CN109486152B - 一种pc/asa合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种pc/asa合金材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PC/ASA合金材料及其制备方法和用途，该合金材料主要包括以下组分：30‑80重量份的PC；15‑65重量份的ASA；1‑20重量份的超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)。本发明所述PC/ASA合金材料具有极优异的耐水解性能。

Description

一种PC/ASA合金材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种PC/ASA合金材料及其制备方法和应用，属于材料领域。
背景技术
由聚碳酸酯(PC)与丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)以一定比例共混制备的PC/ASA合金是目前技术成熟，应用范围广泛，产量巨大的一种PC改性产品。PC/ASA合金实现了聚PC和ASA性能的良好互补：一方面PC提高了ASA的耐热性、拉伸性能、弯曲性能；另一方面ASA降低了PC的成本，改善了PC的加工性，减少了PC制品的内应力。
然而，PC/ASA合金的耐水解性能较差。如果长期浸在水中或处在高湿环境下，普通的PC/ASA产品会因为性能的显著下降而失去应用价值。为了提高材料的耐水解性能，常用的方法是添加耐水解剂。目前常用的耐水解剂主要为苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油醚、碳化二亚胺、噁唑啉(中国专利CN201310545059.4，CN201310546640.8，CN201310634850.2，CN201510374067.6)。上述耐水解剂属于小分子，加入之后往往会恶化材料的机械性能和耐热性能，同时还存在小分子向外部迁出的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种PC/ASA合金材料。所述的PC/ASA合金材料具有显著提高的耐水解性能。
本发明的另一个目的在于提供所述的PC/ASA合金材料的制备方法。
为了实现以上发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种PC/ASA合金材料，该合金材料包含以下组分：
30-80重量份的聚碳酸酯(PC)；
15-65重量份的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA)；
1-20重量份的超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)。
优选地，该合金材料包含以下组分：
35-75重量份的PC；
19-59重量份的ASA；
2-15重量份的超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)。
本发明所述的PC/ASA合金材料中，所述的PC为芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯中的一种或几种，优选双酚A型聚碳酸酯。优选地，在测试条件为300℃，1.2kg时，PC的熔体流动指数在3-65g/10min之间，优选在5-50g/10min之间，更优选在7-35g/10min之间。PC的熔指越高，说明PC的流动性越好，则组合物的流动性也越好；但是PC熔指越高，PC分子量越低，则组合物的冲击性能越差。因此，对PC熔指进行限制的优势是综合平衡组合物流动性和冲击性能。
本发明所述的PC/ASA合金材料中，所述的ASA是丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，其中丙烯酸酯的质量含量为10-30％，丙烯腈的质量含量为15-35％，苯乙烯的质量含量为40-70％。
优选，本申请中所述的丙烯酸酯是选自于(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯中的一种或多种。
本发明所述的PC/ASA合金材料中，所述的UHMWPE通过高温凝胶色谱测定的重均分子量在150万-600万之间，优选200万-600万。其中高温凝胶色谱的测试条件如下：以1,2,4-三氯苯为溶剂，温度150℃，UHMWPE浓度为1mg/mL，溶液流速为1.0mL/min。
进一步地，本发明所述的PC/ASA合金材料同时还含有0-10重量份的相容剂，优选0.2-5重量份。
本发明所述的相容剂为含有马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、噁唑啉、烯丙基双酚A醚、N-苯基马来酰胺、环氧基团、丙烯酸、丙烯酸酯中的一种或多种的聚合物，包括但不限于聚乙烯接枝马来酸酐、乙丙橡胶接枝马来酸酐、苯乙烯接枝马来酸酐、SEBS接枝噁唑啉、聚乙烯接枝烯丙基双酚A醚、乙烯-甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、乙烯-丁基丙烯酸酯-马来酸酐共聚物、乙烯-缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-N-苯基马来酰胺共聚物中的任何一种或多种的组合。
