CN109135237A - 一种新型聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents

一种新型聚碳酸酯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型聚碳酸酯组合物及其制备方法，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯：50‑90份；纤维状填料：5‑45份；助剂：0.1‑5份；钛白粉：0.1‑8份；以上四种组分的重量份数之和为100份。本发明所述的新型聚碳酸酯组合物在一定程度上改善了材料的脱模性能，同时这种异性，更容易避免由于材料取向导致的剪切时的局部过热导致的碳化性能，改善部分高剪切螺纹元件脱模时的碳化问题。

Description

一种新型聚碳酸酯组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于工程塑料改性技术领域，尤其是涉及一种新型聚碳酸酯组合 物及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯PC是五大工程塑料之一，具有较高耐冲击性及耐热性等特性， 广泛应用于人们生产和生活的各个方面。但由于其刚性上的不足，限制其一 些特殊的环境中的应用，因而人们通过添加玻纤的方式来改善其刚性。
玻璃增强PC材料由于其良好的强度、韧性和热性能而广泛地应用于汽 车、电子电器、家电材料等领域。然而常规的玻纤增强PC改性技术，玻纤 赋予材料较强刚性同时，对材料的韧性损伤却很大，同时材料的脱模性及产 品外观质量也会不同程度的恶化。
目前，玻璃纤维在体系中主要为增强作用，其加入会大大降低材料的韧 性，不能达到刚韧平衡，常规手段是增加增韧剂，但是众所周知，增加增韧 剂又会影响产品的外观，尺寸稳定性和加工流动性。
到目前为止，采用两种玻纤增强PC的加工工艺的方式制得不同玻纤保 留长度的增强PC材料，然后通过共混的方式得到双峰分布的增强PC材料的 方式暂无报道。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种具有优异脱模性、刚韧平衡、高剪切下 低发热的新型聚碳酸酯组合物及其制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种新型聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：
聚碳酸酯：50-90份；
纤维状填料：5-45份；
助剂：0.1-5份；
钛白粉：0.1-8份；
以上四种组分的重量份数之和为100份；
所述纤维状填料为包括填料I和填料II，所述填料I为长度为 80um-160um的玻璃纤维，其占纤维状填料的重量百分比为20％-50％；所述 填料II为长度为400um-550um的玻璃纤维，其占纤维状填料的重量百分比 为50％-80％。
进一步的，所述聚碳酸酯选自芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香 族-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯、硅氧烷共聚碳酸酯中的一种或几种； 优选为芳香族聚碳酸酯。
优选地，所述芳香族聚碳酸酯选自粘均分子量13000-40000的芳香族聚 碳酸酯，优选为粘均分子量16000-28000的芳香族聚碳酸酯。
进一步的，所述助剂选自阻燃剂、热稳定剂、抗氧剂、抗滴落剂、润滑 剂、脱模剂、光稳定剂、钛白粉的一种或几种；
优选地，所述的热稳定剂为有机亚磷酸酯，更优选地，所述热稳定剂为 亚磷酸三苯酯、亚磷酸三-(2,6-二甲基苯基)酯，亚磷酸三-壬基苯基酯，二 甲基苯膦酸酯，磷酸三甲酯中的一种或几种；
优选地，所述的抗氧剂为有机亚磷酸酯、烷基化的一元酚或者多元酚、 多元酚和二烯的烷基化反应产物、对甲酚或者二环戊二烯的丁基化反应产物、 烷基化的氢醌类、羟基化的硫代二苯基醚类、亚烷基-双酚、苄基化合物、 多元醇酯类中的一种或几种；
优选地，所述光稳定剂为苯并三唑类化合物、二苯甲酮类化合物中的一 种或几种；
优选地，所述脱模剂为硬脂酸金属盐、硬脂酸烷基酯、硬脂酸季戊四醇 酯、石蜡、褐煤蜡中的一种或几种。
进一步的，所述钛白粉为金红石氯化法钛白粉和/或金红石硫酸法钛白粉。
本发明还提供一种新型聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
1)按照配方含量称量各组分，并将需要预烘干处理的聚碳酸酯进行120 ℃-130℃烘干处理，烘干时间设定为4h-6h，得到烘干处理的聚碳酸酯；
2)将烘干处理的聚碳酸酯、玻璃纤维、助剂、钛白粉预混后从双螺杆 挤出机的一区喂料口加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为 200℃-280℃，其中设置至少1个抽真空段，抽真空段位于输料段的末端、 熔融段的前端或计量段部分，挤出造粒，制得母粒I；
3)将烘干处理的聚碳酸酯、玻璃纤维、其他助剂预混后从1区喂料口 加入双螺杆挤出机中，玻璃纤维从4-7区喂料口加入双螺杆挤出机中，双螺 杆挤出机的温控设置温度为200℃-280℃，其中设置至少1个抽真空段，抽 真空段位于输料段的末端、熔融段的前端或计量段部分，挤出造粒，制得母 粒II；
4)将母粒I和母粒II共混，得到新型聚碳酸酯组合物。
进一步的，所述步骤1)和步骤2)中使用的玻璃纤维选自粗纺纤维、 长玻璃纤维、短玻璃纤维中的一种或几种。
进一步的，所述玻璃纤维选自M-玻璃纤维、E-玻璃纤维、A-玻璃纤维、 S-玻璃纤维、R-玻璃纤维、C-玻璃纤维中的一种或几种，优选地，所述玻璃 纤维选自E-玻璃、A-玻璃、C-玻璃中的一种或几种。
