CN109721996A - 一种imd专用低温注塑透明pc材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种IMD专用低温注塑透明PC材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。该IMD专用低温注塑透明PC材料由以下重量份的原料制成：PC树脂70~90份、磷酸化合物类5~20份、邻苯二甲酸酯类3~8份、热稳定剂1~3份、抗氧剂0.5~1份、润滑剂0.5~1份、助剂0~3份。本发明通过磷酸化合物类和邻苯二甲酸酯类的增塑作用降低PC材料的注塑温度，同时不影响PC材料自身的透明性和刚韧性，制得的合金材料具有注塑温度低、材料流长比高、高透明、高热稳定性等特性。本发明的IMD专用低温注塑透明PC材料密度为1.18‑1.20g/cm3，流长比介于150‑250之间，悬臂梁缺口冲击大于50KJ/m2，极其适用于IMD低温注塑工艺。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体是一种IMD专用低温注塑透明PC材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种分子链重复单元为碳酸酯型的聚合物，具有冲击强度高、透光率高、刚性高、抗蠕变性和尺寸稳定性好、耐热、介电性能优良等优点，也存在注塑加工温度高的缺点。
现有技术中，IMD(In-Mold Decoration，模内装饰技术)工艺在通讯电子、家用电器以及汽车行业等领域得到广泛的应用，所使用的表面硬化透明薄膜都会选择透明塑料材质(如GPPS、透明ABS、PMMA等)，但是当IMD工艺应用在生产汽车内饰透明或透光性功能制件(如车内立体氛围灯等)时，会面临制件底材无合适选择材料可以选择的尴尬局面。主要原因如下：
(1)常规透明材料(如GPPS、透明ABS、PMMA等)冲击强度低、刚性低、耐热性低，容易出现受力断裂或车内高温环境下变形的问题。
(2)普通PC材料注塑加工温度要求过高(一般为270-300℃范围内)，使用IMD工艺生产时，PC熔体会将外面包覆的硬化透明薄膜熔化损坏。
因此，降低PC注塑加工温度，同时保留其刚韧性和透光率就成为解决生产汽车内饰透明或透光性功能制件的“拦路虎”。
本发明创造性地提供一种IMD专用低温注塑透明PC材料及其制备方法，既可满足IMD工艺使用要求，同时已经在国内主流车型的立体氛围灯等成功开发使用，极具市场应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种IMD专用低温注塑透明PC材料及其制备方法，解决了现有IMD工艺中，PC注塑温度过高，无法生产汽车内饰透明或透光性功能制件的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种IMD专用低温注塑透明PC材料，由以下重量份的原料制成：PC树脂70～90份、磷酸化合物类5～20份、邻苯二甲酸酯类3～8份、热稳定剂1～3份、抗氧剂0.5～1份、润滑剂0.5～1份、助剂0～3份；
所述磷酸化合物类为磷酸的酯类或醇类衍生物中的至少一种；
所述邻苯二甲酸酯类为邻苯二甲酸与4～15个碳的醇形成的酯中的至少一种。
进一步方案，所述PC树脂的重均分子量分布为21000～26000。
进一步方案，所述磷酸化合物类选自聚芳基磷酸酯、磷酸三苯基酯、磷酸乙醇中的至少一种。
进一步方案，所述邻苯二甲酸酯类选自邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯中的至少一种。
进一步方案，所述热稳定剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物、无机磷酸盐类稳定剂中的至少一种；所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸盐、戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
进一步方案，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1076，硫代酯类抗氧剂为抗氧剂DLTP，亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
进一步方案，所述助剂为紫外线吸收剂、表面光亮剂、光稳定剂、硫代酯类稳定剂、抗静电剂、着色剂中的一种。
进一步方案，所述紫外光吸收剂为苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类和受阻胺类中的一种；所述表面光亮剂为芥酸酰胺类、单硬脂酸甘油酯、油酸酰胺类中的一种；所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂、氧化钛中的一种；所述硫代酯类稳定剂为含硫的立体磷酸酯类稳定剂；所述抗静电剂为十八烷基磺酸盐、十六烷基季铵盐类、乙氧基化烷基胺中的一种；所述着色剂为碳黑、柠檬黄、靛蓝、酞菁绿中的一种。
本发明的另一个发明目的在于提供上述IMD专用低温注塑透明PC材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取PC树脂70～90份、磷酸化合物类5～20份、邻苯二甲酸酯类3～8份、热稳定剂1～3份、抗氧剂0.5～1份、润滑剂0.5～1份、助剂0～3份，加入到高速混料机中，设定高速混料机转速400～600rpm/min，混合2～6min，出料，得到混合物；
S2、将步骤S1的混合物投入双螺杆挤出机料斗，经挤出造粒得到IMD专用低温注塑透明PC材料；其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为400～550r/min，主喂料15～25HZ，真空度为-0.04～-0.08MPa，温度为235～270℃，切粒机的转速为700～900rpm。
本发明的有益效果：
