CN109467907B - 一种pc/pmma/pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PC/PMMA/PBT复合材料及其制备方法，该复合材料由包含PC、PMMA、PBT及颜料、相容剂、光稳定剂、润滑剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂等助剂共混制成。该复合材料至少具有高光泽、高强度、高耐候及耐擦划性能，具体表现在其光泽度达到90°以上，拉伸强度＞55MPa，断裂伸长率分布在70‑190％范围内，弯曲强度分布在70‑95MPa范围内，热变形温度分布在90‑115℃范围内，表面硬度≥1H。本发明实现了PC/PMMA/PBT复合材料的高质化，使其具备高光泽、高强度、高耐候性及耐擦划性能，具有低成本化免喷涂、节能、环保等优点。

Description

一种PC/PMMA/PBT复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子工程塑料技术领域，特别涉及一种具有高光泽、高强度、高耐候、耐擦划PC/PMMA/PBT复合材料及其制备方法。

背景技术

PC树脂(聚碳酸酯)具有优良的抗冲击强度及优异的机械、热、电综合性能，广泛应用于汽车、航空航天、电子电器、工程建筑等领域，为应用最广的五大工程塑料之一。尽管聚碳酸酯具有很多优点，但同时也有比较明显的缺点，例如聚碳酸酯原料成本高、耐化学稳定性差、耐磨性差、加工流动性差、易应力开裂等，在一定程度上限制了聚碳酸酯的应用。

PBT树脂(聚对苯二甲酸丁二醇酯)为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯，主要用于汽车、电子电器、工业机械和聚合物复合、共混工业，它具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数、耐候性、吸水率低(仅为0.1％)等特性，并且在潮湿环境中仍保持各种物性(包括电性能)及电绝缘性，但介电损耗大。另外，PBT树脂耐热水、碱类、酸类、油类，低温下可迅速结晶，成型性良好，但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，，在高温、高湿环境下遇水易分解，使用需谨慎。

PMMA树脂(聚甲基丙烯酸甲酯)具有优良的光学特性及耐气侯变化特性，特别是优异的着色性能，广泛用于仪器仪表零件、汽车车灯、光学镜片、透明管道。但PMMA树脂存在表面硬度不高、易擦毛、抗冲击性能低、成型流动性能差等缺点。

PC、PBT的合用以及PC、PMMA的合用，部分改善这些材料单独使用时存在的性能缺陷，但PC/PMMA组合中还存在成本高、耐候性能不足的缺点，PC/PBT组合中还存在光泽度不足、耐擦划性能差的问题。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供了一种具有高光泽、高强度、高耐候、高、耐擦划PC/PBT复合材料及其制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种PC/PMMA/PBT复合材料，由包含PC树脂、PMMA树脂、PBT树脂、相容剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、润滑剂、抗氧化剂、颜料在内的原料共混制成，所述相容剂为乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯无规共聚物，所述光稳定剂为高效受阻胺类，所述紫外线吸收剂为苯并三氮唑类，所述润滑剂是硬性晶体蒙旦酯蜡；该复合材料至少具有高光泽、高强度、高耐候及耐擦划性能，具体表现在其光泽度达到90°以上，拉伸强度＞55MPa，断裂伸长率分布在70-190％范围内，弯曲强度分布在70-95MPa范围内，热变形温度分布在90-115℃范围内，表面硬度为≥1H。

乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯无规三元共聚物，与PMMA、PBT有相容、增韧效果，还有热稳定效果；硬性晶体蒙旦酯蜡能够有效改善材料流动性及光泽度，具有内外润滑作用，有利于材料成型及改善制品硬度，改善材料耐擦划性能；受阻胺类光稳定剂与苯并三氮唑类紫外线吸收剂复配物是耐候剂，有利于提高材料的老化性能。具体地说，高效受阻胺类，能够能有效的捕获聚合物光氧化降解产生的活性自由基，而且在稳定过程中具有再生功能；所述紫外线吸收剂为苯并三氮唑类，是一种性能卓越的高效防老化助剂，有助于减少色泽，同时延缓泛黄和阻滞物理性能损失。

所述的PC/PMMA/PBT复合材料，主要是由下列配比的原料经共混制得：

所述PC树脂的热变形温度为110-140℃，(测试标准：ISO，1.80MPa未退火)。

所述PMMA树脂的热变形温度为100-200℃，(测试标准：ISO，1.80MPa未退火)。

所述PBT树脂的热变形温度为90-100℃，(测试标准：ISO，1.80MPa未退火)。

所述的材料共混的加工温度均在各材料的熔融温度或软化温度以上，且在分解温度以下。

上述PC/PMMA/PBT复合材料的加工方法包括以下步骤：按照配比，将PC、PBT、PMMA树脂放入高速混合机中，加入白油(混合机通用常规润滑油)，搅拌(高速搅拌至少2min)使材料充分湿润，然后依次加入相容剂、润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、颜料，高速搅拌混合均匀，使用挤出机造粒，挤出造粒工艺参数如下：

主机螺杆转速400r/s，加料转速20r/s，挤出机的加热温度为：一区温度：230℃，二区温度：240±5℃，三区温度：240±5℃，四区温度：250±5℃，五区温度：250±5℃，六区温度：250±5℃，七区温度：260±5℃，八区温度：260±5℃，九区温度：260±5℃，机头温度：250±5℃，熔体温度：250±5℃。