进一步的，所述步骤1)和步骤2)中使用的玻璃纤维为经过浆料和粘 合促进剂进行表面处理的玻璃纤维，或为对其表面部分覆盖处理的玻璃纤维， 或为表面不进行任何处理的玻璃纤维。
进一步的，所述步骤1)和步骤2)中使用的玻璃纤维的直径为1um-25um， 优选为4um-15um。
相对于现有技术，本发明所述的新型聚碳酸酯组合物及其制备方法具有 以下优势：
本发明所述的新型聚碳酸酯组合物的刚性由玻纤保留长度在 400um-550um的母粒II来支撑，新型聚碳酸酯组合物的韧性主要由玻纤保 留长度80-160um的母粒I支撑，而两者共混后，由于双峰分布的玻纤长度， 打乱了玻纤在树脂的取向行为，改善了收缩的各项异性，在一定程度上改善 了材料的脱模性能，同时这种异性，更容易避免由于材料取向导致的剪切时 的局部过热导致的碳化性能，改善部分高剪切螺纹元件脱模时的碳化问题。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术 人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明， 均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
本发明的实施例中使用的聚碳酸酯选用的是PC 1300-10NP韩国LG；
本发明的实施例中使用的玻璃纤维为直径为4.5um，长度4mm,PPG的 玻璃纤维；
本发明的实施例中使用的钛白粉的生产商为江西添光，牌号为TR-33。
本发明的实施例中使用的其它助剂为硫类抗氧剂和脱模剂，其中硫类抗 氧剂为科聚亚生产的季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)；脱模剂为美国龙沙 生产的PETS。
实施例1
一种新型聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯： 178份；玻璃纤维：20份；钛白粉：0.5份；助剂：1份。
上述新型聚碳酸酯组合物的制备方法包括如下步骤：
1)按照配方含量称量各组分，并将需要预烘干处理的聚碳酸酯进行120 ℃-130℃烘干处理，烘干时间设定为4h-6h，得到烘干处理的聚碳酸酯；
2)将预烘干处理的88.5份聚碳酸酯、0.5份助剂、1份钛白粉、10份玻 璃纤维从双螺杆挤出机的一区喂料口加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的 温控设置温度为200℃-280℃，其中设置至少1个抽真空段，抽真空段位于 输料段的末端、熔融段的前端或计量段部分，挤出造粒，分别制得玻纤含量 为10％的A1；
3)将预烘干处理的89.5份聚碳酸酯、0.5份助剂预混后从双螺杆挤出机 的一区喂料口加入双螺杆挤出机中，10份玻璃纤维从四至七区喂料口加入到 双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为200℃-280℃，其中并设 置至少1个抽真空段，抽真空段可以位于输料段的末端，熔融段的前端以及 计量段部分，挤出造粒，分别制得玻纤含量为10％的B1；
4)将50份A1和50份B1共混，得到新型聚碳酸酯组合物。
实施例2
一种新型聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯： 178份；玻璃纤维：20份；钛白粉：0.5份；助剂：1份。
本实施例的新型聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于， 将35份步骤2)制得的A1与65份步骤3)制得的B1共混得到新型聚碳酸 酯组合物。
实施例3
一种新型聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯： 178份；玻璃纤维：20份；钛白粉：0.5份；助剂：1份。
本实施例的新型聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于， 将20份步骤2)制得的A1与80份步骤3)制得的B1共混得到新型聚碳酸 酯组合物。
实施例4
一种新型聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯： 157份；玻璃纤维：40份；钛白粉：2份；助剂：1份。
本实施例的新型聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于， 步骤2)中原料的用量为77.5份聚碳酸酯、0.5份助剂、2份钛白粉、20份 玻璃纤维制得A2，步骤3)中原料的用量为79.5份聚碳酸酯、20份玻璃纤 维、0.5份助剂制得B2。
将50份步骤2)制得的A2与50份步骤3)制得的B2共混得到新型聚 碳酸酯组合物。
实施例5
一种新型聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯： 157份；玻璃纤维：40份；钛白粉：2份；助剂：1份。
本实施例的新型聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于， 将35份步骤2)制得的A2与65份步骤3)制得的B2共混得到新型聚碳酸 酯组合物。
实施例6
一种新型聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯： 157份；玻璃纤维：40份；钛白粉：2份；助剂：1份。
本实施例的新型聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于， 将20份步骤2)制得的A2与80份步骤3)制得的B2共混得到新型聚碳酸 酯组合物。
