CN109280354A - 一种具有低温抗冲击性能和耐老化性能的pc-pet合金及其制备方法和应用 - Google Patents

一种具有低温抗冲击性能和耐老化性能的pc-pet合金及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC‑PET合金及其制备方法和应用。本发明PC‑PET合金主要由以下原料制成:聚碳酸酯树脂,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚碳酸酯‑聚硅氧烷共聚物,以及助剂。本发明中,通过将不同分子量的聚碳酸酯树脂配合使用,同时添加第三组分聚碳酸酯‑聚硅氧烷共聚物,提高了PC与PET的相容性,从而改善了PC‑PET合金的力学性能。

Description

一种具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金及其制 备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料领域,具体而言,涉及一种具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种常用工程塑料,具有透明、耐热、无毒、吸水率低、耐冲击强度高、抗蠕变性能和尺寸稳定性好,介电性能优良等优点,但其存在加工流动性差,制件易产生应力开裂,不耐溶剂,价格高等缺点。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有良好的力学性能,热变形温度高,电绝缘和耐化学腐蚀性能好,但其存在缺口耐冲击性较差,制件易收缩翘曲等缺点。
将如上两种工程塑料共混制备合金材料,就能够既保留聚碳酸酯的耐热性、韧性,以及尺寸稳定性,同时还能够改善聚碳酸酯的应力开裂性,又具有结晶性聚合物的耐化学性,在较宽的温度范围内具有较高的冲击强度,且成本较聚碳酸酯大幅降低。
然而,由于PC为非结晶共聚物,而PET则是结晶共聚物,二者混合的产物属于明显的非晶/结晶共混体系,二者共混的相容性比较差,进而导致共混合金材料的韧性不好,强度也不高。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种具有低温抗冲击性能和耐老化性能的 PC-PET合金,具有良好的强度和耐冲击性,同时抗老化性能优异。
本发明的第二目的在于提供一种所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金的制备方法。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
一种具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金,所述PC-PET 合金主要由以下原料制成:聚碳酸酯树脂,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,以及助剂。
优选的,本发明所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金中,所述聚碳酸酯树脂包括至少两种不同分子量的聚碳酸酯树脂;其中,至少一种聚碳酸酯树脂的重均分子量大于30000;同时,至少一种聚碳酸酯树脂的重均分子量小于25000。
优选的,本发明所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金中,所述助剂包括:相容剂,抗氧剂;以及选自抗滴落剂、润滑剂、填料,以及着色剂中的至少一种的其他助剂。
优选的,本发明所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金中,按照重量份数计,各原料用量如下:聚碳酸酯树脂45~70份,聚对苯二甲酸乙二醇酯15~40份,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物5~20份,助剂 0.05~12份。
同时,本发明还提供了所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的 PC-PET合金的制备方法,包括如下步骤:将各原料混合后得到预混物,然后将预混物挤出后造粒,得到PC-PET合金。
同样的,本发明还提供了所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的 PC-PET合金在制备制件中的应用。
进一步的,本发明也提供了包含本发明具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金的制件。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明中,通过将不同分子量的聚碳酸酯树脂配合使用,同时添加第三组分聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,提高了PC与PET的相容性,从而改善了PC-PET合金的力学性能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
有鉴于PC-PET合金由于材料相容性问题所导致的合金性能无法满足要求,本发明特提供了一种新型具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET 合金,已解决现有合金材料所存在的问题。
