CN109082092A - 一种聚碳酸酯材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚碳酸酯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯材料及其制备方法，聚碳酸酯材料由以下组分按其重量份数组成：聚碳酸酯42‑82份，丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物0‑5份,玻璃纤维5‑40份，增韧剂3‑10份，协效着色增强剂3‑10份，着色母粒0.5‑5份，抗氧剂 0.1‑0.5份，润滑剂0.1‑1.0份；本发明采用着色母粒、协效着色增强剂协同使用，材料保持力学性能稳定性的同时，使材料整体具有非常好的着色能力、良好的色粉分散性。所制备的产品颜色鲜艳，分布均匀，性能保持良好，具有良好的颜色均匀性。

Description

一种聚碳酸酯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种聚碳酸酯材料及其制备方法。
背景技术
尼聚碳酸酯(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。聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃BI级，在普通使用温度内都有良好的机械性能。
为了提升材料性能和档次，满足最终部件和客户的需求，一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和改性，以玻璃纤维增强效果明显，可提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。
随着应用的不断开发，人们对聚碳酸酯提出了更高、更具体的要求，比如，人们对于产品的色彩有着更多的追求，这就要求加工材料具有易染色的优点。由于色粉在增强体系中非常容易出现颜色分散不均的问题，而且由于色粉的添加容易造成玻纤和聚碳酸酯树脂之间的界面分离，使得材料的性能下降明显。因此，开发一种鲜艳玻纤增强的聚碳酸酯材料，对聚碳酸酯的改性技术和颜料均匀分散的方法、改性聚碳酸酯的综合性能提升改进和实际应用具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚碳酸酯材料及其制备方法，可使得材料保持力学性能稳定性的同时，使材料整体具有良好的着色能力和色粉分散性。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种聚碳酸酯材料，由以下组分按其重量份数组成：
所述聚碳酸酯的熔融指数为15-20g/10min；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的熔融指数为20-25g/10min。
进一步，所述玻璃纤维为直径为15μm的无碱无捻粗砂。
进一步，所述增韧剂为乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
进一步协效着色增强剂为无机晶须。
进一步，所述无机晶须为氢氧化铝晶须和硫酸钙晶须按质量比10：1的混合物。
进一步，所述的着色母粒由下述组份按重量份组成：聚碳酸酯100份，钛白粉0-25份，酞青兰0-2份，酞青绿0-2份，钛黄粉0-5份，炭黑0.01-1份，铁红0-2份；所述炭黑为活化表面无尘炭黑。
进一步，所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
进一步，所述的润滑剂为硅酮粉。
本发明同时提供了一种聚碳酸酯材料的制备方法，包括以下步骤：按各组分的重量份数，将称好的聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、增韧剂、协效着色增强剂、着色母粒、抗氧剂和润滑剂通过高速混合机中以600r/min混合2-10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，将称好的玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得聚碳酸酯材料；所述双螺杆挤出机一区温度为200-230℃，二区温度为200-230℃，三区温度为200-240℃，四区温度为210-240℃，五区温度为210-250℃，六区温度为220-250℃；双螺杆挤出机的主机转速为250-500rpm。
本发明具备以下有益效果：本发明经过大量的实践，引入熔融指数适宜的聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，解决了在加工过程中遇到的熔体易破裂、熔体混合不均匀，填料助剂分散不均匀的问题；同时本发明采用着色母粒、协效着色增强剂协同使用，材料保持力学性能稳定性的同时，使材料整体具有非常好的着色能力、良好的色粉分散性。所制备的产品颜色鲜艳，分布均匀，性能保持良好，具有良好的颜色均匀性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明目的，而非限制本发明的保护范围。
本发明实施例中所有物质均是已知的市售产品，其单位为重量份，其中聚碳酸酯的熔融指数为15-20g/10min；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的熔融指数为20-25g/10min；玻璃纤维为直径为15μm的无碱无捻粗砂；增韧剂为乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物；协效着色增强剂为氢氧化铝晶须、硫酸钙晶须按质量比10：1的比例混合物；抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)的混合物；润滑剂为硅酮粉。
实施例1
(1)着色母粒的制备：将聚碳酸酯100份，钛白粉25份，酞青兰1.5份，炭黑0.01份，铁红2份，加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒；双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆挤出机的主机转速为300rpm。
(2)聚碳酸酯材料的制备：称取干燥好的以下组分：聚碳酸酯62份，玻璃纤维25份，增韧剂5份，协效着色增强剂5份，着色母粒3份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.5份；再将称好的聚碳酸酯、增韧剂、协效着色增强剂、着色母粒、抗氧剂和润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；然后将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，再将玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得聚碳酸酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为210℃，五区温度为210℃，六区温度为220℃；双螺杆挤出机的主机转速为300rpm。
实施例2
(1)着色母粒的制备：将聚碳酸酯100份，酞青绿2份，酞青兰2份，钛黄粉5份，炭黑1份，加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆挤出机的主机转速为300rpm。
(2)聚碳酸酯材料的制备：称取干燥好的以下组分：聚碳酸酯62份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物1份，玻璃纤维25份，增韧剂5份，协效着色增强剂5份，着色母粒3份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.5份；将称好的聚碳酸酯，增韧剂，协效着色增强剂，着色母粒，抗氧剂，润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚碳酸酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆挤出机的主机转速为300rpm。