实施例7
一种新型聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯： 136份；玻璃纤维：60份；钛白粉：3份；助剂：1份。
本实施例的新型聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于， 步骤2)中原料的用量为66.5份聚碳酸酯、0.5份助剂、3份钛白粉、30份 玻璃纤维制得A3，步骤3)中原料的用量为69.5份聚碳酸酯、30份玻璃纤 维、0.5份助剂制得B3。
将50份步骤2)制得的A3与50份步骤3)制得的B3共混得到新型聚 碳酸酯组合物。
实施例8
一种新型聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯： 136份；玻璃纤维：60份；钛白粉：3份；助剂：1份。
本实施例的新型聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于， 将35份步骤2)制得的A3与65份步骤3)制得的B3共混得到新型聚碳酸 酯组合物。
实施例9
一种新型聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯： 136份；玻璃纤维：60份；钛白粉：3份；助剂：1份。
本实施例的新型聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于， 将20份步骤2)制得的A3与65份步骤3)制得的B3共混得到新型聚碳酸 酯组合物。
对比例1
一种聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯：136 份；玻璃纤维：60份；钛白粉：3份；助剂：1份。
本实施例的聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于，将 70份步骤2)制得的A3与30份步骤3)制得的B3共混得到聚碳酸酯组合 物。
对比例2
一种聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯：136 份；玻璃纤维：60份；钛白粉：3份；助剂：1份。
本实施例的聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于，将 80份步骤2)制得的A3与20份步骤3)制得的B3共混得到聚碳酸酯组合 物。
对比例3
一种聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯：69.5 份；玻璃纤维：30份；助剂：0.5份。
本实施例的聚碳酸酯组合物的制备方法为实施例1的步骤1)和步骤3) 到聚碳酸酯组合物B3。
对比例4
一种聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯：157 份；玻璃纤维：40份；钛白粉：2份；助剂：1份。
本实施例的聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于，将 70份步骤2)制得的A2与30份步骤3)制得的B2共混得到聚碳酸酯组合 物。
对比例5
一种聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯：157 份；玻璃纤维：40份；钛白粉：2份；助剂：1份。
本实施例的聚碳酸酯组合物的制备方法同实施例1，不同之处在于，将 80份步骤2)制得的A2与20份步骤3)制得的B2共混得到聚碳酸酯组合 物。
对比例6
一种聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：聚碳酸酯：79.5 份；玻璃纤维：20份；助剂：0.5份。
本实施例的聚碳酸酯组合物的制备方法为实施例1的步骤1)和步骤3) 到聚碳酸酯组合物B2。
对比例7
一种聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：88.5份；玻璃 纤维：10份；钛白粉：1份；助剂：0.5份。
本实施例的聚碳酸酯组合物的制备方法为实施例1的步骤1)和步骤2) 到聚碳酸酯组合物A1。
对比例8
一种聚碳酸酯组合物，由包括如下重量份数的组分组成：89.5份；玻璃 纤维：10份；助剂：0.5份。
本实施例的聚碳酸酯组合物的制备方法为实施例1的步骤1)和步骤2) 到聚碳酸酯组合物B1。
将实施例1-9以及对比例1-8制得的聚碳酸酯组合物进行性能测试，各 性能的测试标准或方法如下：
玻璃纤维长度以及分布的测试方法：将2g聚碳酸酯组合物在600℃浓硫 酸和氢氟酸烧解后通过双氧水滴定调节到中性，得到的澄清透明的烧解液， 液体冷却到室温后通过移液管从底部移取2ml在干净的玻璃片，液滴铺成厚 度为2mm的水层，二次元影像仪器放大倍数为200倍下的条件下进行拍照， 根据照片的玻纤形态用统计学的方法计算玻纤长度以及分布
拉伸强度的测试方法：ISO527；
冲击强度的测试方法：ISO180；
多次冲击抗击性的测试方法：采用2.75J，摆锤冲击高度设定为49cm， 然后采用N大于1次的反复冲击，记录样条被冲断的次数，次数越多韧性越 好；
脱模性能：金发内边评价标准。300℃的注塑温度下，85％的注塑压力 以及85％的注塑速度在评价模具上进行打样，采用2点顶针，读出顶出制件 的最大顶出力；
剪切发热性能：金发内部评价标准。300℃的注塑温度下，50％的注塑 压力以及50％的注塑速度在评价模具上进行打样，采用剪切旋转脱模，频率 2HZ，观察制件内表面的碳化情况。
具体的性能测试结果以及具体配比见表1和表2.