进一步地，本发明所述的PC/ASA合金材料中，还可以任意地添加0-15份其他助剂；所述其他助剂选自阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂、热稳定剂、金属钝化剂、着色剂、偶联剂、成核剂、发泡剂、耐水解剂、扩链剂、流动改性剂、消光剂、抗静电剂、增强剂、填充剂、光扩散剂、红外线吸收剂、金属颜料、珠光粉中的一种或多种组合。
所述的抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类、苯并呋喃类、丙烯酰改性苯酚类、羟胺类抗氧剂中的一种或两种或多种的组合。
所述的润滑剂为脂肪醇类、金属皂类、脂肪酸类、脂肪酸酯类、褐煤酸及其衍生物类、酰胺蜡类、饱和烃类、聚烯烃蜡及其衍生物类、有机硅及硅酮粉类、有机氟类等中的一种或两种或多种的组合。
所述的紫外线吸收剂为二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、苯甲酸酯类、氰基丙烯酸酯类、苯基咪唑类中的一种或两种或多种的组合。
本发明所述的PC/ASA合金材料可根据产品性能特点，选择性使用上述助剂，并达到提高聚碳酸酯组合物的加工性能、抗热氧老化性能的目的。
本发明还提供上述PC/ASA合金材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)预混：按照比例将PC、ASA、UHMWPE、任选的相容剂以及任选的其他助剂加入混料机中搅拌，得到预混料；
(2)挤出：将所得到的预混料用双螺杆挤出机造粒，即得PC/ASA合金材料粒料。
进一步地，上述制备方法中，双螺杆挤出机输送段温度设定为210-220℃，塑化段温度设定为225-245℃，计量段温度设定为225-240℃，控制螺杆转速200-600rpm，控制双螺杆计量段抽真空装置真空度小于-0.7巴。
本发明进一步提供了上述PC/ASA合金材料用于制造汽车(尤其汽车内饰件)、家电和电子电工等领域的部件的用途，由于具有优异的耐水解性，可以延长材料的使用寿命。
本发明的积极效果在于：本发明通过加入UHMWPE，实现了PC/ASA合金耐水解性能的显著提高，同时保留了较好的物理机械性能。
具体实施方式
为了更好的理解和实施，下面结合实施例对本发明予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其它任何公知的改变。
物料制备过程如下：无论是对比例还是实施例，按照相应配方，将PC、ASA等物料放入高速混料机中混合搅拌，将混合物加入螺杆挤出机喂料口上方的失重式喂料秤中，控制双螺杆挤出机输送段温度210-220℃，塑化段温度225-245℃，计量段温度225-240℃，控制螺杆转速200-600rpm，控制双螺杆计量段抽真空装置真空度小于-0.7巴，混合物经过共混、牵条、水冷、风干、切粒、干燥工序，即得产品。
性能测试如下：
性能测试如下：
冲击强度按照ASTM D256标准进行测试，样条尺寸为63.5*12.7*3.2mm，缺口深度为2.5mm。
拉伸强度、断裂伸长率按照ASTM D638标准进行测试，样条尺寸为165*13*3.2mm，拉伸速率为50mm/min。
耐水解测试在恒温恒湿实验箱中进行，温度恒定在85℃，适度恒定在85％rH，测试时间为7天。测试样品包括拉伸样条、冲击样条。
对比例和实施例的成份如下：
PC：采用界面光气法生产的双酚A型聚碳酸酯，2150，熔体流动指数为15g/10min(300℃,1.2kg)，万华化学集团股份有限公司生产；
ASA：PW-957，所述的丙烯酸酯为丙烯酸丁酯，奇美实业集团生产；
UHMWPE：U050F，分子量600万，大韩石化公司生产；
乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物：AX8900，阿科玛公司生产；
1010：抗氧剂，巴斯夫股份公司生产；
168：抗氧剂，巴斯夫股份公司生产；
PETS：季戊四醇硬脂酸酯，润滑剂，美国龙沙公司生产。
实施例1
将80质量份PC、15重量份ASA、4重量份PVDF、0.4重量份抗氧剂1010、0.3重量份抗氧剂168和0.3重量份润滑剂PETS放入高速混料机中混合搅拌，将混合物加入螺杆挤出机喂料口上方的失重式喂料秤中，控制双螺杆挤出机输送段温度约215℃，塑化段温度约240℃，计量段温度约235℃，控制螺杆转速约350rpm，控制双螺杆计量段抽真空装置真空度小于-0.7巴，混合物经过共混、牵条、水冷、风干、切粒、干燥工序，即得产品，性能详见表1。
实施例2-10和对比例1-3按照与实施例1类似的方式，只是如表1那样改变配方，制备对比例1-3和实施例2-10的PC/ASA合金材料，其配方和性能详见表1。
Figure BDA0001858759350000081
通过比较实施例1-7和对比例1-3可以发现，UHMWPE的加入，PC/ASA合金材料的拉伸强度、冲击强度在水解过后基本得到了保留，说明UHMWPE有效提高了PC/ASA合金材料的耐水解性能。
通过比较实施例3,5,7-10和对比例2可以发现，与单独加入UHMWPE相比，组合加入UHMWPE和相容剂，PC/ASA合金材料的耐水解性能得到了更加明显的提高。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。

Claims (17)

1.一种PC/ ASA合金材料，其特征在于，该合金材料包含以下组分：
30-80重量份的聚碳酸酯（PC）；