具体的,本发明所提供的PC-PET合金的原料主要包括:
(A)聚碳酸酯树脂(PC)
聚碳酸酯树脂是本发明合金材料的基材之一,本发明中,可以以脂肪族、芳香族,或者脂肪族-芳香族等聚碳酸酯中的一种或者几种共同使用作为原料。
优选的,为了改善PC与PET的相容性,本发明中特别以两种具有不同分子量的聚碳酸酯树脂复合使用;
其中,一种聚碳酸酯树脂的重均分子量大于30000,同时,另一种聚碳酸酯树脂的重均分子量小于25000;两种碳酸酯混合后的重均分子量为 27000左右。
(B)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)
聚对苯二甲酸乙二醇酯是本发明合金材料的另一种基材。优选的,本发明中,原料PET的特性粘度大于0.62~0.93dl/g。
(C)聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物
聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物综合了聚碳酸酯和聚硅氧烷(耐低温、耐化学腐蚀性、介电性能优良,耐候性极好,分子链柔性极高,低表面张力和低表面能)的优点,将其与PC和PET两种基材复合使用,不仅能够起到改善合金耐低温性能的作用,同时还能够改善PC和PET的相容性。进一步,以本发明中具有特定结构片段的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物作为合金原料,能够进一步提高所制备合金材料的耐冲击和抗老化性能。
例如,本发明中,原料聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可为甘肃银光聚银公司产品。
优选的,该原料包含以下两种嵌段:(1)下式(Ⅰ)的聚碳酸酯嵌段,和
和下式(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)的聚硅氧烷嵌段中任意之一,
其中,m为90至200之间的整数,优选150至200之间的整数;n为10至 70之间的整数,优选50至60之间的整数;p为40至50之间的整数,优选45至50之间的整数;R1,R2为单价C1-C13有机基团,R1和R2可以相同,亦可不同;基R3为二价C2-C8脂肪族基团;X为苯环上的取代基团,如卤素、氰基、硝基、C1-C8烷基、C1-C8烷基硫基、C1-C8烷氧基、C2-C8烯基、C2-C8烯基氧基、C3-C8环烷基、C3-C8环烷氧基、C6-C10芳基、C6-C10芳氧基、C7-C12芳烷基、C7-C12芳基烷氧基、C7-C12烷芳基、C7-C12烷芳氧基,取代基X的数量y 可独立地为0-4,X可相同可不同。
且所述聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物中结构(I)的聚碳酸酯嵌段的重量百分比为80-90%,结构(Ⅱ)、(Ⅲ)或(Ⅳ)的聚硅氧烷嵌段的重量百分比为10-20%。
优选的,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物中结构(Ⅱ)、(Ⅲ)或(Ⅳ)的聚硅氧烷嵌段的重量百分比为15-20%;
优选的,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物中结构(I)的聚碳酸酯嵌段与结构(Ⅱ)、(Ⅲ)或(Ⅳ)的聚硅氧烷嵌段的重量比为(80-85):(15-20);
优选的,其中,所述无规共聚聚碳酸酯的重均分子量为30000-70000,且分散性指数为1.1-1.9。
(D)助剂
(i)相容剂
相容剂的使用能够起到改善PC和PET相容性的作用。
优选的,本发明中所用相容剂包括:羧酸型相容剂(丙烯酸型,马来酸酐接枝型等)。例如,本发明中所述相容剂可以为:苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物,或者苯乙烯-马来酸酐无规共聚物中的至少一种
(ii)抗氧剂
本发明中所用抗氧剂包括:酚类抗氧剂(例如:四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷,四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸]季戊四醇酯等),亚磷酸酯类抗氧剂(例如:三(2,4-二叔丁基苯基) 亚磷酸酯,二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯等),或者硫类抗氧剂(例如:硫代二丙酸二月桂酯,硫代二丙酸双十八醇酯等)中的至少一种。
(E)其他助剂
本发明PC-PET合金的原料中,还可以进一步包括:抗滴落剂、润滑剂、填料,以及着色剂中的至少一种的其他助剂。
其中,(i)抗滴落剂包括聚四氟乙烯树脂类抗滴落剂;例如:纯粉型聚四氟乙烯树脂(PTFE含量为100%),或者包覆型聚四氟乙烯树脂(PTFE 含量在50%左右,其余为包覆材料;包覆材料包括苯乙烯、丙烯腈等)。
(ii)润滑剂包括:季戊四醇异硬脂酸酯类(季戊四醇四异硬脂酸酯等)或者褐煤蜡类润滑剂中的至少一种。
(iii)填料包括钛白粉、硫酸钡等矿物填料
(iv)着色剂包括各类颜料。
进一步的,按照重量份数计,如上各原料的用量如下:
