CN109265955A - 一种高抗冲高耐候pc/pbt树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

一种高抗冲高耐候pc/pbt树脂组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物及其制备方法，该组合物包括以下重量份数的原料组分：PC：50‑70份；PBT：20‑30份；PET：0‑10份；聚酯增韧剂：1‑10份；聚酯相容剂：1‑10份；其他加工助剂0.5‑1份。制备方法包括以下步骤：首先将PBT、PET与聚酯增韧剂经预混、双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备增韧PBT母粒；然后将PC、增韧PBT母粒、聚酯相容剂与其他加工助剂再经预混、熔融共混、造粒得到PC/PBT树脂组合物。本发明优点在于：制备的PC/PBT树脂组合物具有优异的抗冲击性能和耐候性。

Description

一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物及其制备方法，属于高分子材料改性技术领域。
背景技术
聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)作为两大通用的热塑性工程塑料，都具有非常多的优点，广泛应用于不同的领域。作为单一材料也有不可避免的缺点，将两者作为合金材料使用，既可以弥补PC熔体粘度大、流动性差、耐溶剂性能差等不足，又能改善PBT耐冲击性能低和高温刚性差等缺陷。PC/PBT树脂组合物兼具PC树脂的冲击韧性和PBT树脂的耐溶剂性，可以广泛地应用在汽车工程、电子电气工程、运动和休闲用品领域。
如何制备综合性能优异的PC/PBT树脂组合物对于改性工程师来说一直是个难题。首先是因为PC分子链端具有-OH基团与PBT分子链链端具有的-OH和-COOH基团在熔融共混时很容易发生酯交换反应和醇解酸解等副反应。其次是丙烯酸酯类的加工助剂在熔融共混和材料后期使用过程中分解的小分子会促进PC/PBT树脂组合物酯交换反应和醇解酸解等副反应的发生，从而导致该树脂组合物性能进一步劣化。因此，如何选择合适的高耐热增韧体系以及抑制PC和PBT之间的酯交换反应是制备高性能PC/PBT树脂组合物的关键。中国专利文献CN104927335A公开了一种将PC和PBT分别与功能性助剂造粒，对树脂进行提前封端制备高韧性高耐热PC/PBT树脂组合物，但是此方法中选择ACR-GMA和EM-MA-GMA分别作为PC和PBT的封端剂，两种封端剂都是丙烯酸酯类增韧剂，耐热性较差。在熔融共混及后期使用过程中封端剂会分解出促进PC/PBT树脂组合物酯交换的小分子物质，劣化材料性能，无法满足长期高温、高耐候条件下的使用。因此，为了克服这一缺点，本发明公开一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物。本发明的第二个目的是，提供一种高抗冲高耐候PC/PBT的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物，所述的PC/PBT树脂组合物包含以下重量份的原料组分：
优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的重量份数为3-10份。
优选地，所述的聚酯增韧剂为带有反应官能团的聚烯烃类共聚物和/或接枝共聚物。
优选地，所述的带有反应官能团的聚烯烃类共聚物为POE与GMA的接枝共聚物。
优选地，所述的聚酯相容剂为带有反应官能团的AS类共聚物。
优选地，所述的带有反应官能团的AS类共聚物为AS-co-GMA，重均分子量为3万-10万，其中GMA重量份数为2-8％。
优选地，所述的其他加工助剂为酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂中的至少一种。
本发明还提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
A、称取以下重量份数的原料组分：聚碳酸酯树脂：50-70份；聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂：20-30份；聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂：0-10份；聚酯增韧剂：1-10份；聚酯相容剂：1-10份；其他加工助剂0.5-1份；
B、将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂与聚酯增韧剂经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备增韧PBT母粒；
C、将聚碳酸酯树脂、增韧PBT母粒、聚酯相容剂与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。
优选地，步骤B中，所述熔融共混采用的参数为：进料段温度为160-200℃、塑化段温度为200-220℃、均化段温度为220-240℃，螺杆转速为300-600rpm。
优选地，步骤C中，所述熔融挤出采用的参数为：进料段温度为190-220℃、塑化段温度为220-250℃、均化段温度为240-260℃，螺杆转速为300-600rpm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明中，通过配方的优化设计，选取POE与GMA的接枝共聚物作为聚酯增韧剂，与常用的MBS类，ACR-GMA类，EMA-co-GMA和EBA-co-GMA相比，具有优异的抗冲击性能、热稳定性和耐候性，且在加工及后期使用过程中不会分解出促进PC和PBT副反应的小分子物质；选取AS-co-GMA作为聚酯相容剂，一方面能够提高PC/PBT相容性，另一方面有助于实现对PC的封端，与酯交换抑制剂起到协同作用，进一步降低酯交换反应发生的可能性。
2、本发明中，进一步通过工艺的优化设计，PBT首先与聚酯增韧剂共混，一方面对PBT进行封端，降低第二次共混过程中与PC发生酯交换反应的概率；另一方面形成海岛结构的增韧体系，在与PC二次共混过程中形成“双重海岛结构”，该结构能够大幅度提高PC/PBT树脂组合物的抗冲击性能。
3、通过配方和工艺的优化设计，是制备高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的关键。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中的最终制备高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的相态结构示意图。
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。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例和对比例采用的各原料组分具体为：
(a)聚碳酸酯选用湖南石化的PC-1100，数均分子量为≈25000g/mol，MI(300℃