15-65重量份的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA）；
1-15重量份的超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)；
所述的UHMWPE通过高温凝胶色谱测定的重均分子量在150万-600万之间；其中高温凝胶色谱的测试条件如下：以1,2,4-三氯苯为溶剂，温度150℃，UHMWPE浓度为1 mg/mL，溶液流速为1.0 mL/min。
2.根据权利要求1所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，所述的UHMWPE通过高温凝胶色谱测定的重均分子量在200万-600万。
3.根据权利要求1所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，该合金材料包含以下组分：
35-75重量份的聚碳酸酯（PC）；
19-59重量份的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA）；
2-15重量份的超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，所述PC为芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯中的一种或多种组合。
5.根据权利要求4所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，所述PC为双酚A型聚碳酸酯。
6.根据权利要求4所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，在测试条件为300℃，1.2kg时，聚碳酸酯的熔体流动指数在3-65g/10min之间。
7.根据权利要求6所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，在测试条件为300℃，1.2kg时，聚碳酸酯的熔体流动指数在5-50g/10min之间。
8.根据权利要求7所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，在测试条件为300℃，1.2kg时，聚碳酸酯的熔体流动指数在7-35g/10min之间。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，所述的ASA中丙烯酸酯的质量含量为10-30%，丙烯腈的质量含量为15-35%，苯乙烯的质量含量为40-70%。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，该合金材料同时还含有0-10重量份的相容剂。
11.根据权利要求10所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，该合金材料同时还含有0.2-5重量份的相容剂。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，所述的相容剂为含有马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、噁唑啉、烯丙基双酚A醚、N-苯基马来酰胺、环氧基团、丙烯酸、丙烯酸酯中的一种或多种的聚合物。
13.根据权利要求12所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，所述的相容剂选自聚乙烯接枝马来酸酐、乙丙橡胶接枝马来酸酐、苯乙烯接枝马来酸酐、SEBS接枝噁唑啉、聚乙烯接枝烯丙基双酚A醚、乙烯-甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、乙烯-丁基丙烯酸酯-马来酸酐共聚物、乙烯-缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-N-苯基马来酰胺共聚物中的任何一种或多种的组合。
14.根据权利要求1-3中任一项所述的PC/ASA合金材料，其特征在于，添加0-15份其他助剂；所述其他助剂选自阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂、热稳定剂、金属钝化剂、着色剂、偶联剂、成核剂、发泡剂、耐水解剂、扩链剂、流动改性剂、消光剂、抗静电剂、增强剂、填充剂、光扩散剂、红外线吸收剂、金属颜料、珠光粉中的一种或多种组合。
15.权利要求1-13中任一项所述的PC/ASA合金材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）预混：按照比例将PC、ASA、UHMWPE、任选的相容剂以及任选的助剂加入混料机中搅拌，得到预混料；
（2）挤出：将所得到的预混料用双螺杆挤出机造粒，即得PC/ASA合金材料粒料。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，其中，双螺杆挤出机输送段温度设定为210-220℃，塑化段温度设定为225-245℃，计量段温度设定为225-240℃，控制螺杆转速200-600rpm，控制双螺杆计量段抽真空装置真空度小于-0.7巴。
17.根据权利要求1-14中任一项所述的PC/ASA合金材料用于制造汽车、家电或电子电工部件的用途。
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