有低线性热膨胀系数的聚碳酸酯树脂组合物。其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40，并带有温控装置及抽真空装置。双螺杆挤出机的挤出温度为210～260℃，螺杆转速为300转/分钟。

实施例1-6例与比较例1-4制备的树脂按ASTM标准注塑成各种标准力学性能测试样条。其中CLTE（线性膨胀系数）按照 ISO 11359-2-1999 标准进行，在 N2 环境下，以 5℃/min 的速度从 -30℃升温到 80℃。

在实施例1-6例与比较例1-3中，使用的各组分说明如下：

PC-1重均分子量2万；

PC-2重均分子量2.5万；

PC-3重均分子量3万；

ABS-1重均分子量12万，由重量百分比的如下物质制成：丙烯腈20%、丁二烯14%及苯乙烯66%；

ABS-2重均分子量14，由重量百分比的如下物质制成：丙烯腈23%、丁二烯18%及苯乙烯59%；

滑石粉，2um；

POE-g-MAH，MAH含量3%；

SEBE-gMAH，MAH含量1.8；

表1 实施例与比较例

组分	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	比较例1	比较例2	比较例3	比较例4
											PC-1						75
PC-2		65		60			65	62	65
											PC-3	50		70		60					70
ABS-1	49	32		35
											ABS-2			27		35	20	35	35	35	27
POE-g-MAH	1	3		5				3
											SEBS-g-MAH			3		5	5				3
Modified Talc	3	5	10	5	5	7	5	12
											Talc										10
PETS	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
											Irganox B900	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2

											缺口冲击强度（J/M）	356	426	342	480	475	418	205	226	562	120
弯曲强度（Mpa）	62	67	72	66	67	68	67	73	62	75
											弯曲模量（Mpa）	2224	2315	2468	2306	2335	2387	2342	2506	2220	2450
CLTE(10^-5)	6.5	6.2	5.7	6.3	6.4	6	6.6	6.1	7.6	5.8

由以上实施例1-6可知，添加马来酸酐接枝共聚物与St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉，可以明显降低PC/ABS的线性热膨胀系数，而且还能保持相当高的冲击强度。从实施例3可知，当St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉含量达到10重量份时，线性热膨胀系数可以降低至6*10^-4以下。从比较例1-3可知，单独采用未改性滑石粉时，或滑石粉含量过高时，虽然也可以获得较低的线性热膨胀系数，但是会大幅度降低PC/ABS的冲击强度。由此可见本发明制备的PC/ABS合金树脂具有非常突出的综合物理性能和低线性热膨胀系数，因而具也有非常可观的潜在应用市场。

经过大量实验证实，在本发明的聚碳酸酯树脂组合物中，PC树脂50-90重量份，PC树脂的重均分子量为1.8万-3万；ABS树脂5-50重量份，ABS树脂的重均分子量为10万-15万，ABS树脂由重量百分比的如下物质制成：丙烯腈16%-30%、丁二烯10%-60%及苯乙烯30%-65%；马来酸酐接枝共聚物1-5重量份；滑石粉3-10重量份；润滑剂0.3-1.0重量份；抗氧剂0.1-0.5重量份；均可实施，并且制备的成品兼具低线性膨胀系数和较好机械性能。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于包括以下重量份的组分：

PC树脂 50-90份；

ABS树脂 5-50份；

马来酸酐接枝共聚物 1-5份；

St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉 3-10份；

润滑剂 0.3-1.0份；

抗氧剂 0.1-0.5份。

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于：所述PC树脂的重均分子量为1.8万-3万。

3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于：所述ABS树脂的重均分子量为10万-15万。

4.根据权利要求3所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于所述ABS树脂由重量百分比的如下物质制成：丙烯腈16%-30%、丁二烯10%-60%及苯乙烯30%-65%。

5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于：所述马来酸酐共聚物为POE-g-MAH、EEA-g-MAH、EMA-g-MAH、SEBS-g-MAH、EPR-g-MAH及EPDM-g-MAH中的一种，在这些物质中MAH的含量小于5%。

6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于：所述St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉，滑石粉粒径大小为0.5-3um，滑石粉颗粒外的包覆层为St-AN-GMA共聚物，重均分子量为5000-50000g/mol，GMA重量比为0.2-2%。

7.根据权利要求6所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于所述St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉制备工艺为：在容器内配St-AN-GMA共聚物溶液，溶剂为THF，浓度为15-30wt%，然后将滑石粉加入共聚物溶液中，搅拌均匀后，放置微波化学反应器内，进行化学键合2分钟，然后过滤分离处白色粉末，去离子水反复洗涤后，真空干燥2-4小时，即可获得St-AN-GMA共聚物改性的滑石粉。

8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于：所述润滑剂为硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸锌、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡及石蜡中的一种或两种以上的混合物。

9.一种聚碳酸酯树脂组合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2）将PC树脂、ABS树脂、马来酸酐接枝共聚物、滑石粉、润滑剂及抗氧剂在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到成品。

10.根据权利要求9所述的聚碳酸酯树脂组合物的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为36-44，双螺杆挤出机的挤出温度为210～260℃，螺杆转速为200～600转/分钟。