*1.2kg)＝10g/10min；
(b)聚对苯二甲酸丁二醇酯选用仪征化纤的PBT GX121，特性粘度是0.98dl/gr；(c)聚对苯二甲酸乙二醇酯选用金山石化，特性粘度是0.85dl/gr；
(d)聚酯增韧剂POE-g-GMA、聚酯相容剂AS-co-GMA(重均分子量为3万-10万，
其中GMA的重量含量为2-8％)，佳易容相容剂江苏有限公司生产。
实施例1
本实施例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
A、称取以下重量份数的原料组分：PC：50份；PBT：30份；聚酯增韧剂POE-g-GMA：10份；聚酯相容剂AS-co-GMA：10份；其他加工助剂1份(酯交换抑制剂0.4份、抗氧剂0.4份、润滑剂0.2份)；
B、将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂与聚酯增韧剂经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备增韧PBT母粒；熔融挤出采用的参数为：进料段温度为160℃、塑化段温度为220℃、均化段温度为230℃，螺杆转速为400rpm。
C、将聚碳酸酯树脂、增韧PBT母粒、聚酯相容剂与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物(图1)。熔融挤出采用的参数为：进料段温度为200℃、塑化段温度为220℃、均化段温度为240℃，螺杆转速为400rpm。
实施例2
本实施例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
A、称取以下重量份数的原料组分：PC：50份；PBT：20份；PET：10份；聚酯增韧剂POE-g-GMA：10份；聚酯相容剂AS-co-GMA：10份；其他加工助剂1份(酯交换抑制剂0.4份、抗氧剂0.4份、润滑剂0.2份)；
B、将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂与聚酯增韧剂经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备增韧PBT母粒；熔融挤出采用的参数为：进料段温度为160℃、塑化段温度为220℃、均化段温度为230℃，螺杆转速为400rpm。
C、将聚碳酸酯树脂、增韧PBT母粒、聚酯相容剂与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。熔融挤出采用的参数为：进料段温度为200℃、塑化段温度为220℃、均化段温度为240℃，螺杆转速为400rpm。
实施例3
本实施例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
A、称取以下重量份数的原料组分：PC：70份；PBT：20份；PET：8份；聚酯增韧剂POE-g-GMA：1份；聚酯相容剂AS-co-GMA：1份；其他加工助剂0.5份(酯交换抑制剂0.3份、抗氧剂0.1份、润滑剂0.1份)；
B、将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂与聚酯增韧剂经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备增韧PBT母粒；熔融挤出采用的参数为：进料段温度为180℃、塑化段温度为220℃、均化段温度为220℃，螺杆转速为600rpm。
C、将聚碳酸酯树脂、增韧PBT母粒、聚酯相容剂与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。熔融挤出采用的参数为：进料段温度为190℃、塑化段温度为250℃、均化段温度为260℃，螺杆转速为600rpm。
实施例4
本实施例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
A、称取以下重量份数的原料组分：PC：60份；PBT：24份；PET：6份；聚酯增韧剂POE-g-GMA：6份；聚酯相容剂AS-co-GMA：4份；其他加工助剂0.7份(酯交换抑制剂0.4份、抗氧剂0.2份、润滑剂0.1份)；
B、将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂与聚酯增韧剂经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备增韧PBT母粒；熔融挤出采用的参数为：进料段温度为200℃、塑化段温度为220℃、均化段温度为230℃，螺杆转速为400rpm。
C、将聚碳酸酯树脂、增韧PBT母粒、聚酯相容剂与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。熔融挤出采用的参数为：进料段温度为220℃、塑化段温度为240℃、均化段温度为250℃，螺杆转速为300rpm。
对比例1
本对比例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，为了对比实施例4，验证不添加聚酯增韧剂和聚酯相容剂情况下组合物的性能，制备方法为不进行增韧PBT母粒的制备，直接将PC、PBT、PET与其他加工助剂经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。
对比例2
本对比例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，与实施例4的原料组分完全相同，不同之处仅在于：不进行增韧PBT母粒的制备，直接将PC、PBT、PET、聚酯增韧剂、聚酯相容剂与其他加工助剂经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。
对比例3
本对比例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，为了对比实施例4，验证聚酯增韧剂对树脂组合物的影响，包括以下步骤：
A、称取以下重量份数的原料组分：PC：60份；PBT：24份；PET：6份；聚酯相容剂AS-co-GMA：4份；其他加工助剂0.7份(酯交换抑制剂0.4份、抗氧剂0.2份、润滑剂0.1份)；
B、不进行增韧PBT母粒的制备，直接将PC、PBT、PET、聚酯相容剂与其他加工助剂经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。熔融挤出采用的参数为：进料段温度为220℃、塑化段温度为240℃、均化段温度为250℃，螺杆转速为300rpm。
对比例4
本对比例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，为了对比实施例4，验证聚酯相容剂对树脂组合物的影响，包括以下步骤：
A、称取以下重量份数的原料组分：PC：60份；PBT：24份；PET：6份；聚酯增韧剂POE-g-GMA：6份；其他加工助剂0.7份(酯交换抑制剂0.4份、抗氧剂0.2份、润滑剂0.1份)；
