CN110358281A - 一种高模量高冲击强度pc/pbt合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高模量高冲击强度PC/PBT合金及其制备方法。本发明的高模量高冲击强度PC/PBT合金，按重量百分比计，由以下组分组成：聚碳酸酯45～50％、聚对苯二甲酸丁二醇酯33～38％、酯交换抑制剂0.5～1.5％、超细滑石粉10％、相容剂3％、抗氧剂0.2％、紫外线吸收剂0.5％、黑色母2％，上述组分的重量百分比之和为100％。本发明的制备方法简单，制得的高模量高冲击强度PC/PBT合金具有低的熔融指数，高的结晶度、缺口冲击强度和高的弯曲强度和弯曲模量，可广泛应用于汽车领域。

Description

一种高模量高冲击强度PC/PBT合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及PC/PBT合金技术领域，涉及一种PC/PBT合金及其制备方法，尤其涉及一种高模量高冲击强度PC/PBT合金及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)均属通用工程塑料。PC性能优异，尤其是冲击强度高，在工程塑料中居首位，而且耐蠕变性好，玻璃化温度高，可在120℃～130℃的范围内连续使用，有良好的电绝缘性和尺寸稳定性。但是PC的熔体粘度大，流动性差，耐溶剂性差，耐磨性差。PBT是一种结晶速度较快的热塑性工程塑料，具有优异的耐溶剂性，熔体流动性好，但PBT的玻璃化温度低，高温刚性不足，缺口敏感性大。因此，将PC和PBT进行共混改性，可克服PBT耐热性差、耐冲击性低、缺口冲击强度不高的缺点，同时弥补了PC耐化学药品性、成型加工性和耐磨性的不足，具有很好的实用前景。

近些年来，新合成高分子材料局限性，不同高分子材料经过双螺杆发生物理及化学共混越来越受到重视，其中PC/PBT平衡PC刚性、耐热性能和PBT耐候、耐化学性及尺寸稳定性，在汽车门把手、加油口盖板等领域得到广泛应用，但由于PC/PBT共混改性过程中，酯交换反应的发生引起分子链断裂，造成材料熔融指数迅速升高、冲击强度降低、弯曲强度及模量降低。

CN103881345A公开了一种PC和PBT合金材料及其制备方法，该发明的PC和PBT合金材料，其组分按质量百分数配比为：PC30％～70％、PBT30％～70％、亚磷酸三苯酯0.5％～2％、增容剂0.5％～2％、润滑分散剂0.5％～2％、抗氧剂0.1％～1％。与现有技术相比，该发明的PC和PBT合金材料不仅兼备了PC和PBT各自的优点，具有优良的综合性能，而且增容剂的加入使得PC和PBT共混的相容性好，极大地提高了PC和PBT合金材料的冲击强度和断裂伸长率，又由于增容剂添加量比较少，很好地保持了材料的原有力学性能，但是PC和PBT共混时会发生酯交换反应，造成材料熔融指数迅速升高、冲击强度降低、弯曲强度及模量降低。

CN104693768B公开了一种PC/PBT合金材料及其制备方法和应用，以质量份数计，包括50～70份的PC，20～30份的PBT，2～6份的SEBS，5～15份的增韧剂，0.5～2份的相容剂，0.8～2份的酯交换抑制剂，0.1～1份的抗氧剂及0.1～1份的润滑剂，其中，增韧剂为聚硅氧烷-甲基丙烯酸甲酯共聚物，相容剂为SBS-MAH，酯交换抑制剂为磷酸类酯交换抑制剂，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为硅酮粉。该发明制得的PC/PBT合金材料具有良好的综合性能，断裂伸长率和耐低温性能良好，在-40℃低温下仍具有良好的冲击强度，但是弯曲模量和弯曲强度有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高模量高冲击强度PC/PBT合金及其制备方法，制得的高模量高冲击强度PC/PBT合金具有低的熔融指数，高的结晶度、缺口冲击强度和高的弯曲强度和弯曲模量，可广泛应用于汽车领域。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高模量高冲击强度PC/PBT合金，按重量百分比计，由以下组分组成：

上述组分的重量百分比之和为100％。

本发明以PC和PBT为原料，通过调整共混时PC和PBT的用量配比，通过加入酯交换抑制剂有效抑制了PC和PBT共混过程中酯交换反应的发生，避免了分子链的断裂造成的材料熔融指数迅速升高、冲击强度降低、弯曲强度及模量的降低的现象的发生，通过超细滑石粉及相容剂、抗氧剂、紫外吸收剂等助剂的材料选择及用量配比的控制，提高了材料内部结晶度，共同使制得的PC/PBT合金具有具有低的熔融指数，高的结晶度、缺口冲击强度和高的弯曲强度和弯曲模量。