1、本发明的IMD专用低温注塑透明PC材料不仅降低了普通PC材料的注塑温度(注塑温度下降30-50℃，材料流长比在原有基础上提高1.5-2.5倍)，同时保留了PC材料优异的刚韧性和透光率等优点，完美解决了现有IMD工艺中，普通PC材料注塑温度过高，无法生产汽车内饰透明或透光性功能制件的技术问题。
2、本发明通过磷酸化合物类和邻苯二甲酸酯类的分子链结构中与PC中的酯基存在结构上的一致性，小分子磷酸化合物和邻苯二甲酸酯类通过酯基与PC分子链缠绕交联，在PC分子链上从形成与苯环对应的分子基团结构，抵消了PC分子中刚性苯环基团的“空间位阻效应”。同时，邻苯二甲酸酯上柔性的4～15个C长链存较高的运动活性，在注塑时更容易形成定向运动，并同时带动PC分子链运动，达到从分子链内部对PC材料分子链产生“自润滑”的效果，有效提高了PC材料流长比，降低其注塑温度，同时也不影响PC材料自身优异的刚韧性和透光率等优点。
3、本发明的IMD专用低温注塑透明PC材料的热稳定性高，材料中的苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物或者无机磷酸盐类，与PC分子链上的羧基结合进行封端，硫代酯类等助剂吸收降解过程中产生的-OH基团，使环境维持弱酸性，抑制PC材料的降解，同时含硫基团本身对PC材料的热稳定性亦有明显的提升效果。
4、本发明的IMD专用低温注塑透明PC材料根据本行业的检测标准，检测其在密度为1.18-1.20g/cm3，流长比介于150-250之间，悬臂梁缺口冲击大于50KJ/m2，同时也通过目前某主流车型正常批量使用的车内立体氛围灯产品，也验证该新型材料的注塑温度为230-250℃范围内，表明本材料具备低温注塑，高透光率，刚韧性好等特性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例中，磷酸化合物类为磷酸的酯类或醇类衍生物中的至少一种，如日本大金化工的聚芳基磷酸酯PX220，还可以为磷酸三苯基酯TPP、磷酸乙醇；邻苯二甲酸酯为邻苯二甲酸与4～15个碳的醇形成的酯中的至少一种，如齐鲁增塑剂股份的邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯DOP，还可以为邻苯二甲酸二异癸酯DIDP、邻苯二甲酸二异壬酯DINP。
下述实施例中，热稳定剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物、无机磷酸盐类稳定剂中的至少一种；所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸盐、戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1076，硫代酯类抗氧剂为抗氧剂DLTP，亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
助剂为紫外线吸收剂、表面光亮剂、光稳定剂、硫代酯类稳定剂、抗静电剂、着色剂中的一种。紫外光吸收剂为苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类和受阻胺类中的一种；表面光亮剂为芥酸酰胺类、单硬脂酸甘油酯、油酸酰胺类中的一种；光稳定剂为受阻胺光稳定剂、氧化钛中的一种；硫代酯类稳定剂为含硫的立体磷酸酯类稳定剂；抗静电剂为十八烷基磺酸盐、十六烷基季铵盐类、乙氧基化烷基胺中的一种；着色剂为碳黑、柠檬黄、靛蓝、酞菁绿中的一种。
实施例1
本实施例的IMD专用低温注塑透明PC材料由以下重量份的原料制成：
本实施例的IMD专用低温注塑透明PC材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按原料重量份称取原料，依次加入到转速为500rpm/min的高速混料机中，混合4min，出料，得到混合物；
S2、将步骤S1制得的混合物投入到双螺杆挤出机料斗，其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为500r/min，主喂料20HZ，真空度为-0.06MPa，温度为255℃，经挤出造粒，切粒机的转速为800rpm，收集粒料即可。
实施例2
本实施例的IMD专用低温注塑透明PC材料由以下重量份的原料制成：
本实施例的IMD专用低温注塑透明PC材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按原料重量份称取原料，依次加入到转速500rpm/min的高速混料机中，混合4min，出料，得到混合物；
S2、将步骤S1制得的混合物投入到双螺杆挤出机料斗，其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为500r/min，主喂料20HZ，真空度为-0.06MPa，温度为255℃，经挤出造粒，切粒机的转速为850rpm，收集粒料即可。
实施例3
本实施例的IMD专用低温注塑透明PC材料由以下重量份的原料制成：
本实施例的IMD专用低温注塑透明PC材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按原料重量份称取原料，依次加入到转速400rpm/min的高速混料机中，混合6min，出料，得到混合物；
S2、将步骤S1制得的混合物投入到双螺杆挤出机料斗，其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为400r/min，主喂料25HZ，真空度为-0.04MPa，温度为270℃，经挤出造粒，切粒机的转速为700rpm，收集粒料即可。
实施例4
本实施例的IMD专用低温注塑透明PC材料由以下重量份的原料制成：
本实施例的IMD专用低温注塑透明PC材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按原料重量份称取原料，依次加入到转速600rpm/min的高速混料机中，混合2min，出料，得到混合物；
S2、将步骤S1制得的混合物投入到双螺杆挤出机料斗，其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为450r/min，主喂料15HZ，真空度为-0.08MPa，温度为235℃，经挤出造粒，切粒机的转速为900rpm，收集粒料即可。