实施例3
(1)着色母粒的制备：将聚碳酸酯100份，钛白粉15份，酞青绿0.5份，铁红1.0份,炭黑0.5份加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆挤出机的主机转速为300rpm。
(2)聚碳酸酯材料的制备：称取干燥好的以下组分：聚碳酸酯42份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物3份，玻璃纤维5份，增韧剂3份，协效着色增强剂10份，着色母粒5份，抗氧剂0.5份，润滑剂1.0份；将称好的聚碳酸酯，增韧剂，协效着色增强剂，着色母粒，抗氧剂，润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚碳酸酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为230℃，二区温度为230℃，三区温度为240℃，四区温度为240℃，五区温度为250℃，六区温度为250℃；双螺杆挤出机的主机转速为500rpm。
实施例4
(1)着色母粒的制备：将聚碳酸酯100份，钛白粉10份，钛黄粉2.5份，铁红0.5份,炭黑0.1份加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆挤出机的主机转速为300rpm。
(2)聚碳酸酯材料的制备：称取干燥好的以下组分：聚碳酸酯82份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5份，玻璃纤维40份，增韧剂10份，协效着色增强剂3份，着色母粒0.5份，抗氧剂0.3份，润滑剂0.1份；将称好的聚碳酸酯，增韧剂，协效着色增强剂，着色母粒，抗氧剂，润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚碳酸酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为210℃，二区温度为215℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃，六区温度为250℃；双螺杆挤出机的主机转速为250rpm。
对比例1
对比例1同实施例1的区别在于色粉助剂未做成着色母粒。
称取干燥好的以下组分：聚碳酸酯62份，玻璃纤维25份，增韧剂5份，协效着色增强剂5份，钛白粉0.9份，酞青兰0.045份，炭黑0.01份，铁红0.045份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.5份；将称好的聚碳酸酯，增韧剂，协效着色增强剂，钛白粉，酞青兰，炭黑，铁红，抗氧剂，润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚碳酸酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆挤出机的主机转速为300rpm。
对比例2
对比例2同实施例1的区别在于末加入协效着色增强剂：
(1)着色母粒的制备：将聚碳酸酯100份，钛白粉25份，酞青兰1.5份，炭黑0.01份，铁红1.5份，加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆主机转速为300rpm。
(2)聚碳酸酯材料的制备：称取干燥好的以下组分：聚碳酸酯62份，玻璃纤维25份，增韧剂5份，着色母粒3份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.5份；将称好的聚碳酸酯，增韧剂，着色母粒，抗氧剂，润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚碳酸酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆挤出机的主机转速为300rpm。
对比例3
对比例3同实施例1的区别在于色粉助剂未做成着色母粒，同时末加入协效着色增强剂。
称取干燥好的以下组分：聚碳酸酯62份，玻璃纤维25份，增韧剂5份，钛白粉0.9份，酞青兰0.045份，炭黑0.01份，铁红0.045份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.5份；将称好的聚碳酸酯、增韧剂、钛白粉、酞青兰、炭黑、铁红、抗氧剂、润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚碳酸酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆挤出机的主机转速为300rpm。
将实施例1-4及对比例1-3制备的玻纤增强聚碳酸酯材料分别按照GB测试标准注塑成相应样条，然后在23±2℃、50±5％相对湿度的环境下放置24小时后进行测试,测试方法参照表1所示，测试性能结果参照表2所示。
表1：
物理性能 测试方法
拉伸强度 ASTM D638
Izod缺口冲击强度(悬臂梁冲击试验) ASTM D256
弯曲强度 ASTM D790
弯曲模量 ASTM D790
色粉分散(着色力)级 UL94目测
表2：
从以上实施例1-4和对比例1-3的性能对比可看出，本发明通过将色粉助剂改进为着色母粒形式，同时协效着色增强剂的加入，在有效保持玻纤增强聚碳酸酯产品的力学性能的同时，有利于着色母粒的着色，使产品颜色鲜艳、分布均匀。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚碳酸酯材料，其特征在于：由以下组分按其重量份数组成：
聚碳酸酯 42-82份，
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 0-5份,
玻璃纤维 5-40份，
增韧剂 3-10份，
协效着色增强剂 3-10份，
着色母粒 0.5-5份，
抗氧剂 0.1-0.5份，
润滑剂 0.1-1.0份,
所述聚碳酸酯的熔融指数为15-20g/10min；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的熔融指数为20-25g/10min。
2.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯材料，其特征在于：所述玻璃纤维为直径为15μm的无碱无捻粗砂。
3.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯材料，其特征在于：协效着色增强剂为无机晶须。
5.根据权利要求4所述的一种聚碳酸酯材料，其特征在于：所述无机晶须为氢氧化铝晶须和硫酸钙晶须按质量比10：1的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯材料，其特征在于：所述的着色母粒由下述组份按重量份组成：聚碳酸酯 100份，钛白粉0-25份，酞青兰0-2份，酞青绿0-2份，钛黄粉0-5份，炭黑0.01-1份，铁红0-2份；所述炭黑为活化表面无尘炭黑。
7.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯材料，其特征在于：所述的润滑剂为硅酮粉。
9.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：按各组分的重量份数，将称好的聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、增韧剂、协效着色增强剂、着色母粒、抗氧剂和润滑剂通过高速混合机中以600r/min混合2-10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，将称好的玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得聚碳酸酯材料；所述双螺杆挤出机一区温度为200-230℃，二区温度为200-230℃，三区温度为200-240℃，四区温度为210-240℃，五区温度为210-250℃，六区温度为220-250℃；双螺杆挤出机的主机转速为250-500rpm。
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