B、将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂与聚酯增韧剂POE-g-GMA经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备增韧PBT母粒；熔融挤出采用的参数为：进料段温度为200℃、塑化段温度为220℃、均化段温度为230℃，螺杆转速为400rpm。
C、将聚碳酸酯树脂、增韧PBT母粒与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。熔融挤出采用的参数为：进料段温度为220℃、塑化段温度为240℃、均化段温度为250℃，螺杆转速为300rpm。
对比例5
本对比例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，与实施例2的制备方法基本相同，不同之处仅在于：PET含量为15份。
对比例6
本对比例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，与实施例2的制备方法基本相同，不同之处仅在于：PBT含量为15份。
对比例7
本对比例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，与实施例4的制备方法基本相同，不同之处仅在于：PBT含量为34份。
对比例8
本对比例提供了一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，与实施例3的制备方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例采用的相容剂为乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物。
效果验证：
实施例1-4和对比例1-8的原料重量份数及其制备的树脂组合物的性能列于下表1。
表1
从实施例1-4可以看出，依据本发明方法和工艺制备的PC/PBT树脂组合物具有优异的抗冲击强度，在110℃*1000h热氧老化后冲击强度艺人可以保持在80％以上，并且△E值都在22以下。从实施例1-2可以看出，PET的加入对树脂组合物老化前后的冲击韧性都有一定改善，特别能够改善组合物老化后△E的变化。
从对比例1性能结果可以看出，未添加聚酯增韧剂和聚酯相容剂的树脂组合物冲击性能很差，只有112J/m，且老化过程中△E值变化最明显。从对比例2和实施例4的对比结果来看，采用制备增韧PBT母粒工艺能够明显改善组合物的常温冲击性能、老化后的冲击性能以及化后的△E变化；这是因为制备PBT母粒工艺不仅能对PBT进行封端，能够在第二次共混过程中形成“双重海岛结构”提高PC/PBT树脂组合物的冲击韧性，同时有助于提高组合物的耐候性。从对比例3和实施例4的对比结果来看，聚酯相容剂能够一定程度上改善树脂组合物的冲击韧性，特别对提高组合物老化后的冲击韧性和△E变化改善效果更为明显。从对比例4和实施例4的对比结果来看，聚酯增韧剂能够显著提高PC/PBT树脂组合物的冲击韧性。
从对比例5、对比例6和对比例7与实施例2和实施例4结果来看，PBT和PET两者的比例对组合物的性能有很大影响，PET和PBT组成中，PET比例过高会降低组合物的冲击韧性。PBT太多同样会降低组合物的冲击韧性。从对比例8和实施例3的结果来看，在PC/PBT树脂组合物中，增韧剂POE-g-GMA较乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物有较高的冲击韧性和耐高温色变性。
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使用发明。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，本发明不限于上述实施例，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)

1.一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的PC/PBT树脂组合物包含以下重量份的原料组分：
2.根据权利要求1所述的PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的聚酯增韧剂为带有反应官能团的聚烯烃类共聚物和/或接枝共聚物。
3.根据权利要求2所述的PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的带有反应官能团的聚烯烃类共聚物为POE与GMA的接枝共聚物。
4.根据权利要求1所述的PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的聚酯相容剂为带有反应官能团的AS类共聚物。
5.根据权利要求4所述的PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的带有反应官能团的AS类共聚物为AS-co-GMA，重均分子量为3万-10万，其中GMA的重量含量为1-10％。
6.根据权利要求1所述的PC/PBT树脂组合物，其特征在于，所述的其他加工助剂为酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂中的至少一种。
7.一种高抗冲高耐候PC/PBT树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、称取以下重量份数的原料组分：聚碳酸酯树脂：50-70份；聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂：20-30份；聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂：0-10份；聚酯增韧剂：1-10份；聚酯相容剂：1-10份；其他加工助剂0.5-1份；
B、将聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂与聚酯增韧剂经过双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒制备增韧PBT母粒；
C、将聚碳酸酯树脂、增韧PBT母粒、聚酯相容剂与其他加工助剂再经过预混、熔融挤出、造粒获得树脂组合物。
8.根据权利要求7所述的PC/PBT树脂组合物的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述熔融共混采用的参数为：进料段温度为160-200℃、塑化段温度为200-220℃、均化段温度为220-240℃，螺杆转速为300-600rpm。
9.根据权利要求7所述的PC/PBT树脂组合物的制备方法，其特征在于，步骤C中，所述熔融挤出采用的参数为：进料段温度为190-220℃、塑化段温度为220-250℃、均化段温度为240-260℃，螺杆转速为300-600rpm。
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