需要特别说明的是，本发明所述的高模量是指PC/PBT合金的弯曲模量大于3800MPa；高冲击强度是指PC/PBT合金的缺口冲击强度大于20KJ/m²。

具体地，高模量高冲击强度PC/PBT合金，按重量百分比计，由以下组分组成：

聚碳酸酯45～50％，例如聚碳酸酯的重量百分比为45％、46％、47％、48％、49％、50％等；

聚对苯二甲酸丁二醇酯33～38％，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯的重量百分比为33％、34％、35％、36％、37％、38％等；

酯交换抑制剂0.5～1.5％，例如酯交换抑制剂的重量百分比为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％等；

超细滑石粉10％；

相容剂3％；

抗氧剂0.2％；

紫外线吸收剂0.5；

黑色母2％；

其中，上述组分的重量百分比之和为100％。

本发明中，酯交换抑制剂的加入防止了共混过程中的酯交换反应的发生，进而避免了分子链的断裂，有效降低了合金材料的熔融指数，提高了合金材料的弯曲模量、弯曲强度和冲击强度。

其中，本发明的所述酯交换抑制剂为LOTADER AX 8900，选用此类酯交换抑制剂可使材料的综合性能达到最优。

原料中，聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的用量配比也影响了材料的熔融指数、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度。

本发明中，所述超细滑石粉为Finntalc M10E、Finntalc M05N和Finntalc M50中的任意一种或至少两种的混合物，所述混合物典型但非限制的组合为例如Finntalc M10E、Finntalc M05N的混合物，Finntalc M10E、Finntalc M50的混合物，Finntalc M05N和Finntalc M50的混合物，Finntalc M10E、Finntalc M05N和Finntalc M50的混合物。

超细滑石粉越细，越有利于提高材料的弯曲模量、弯曲强度和冲击强度等综合性能，但是太细了不利于加工；优选地，本发明所述超细滑石粉粒径为3μm以下的占所述超细滑石粉总量的50％以上，可对材料的综合性能的改善达到最优效果。

本发明中，所述相容剂为Paraloid EXL 2690。

本发明中，所述抗氧剂为IRGANOX B900。

本发明中，所述紫外线吸收剂为Ultronox 6260。

优选地，本发明通过选择上述优选的原料及配比，使制得的PC/PBT合金具有低的熔融指数，高的缺口冲击强度和高的弯曲强度和弯曲模量。

本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的高模量高冲击强度PC/PBT合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)按配比，将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、酯交换抑制剂、黑色母、抗氧剂和紫外线吸收剂依次加入混合搅拌均匀；

2)将步骤1)混好的物料加入挤出机中，将超细滑石粉侧喂料，挤出造粒后经切粒、过筛、干燥后，制备得到所述高模量高冲击强度PC/PBT合金。

步骤1)中，所述搅拌的速度为100～300r/min，例如搅拌的速度为100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min；所述搅拌的时间为10～20min，例如搅拌时间为10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min、20min。

步骤2)中，所述挤出机的螺杆转速为300～500rpm，例如挤出机的螺杆转速为300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm；所述挤出的温度为240～280℃，例如挤出的温度为240℃、250℃、260℃、270℃、280℃；所述挤出的压力为0.75～0.95MPa，例如挤出的压力为0.75MPa、0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa、0.95MPa。

作为本发明的优选方案，所述高模量高冲击强度PC/PBT合金的制备方法包括以下步骤：

1)按配比，将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、酯交换抑制剂、黑色母、抗氧剂和紫外线吸收剂依次加入高速混合机中，100～300r/min的速度混合搅拌10～20min至物料均匀；

2)将步骤1)混好的物料加入双螺杆挤出机中，将超细滑石粉侧喂料，螺杆转速为300～500rpm，挤出的温度为240～280℃，挤出的压力为0.75～0.95MPa，挤出造粒后经切粒、过筛、干燥后，制备得到所述高模量高冲击强度PC/PBT合金。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的高模量高冲击强度PC/PBT合金，具有低的熔融指数，高的结晶度、缺口冲击强度和高的弯曲强度和弯曲模量，其中，熔融指数为5-20g/10min，结晶度为38-63％，弯曲强度为55-72MPa，弯曲模量为3800-4600MPa，缺口冲击强度为20-46KJ/m²。

(2)本发明的制备方法简单，通过优化共混挤出工艺条件，提高了PC/PBT合金材料内部结晶度，从而提高了材料的性能，可广泛应用于汽车领域。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。

实施例1

本实施例的高模量高冲击强度PC/PBT合金，按重量百分比计，由以下组分组成：

其中，酯交换抑制剂为LOTADER AX 8900，相容剂为Paraloid EXL 2690，抗氧剂为IRGANOX B900，紫外线吸收剂为Ultronox 6260，超细滑石粉为Finntalc M10E。

本实施例的高模量高冲击强度PC/PBT合金通过如下步骤制备得到：

按如上配比将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、酯交换抑制剂、黑色母、抗氧剂、紫外线吸收剂，依次加入高速混合机中，以200r/min的速度混合15min，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，按如上配比将超细滑石粉在二号侧喂料口加入，控制螺杆转速为350r/min，控制挤出温度为：第1区域240℃，第2～9区域265℃，第10～11区域温度250℃，真空泵压力0.75～0.95Mpa，将挤出的物料经切粒、过筛、干燥后制备得到高模量高冲击强度PC/PBT合金。