对比例
本对比例中的常规PC材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
S1、按配比称取原料，依次称重加入到转速500rpm/min的高速混料机中，混合4min至均匀，出料，得到混合物；
S2、将混合物投入到双螺杆挤出机料斗，选用强剪切的螺杆组合，双螺杆挤出机螺杆转速为500r/min，主喂料20HZ，真空度为-0.06MPa，温度为255℃，经挤出造粒，切粒机的转速为800rpm。
将上述实施例1-4以及对比例制得的IMD专用低温注塑透明PC材料主要物性指标根据相关检测标准测试，其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、悬臂梁缺口冲击强度(23℃)、密度、流长比、透光率。其检测标准与检测结果如表1所示：
表1实施例1-4与对比例材料物性指标测试结果
综上所述，本发明制备的IMD专用低温注塑透明PC材料在23℃条件悬臂梁缺口冲击强度大于50KJ/m2、密度在1.18-1.20g/cm3、流长比介于150-250之间(材料流长比在原有基础上提高1.5-2.5倍)，同时保留了PC材料优异的刚韧性和透光率等优点，满足了生产汽车内饰透明或透光性功能制件的IMD工艺的要求，极具市场应用前景。
本发明制备的IMD专用低温注塑透明PC材料由于磷酸化合物类和邻苯二甲酸酯类的加入，有效地抵消了PC分子中刚性苯环基团的“空间位阻效应”。同时从分子链内部对PC材料分子链产生“自润滑”效果，提高PC材料流长比，降低其注塑温度，也保留了PC材料自身优异的刚韧性和透光率等优点。
本发明制备的IMD专用低温注塑透明PC材料由于热稳定剂以及硫代酯类等加入，材料耐剪切性和热稳定性也能大大提高。
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应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施案例做出各种修改，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，本发明不限于这里的实施案例，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IMD专用低温注塑透明PC材料，其特征在于：由以下重量份的原料制成：PC树脂70~90份、磷酸化合物类5~20份、邻苯二甲酸酯类3~8份、热稳定剂1~3份、抗氧剂0.5~1份、润滑剂0.5~1份、助剂0~3份；
所述磷酸化合物类为磷酸的酯类或醇类衍生物中的至少一种；
所述邻苯二甲酸酯类为邻苯二甲酸与4~15个碳的醇形成的酯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的IMD专用低温注塑透明PC材料，其特征在于：所述PC树脂的重均分子量分布为21000~26000。
3.根据权利要求1所述的IMD专用低温注塑透明PC材料，其特征在于：所述磷酸化合物类选自聚芳基磷酸酯、磷酸三苯基酯、磷酸乙醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的IMD专用低温注塑透明PC材料，其特征在于：所述邻苯二甲酸酯类选自邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的IMD专用低温注塑透明PC材料，其特征在于：所述热稳定剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物、无机磷酸盐类稳定剂中的至少一种；所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸盐、戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的IMD专用低温注塑透明PC材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1076，硫代酯类抗氧剂为抗氧剂DLTP，亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
7.根据权利要求1所述的IMD专用低温注塑透明PC材料，其特征在于：所述助剂为紫外线吸收剂、表面光亮剂、光稳定剂、硫代酯类稳定剂、抗静电剂、着色剂中的一种。
8.根据权利要求7所述的IMD专用低温注塑透明PC材料，其特征在于：所述紫外光吸收剂为苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类和受阻胺类中的一种；所述表面光亮剂为芥酸酰胺类、单硬脂酸甘油酯、油酸酰胺类中的一种；所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂、氧化钛中的一种；所述硫代酯类稳定剂为含硫的立体磷酸酯类稳定剂；所述抗静电剂为十八烷基磺酸盐、十六烷基季铵盐类、乙氧基化烷基胺中的一种；所述着色剂为碳黑、柠檬黄、靛蓝、酞菁绿中的一种。
9.如权利要求1~7任一项所述的IMD专用低温注塑透明PC材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、称取PC树脂70~90份、磷酸化合物类5~20份、邻苯二甲酸酯类3~8份、热稳定剂1~3份、抗氧剂0.5~1份、润滑剂0.5~1份、助剂0~3份，加入到高速混料机中，设定高速混料机转速400~600rpm/min，混合2~6min，出料，得到混合物；
S2、将步骤S1的混合物投入双螺杆挤出机料斗，经挤出造粒得到IMD专用低温注塑透明PC材料；其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为400~550r/min，主喂料15~25HZ，真空度为-0.04~-0.08MPa，温度为235~270℃，切粒机的转速为700~900rpm。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190507 |