表1实施例1-9具体配比(重量份)及其测试性能结果
表2对比例1-8的具体配比(重量份)及其测试性能结果
从表1的实施例和表2的对比例的比较可以看出：本发明选用在聚碳酸 酯组合物配方中调节纤维状填料的长度及含量分布，实现纤维状填料在聚碳 酸酯组合物中的双峰分布，得到的聚碳酸酯组合物刚性增强的同时具有优异 的韧性，达到刚韧平衡，同时材料的脱模性能优异，高剪切下材料的生热更 均匀，避免了局部过热造成的碳化现象，拓展了材料的应用范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型聚碳酸酯组合物，其特征在于：由包括如下重量份数的组分组成：
聚碳酸酯：50-90份；
纤维状填料：5-45份；
助剂：0.1-5份；
钛白粉：0.1-8份；
以上四种组分的重量份数之和为100份；
所述纤维状填料为包括填料I和填料II，所述填料I为长度为80um-160um的玻璃纤维，其占纤维状填料的重量百分比为20％-50％；所述填料II为长度为400um-550um的玻璃纤维，其占纤维状填料的重量百分比为50％-80％。
2.根据权利要求1所述的新型聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述聚碳酸酯选自芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯、硅氧烷共聚碳酸酯中的一种或几种；优选为芳香族聚碳酸酯。
3.根据权利要求2所述的新型聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述芳香族聚碳酸酯选自粘均分子量13000-40000的芳香族聚碳酸酯，优选为粘均分子量16000-28000的芳香族聚碳酸酯。
4.根据权利要求1所述的新型聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述助剂选自阻燃剂、热稳定剂、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂、脱模剂、光稳定剂、钛白粉的一种或几种；
优选地，所述的热稳定剂为有机亚磷酸酯，更优选地，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯、亚磷酸三-(2,6-二甲基苯基)酯，亚磷酸三-壬基苯基酯，二甲基苯膦酸酯，磷酸三甲酯中的一种或几种；
优选地，所述的抗氧剂为有机亚磷酸酯、烷基化的一元酚或者多元酚、多元酚和二烯的烷基化反应产物、对甲酚或者二环戊二烯的丁基化反应产物、烷基化的氢醌类、羟基化的硫代二苯基醚类、亚烷基-双酚、苄基化合物、多元醇酯类中的一种或几种；
优选地，所述光稳定剂为苯并三唑类化合物、二苯甲酮类化合物中的一种或几种；
优选地，所述脱模剂为硬脂酸金属盐、硬脂酸烷基酯、硬脂酸季戊四醇酯、石蜡、褐煤蜡中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的新型聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述钛白粉为金红石氯化法钛白粉和/或金红石硫酸法钛白粉。
6.权利要求1-5任一所述的新型聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：
1)按照配方含量称量各组分，并将需要预烘干处理的聚碳酸酯进行120℃-130℃烘干处理，烘干时间设定为4h-6h，得到烘干处理的聚碳酸酯；
2)将烘干处理的聚碳酸酯、玻璃纤维、助剂、钛白粉预混后从双螺杆挤出机的一区喂料口加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为200℃-280℃，其中设置至少1个抽真空段，抽真空段位于输料段的末端、熔融段的前端或计量段部分，挤出造粒，制得母粒I；
3)将烘干处理的聚碳酸酯、玻璃纤维、其他助剂预混后从1区喂料口加入双螺杆挤出机中，玻璃纤维从4-7区喂料口加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为200℃-280℃，其中设置至少1个抽真空段，抽真空段位于输料段的末端、熔融段的前端或计量段部分，挤出造粒，制得母粒II；
4)将母粒I和母粒II共混，得到新型聚碳酸酯组合物。
7.根据权利要求6所述的新型聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤2)中使用的玻璃纤维选自粗纺纤维、长玻璃纤维、短玻璃纤维中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的新型聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于：所述玻璃纤维选自M-玻璃纤维、E-玻璃纤维、A-玻璃纤维、S-玻璃纤维、R-玻璃纤维、C-玻璃纤维中的一种或几种，优选地，所述玻璃纤维选自E-玻璃、A-玻璃、C-玻璃中的一种或几种。
9.根据权利要求6所述的新型聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤2)中使用的玻璃纤维为经过浆料和粘合促进剂进行表面处理的玻璃纤维，或为对其表面部分覆盖处理的玻璃纤维，或为表面不进行任何处理的玻璃纤维。
10.根据权利要求6所述的新型聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤2)中使用的玻璃纤维的直径为1um-25um，优选为4um-15um。
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