聚碳酸酯树脂45~70份,例如可以为,但不限于50、55、60,或者 65份等;聚对苯二甲酸乙二醇酯15~40份,例如可以为,但不限于20、 25、30,或者35份等;聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物5~20份,例如可以为,但不限于10,或者15份等;助剂0.05~12份,例如可以为,但不限于0.1、 0.5、1、3、5、7,或者10份等。
优选的,按照重量份数计,如上各原料的用量如下:
聚碳酸酯树脂50~60份,聚对苯二甲酸乙二醇酯20~30份,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物10~15份,相容剂0.05~8份(更优选为3~6份),抗氧剂0.01~2份(更优选为0.05~0.8份),以及其他助剂0.01~1份(抗滴落剂、润滑剂、填料,以及着色剂中一种或几种的总量)。
进一步的,本发明具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金的制备方法可参考如下:
将配方量的各原料在混合机中混合均匀,得到预混物;其中,混合机的转速为300~400rpm,混合的时间为5~10min;
然后,将所得预混物投入双螺杆挤出机中,熔融混合后挤出造粒,得到PC-PET合金;其中,双螺杆挤出机螺筒的温度为230~260℃,螺杆转速为400~500rpm。
而本发明所制得的PC-PET合金可以进一步用于汽车饰品、家用电器,办公设备以及通讯设备中。
如下实施例中,所用原料碳酸酯树脂的重均分子量为27000左右的光气法双酚A型聚碳酸酯(重均分子量小于25000的碳酸酯树脂A和重均分子量大于30000的碳酸酯树脂B的混合物);原料聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的重均分子量为35000左右,包含式(I)所示聚碳酸酯嵌段以及式(II) 所示聚硅氧烷嵌段,聚碳酸酯嵌段与聚硅氧烷嵌段的质量比为88:12。
实施例1-4
按照如下表格所示原料配比,分别称取原料:
将配方量的各原料在混合机中,在转速为300rpm条件下混合均匀 10min,得到预混物;
然后,将所得预混物投入双螺杆挤出机中,在螺筒的温度为230~260℃、螺杆转速为400rpm条件下熔融混合后挤出造粒,得到PC-PET合金。对比例1
其中,对比例1中,原料聚碳酸酯树脂为分子量22000左右的光气法双酚A型聚碳酸酯;对比例2中,原料聚碳酸酯树脂为分子量35000左右的光气法双酚A型聚碳酸酯光气法双酚A型聚碳酸酯。对比例中其余原料均与实施例中相同。
实验例1
分别将实施例1-4,以及对比例1-3的聚碳酸酯颗粒在120℃条件下干燥4h后,注塑为尺寸相同的标准样条,然后进行性能测试。
测试结果如下表所示:
由如上对比试验结果可知,将两种碳酸酯树脂混合使用后,能够有效改善所制备PC-PET合金材料的耐冲击性能。同时,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物第三组分的引入,也有利于PC-PET合金材料性能的改善。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明,然而应意识到,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此,这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (7)

1.一种具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金,其特征在于,所述PC-PET合金主要由以下原料制成:
聚碳酸酯树脂,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物,以及助剂。
2.根据权利要求1所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金,其特征在于,所述聚碳酸酯树脂包括至少两种不同分子量的聚碳酸酯树脂;
其中,至少一种聚碳酸酯树脂的重均分子量大于30000;同时,至少一种聚碳酸酯树脂的重均分子量小于25000。
3.根据权利要求1所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金,其特征在于,所述助剂包括:相容剂,抗氧剂;以及选自抗滴落剂、润滑剂、填料,以及着色剂中的至少一种的其他助剂。
4.根据权利要求1所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金,其特征在于,按照重量份数计,各原料用量如下:
聚碳酸酯树脂45~70份,聚对苯二甲酸乙二醇酯15~40份,聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物5~20份,助剂0.05~12份。
5.权利要求1-4中任一项所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将各原料混合后得到预混物,然后将预混物挤出后造粒,得到PC-PET合金。
6.权利要求1-5中任一项所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金在制备制件中的应用。
7.包含权利要求1-5中任一项所述的具有低温抗冲击性能和耐老化性能的PC-PET合金的制件。
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