在PC中加入PMMA，可以增强复合材料的物理性能，有效的提高复合材料的拉伸强度、弯曲模量、表面硬度、热变形温度和光泽性；同时在PC中加入PBT，具有良好的机械强度，可以有效提高材料的耐化学性能、耐候性能及润滑性。基于上述组合，该发明解决了传统PC/PMMA成本高、耐候性能不足的问题，又解决了PC/PBT组合中光泽度不足、耐擦划性能差等缺点。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明实现了PC/PMMA/PBT复合材料的高质化，使其具备高光泽、高强度、高耐候性及耐擦划性能，具有低成本化免喷涂、节能、环保等优点；除了传统应用于汽车、电器外壳、汽车制品外，还可广泛应用于农业、小家电耐热部件等产品，大大拓展了材料的应用领域。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

按照表1原料配方称取各种原料，其中PC树脂热变形温度为125℃(1.80Mpa，未退火)，熔指为9g/10min(300℃/1.2kg)，PMMA树脂热变形温度为92℃

(1.80Mpa，未退火)，熔指为53g/10min(230℃/3.8kg)，PBT树脂热变形温度为117℃(1.80Mpa，未退火)，熔指为53g/10min(230℃/3.8kg)；相容剂为三元共聚物，是乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯无规共聚物，其中丙烯酸甲酯含量为24％wt，可用作增韧剂、增容剂，热稳定剂；所述润滑剂是一种硬性晶体蒙旦酯蜡，有效物资含量为99.99％，能产生高光泽，易于皂化和乳化，可用作塑料成型加工过程中的润滑剂，能起到好的内外润滑作用，有利于改善材料的流动性、改善树脂的相容性及提高制品的耐磨、抗划伤性能；所述光稳定剂是2，2，6，6-四甲基哌啶衍生物，紫外线吸收剂是苯并三氮唑，抗氧化剂是抗氧剂2246，所述颜料为黑色色母，其中炭黑含量为50％；将各种原料放入高速搅拌机机高速混合3-5分钟，再低速放料。混合好后的材料经双螺杆挤出机熔融造粒即得到PC/PMMA/PBT复合材料，产品性质检测数据见表2。挤出造粒的工艺参数为：主机螺杆转速400r/min，加料转速40r/min，加热温度段为：一区温度：230℃，二区温度：240℃，三区温度：240℃，四区温度：250℃，五区温度：250℃，六区温度：250℃，七区温度：260℃，八区温度：260℃，九区温度：260℃，机头温度：250℃，熔体温度：250℃。

实施例2-3

实施例2-3的制备方法与实施例1相同，具体原料配比见表1；实施例2-3的产品按照国标进行测试，产品性能数据如表2所示。

对比例1-2

对比例1-2的制备方法与实施例1相同，具体原料配比见表1；所得产品性能数据如表2所示。

表1 PC/PMMA/PBT复合材料原料及配比(单位：kg)

注：表1中，抗氧化剂为1010和168的复配物，重量比例为抗氧剂1010：抗氧剂168＝1：1。

从表1可以看出，实施例1-3都是用了PC、PMMA、PBT以及相应的助剂，而对比例1没有使用PMMA，使用了颜料，且其他成分的用量在本发明要求的范围内，对比例2也没有使用PMMA，同时没有使用颜料，其他成分的用量在本发明要求的范围内。各实施例和对比例所得的复合材料的性能见表2。

表2 PC/PMMA/PBT复合材料性能

注：“/”由于未添加颜料，其光泽度为材料本色，难以检测。

本发明中，拉伸强度按照国标GB/T1040.2-2006进行测试；弯曲强度、弯曲模量按照国标GB/T9341-2000进行测试；悬臂梁缺口冲击强度按照国标GB/T1843-2008进行测试；热变形温度按照国标GB/T1634.2-2004进行测试；熔体流动速率按照国标GB/T3682-2000进行测试。

从表2中可以看出，PMMA的加入会有效改善材料的耐热性能、材料力学性能及制品光泽，通过合理控制配方中各组分的比例和成分，可以得到一种PC/PBT/PMMA复合材料，从而以较低的成本通过共混改性的方法实现了高耐候、高耐热、高光泽、高强度材料的制备，该方法操作简单，所需原材料易得。

颜料和PMMA都会影响产品的热变形温度，使用颜料会一定程度上降低热变形温度，但能够升高光泽度，使用PMMA能够提高耐热性，从而使得热变形温度升高，如对比例1所示，与实施例1相比，二者都使用了颜料，区别仅在于没有使用PMMA，因此对比例1的热变形温度明显降低，但具有接近实施例1的光泽度；对比例2没有使用PMMA，同样使得其热变形温度明显降低，但是由于对比例2没有使用颜料，因此相对于对比例1，其热变形温度有所回升，然而与实施例1-3相比其耐热性能仍然较差。

在PC、PBT组合中加入PMMA还能够提高其擦划性能，如表2所示，实施例1-3的表面硬度更高。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (1)

1.一种PC/PMMA/PBT复合材料，其特征在于由下列配比的原料经共混制得：

PC树脂 60份；

PMMA树脂 15份；

PBT树脂 22份；

相容剂 3份；

润滑剂 0.5份；

光稳定剂 0.2份

紫外线吸收剂 0.2份；

抗氧剂 0.2份；

颜料 2份；

所述相容剂为乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯无规共聚物，所述光稳定剂为2,2,6,6-四甲基哌啶衍生物，所述紫外线吸收剂为苯并三氮唑，所述润滑剂是硬性晶体蒙旦酯蜡，所述抗氧剂是抗氧剂2246，所述颜料为黑色色母，其中炭黑含量为50%；PC树脂在1.80MPa未退火条件下的热变形温度为125℃，在300℃/1.2kg条件下的熔融指数为9g/10min;PMMA树脂在1.80MPa未退火条件下的热变形温度为92℃，在230℃/3.8kg条件下的熔融指数为53g/10min；PBT树脂在1.80MPa未退火条件下的热变形温度为117℃，在230℃/3.8kg条件下的熔融指数为53g/10min。