实施例2

本实施例的高模量高冲击强度PC/PBT合金，按重量百分比计，由以下组分组成：

其中，酯交换抑制剂为LOTADER AX 8900，相容剂为Paraloid EXL 2690，抗氧剂为IRGANOX B900，紫外线吸收剂为Ultronox 6260，超细滑石粉为Finntalc M10E。本实施例的高模量高冲击强度PC/PBT合金通过如下步骤制备得到：

按如上配比将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、酯交换抑制剂、黑色母、抗氧剂、紫外线吸收剂，依次加入高速混合机中，以200r/min的速度混合15min，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，按如上配比将超细滑石粉在二号侧喂料口加入，控制螺杆转速为350r/min，控制挤出温度为：第1区域240℃，第2～9区域265℃，第10～11区域温度250℃，真空泵压力0.75～0.95Mpa，将挤出的物料经切粒、过筛、干燥后制备得到高模量高冲击强度PC/PBT合金。

实施例3

本实施例的高模量高冲击强度PC/PBT合金，按重量百分比计，由以下组分组成：

其中，酯交换抑制剂为LOTADER AX 8900，相容剂为Paraloid EXL 2690，抗氧剂为IRGANOX B900，紫外线吸收剂为Ultronox 6260，超细滑石粉为Finntalc M10E。

本实施例的高模量高冲击强度PC/PBT合金通过如下步骤制备得到：

按如上配比将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、酯交换抑制剂、黑色母、抗氧剂、紫外线吸收剂，依次加入高速混合机中，以200r/min的速度混合15min，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，按如上配比将超细滑石粉在二号侧喂料口加入，控制螺杆转速为350r/min，控制挤出温度为：第1区域230℃，第2～9区域245℃，第10～11区域温度240℃，真空泵压力0.75～0.95Mpa，将挤出的物料经切粒、过筛、干燥后制备得到高模量高冲击强度PC/PBT合金。

实施例4

本实施例的高模量高冲击强度PC/PBT合金，按重量百分比计，由以下组分组成：

其中，酯交换抑制剂为LOTADER AX 8900，相容剂为Paraloid EXL 2690，抗氧剂为IRGANOX B900，紫外线吸收剂为Ultronox 6260，超细滑石粉为Finntalc M10E。

本实施例的高模量高冲击强度PC/PBT合金通过如下步骤制备得到：

按如上配比将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、酯交换抑制剂、黑色母、抗氧剂、紫外线吸收剂，依次加入高速混合机中，以200r/min的速度混合15min，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，按如上配比将超细滑石粉在二号侧喂料口加入，控制螺杆转速为350r/min，控制挤出温度为：第1区域250℃，第2～9区域275℃，第10～11区域温度260℃，真空泵压力0.75～0.95Mpa，将挤出的物料经切粒、过筛、干燥后制备得到高模量高冲击强度PC/PBT合金。

实施例5

本实施例与实施例1的区别之处在于，聚碳酸酯的用量为48％，聚对苯二甲酸丁二醇酯的用量为35％，其他的均与实施例1的相同。

实施例6

本实施例与实施例1的区别之处在于，酯交换树脂替换为SAG-002，其他组分及制备方法与实施例1均相同。

实施例7

本实施例与实施例1的区别之处在于，酯交换树脂的用量为0.5％，减少的酯交换树脂的用量平均增加至聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯中，以保证总量不变，其他的均与实施例1的相同。

实施例8

本实施例与实施例1的区别之处在于，酯交换树脂的用量为1.5％，增加的酯交换树脂的用量平均从聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯中平均扣除，以保证总量不变，其他的均与实施例1的相同。

实施例9

本实施例与实施例1的区别之处在于，超细滑石粉替换为Finntalc M50，其他组分及制备方法与实施例1均相同。

实施例10

本实施例与实施例1的区别之处在于，超细滑石粉的粒径为30μm，其他组分及制备方法与实施例1均相同。

实施例11

本实施例与实施例1的区别之处在于，相容剂替换为Paraloid EXL2330，其他组分及制备方法与实施例1均相同。

对比例1

本对比例与实施例1的区别之处在于，聚碳酸酯的重量百分比为30％，减少的聚碳酸酯的重量百分比增加至聚对苯二甲酸丁二醇酯，其他组分及制备方法与实施例1均相同。

对比例2

本对比例与实施例1的区别之处在于，聚碳酸酯的重量百分比为60％，增加的聚碳酸酯的重量百分比从聚对苯二甲酸丁二醇酯中扣除，其他组分及制备方法与实施例1均相同。

对比例3

本对比例与实施例1的区别之处在于，未添加酯交换抑制剂，减少的酯交换抑制剂的量平均增加至其他各组分中，以保证总含量不变，其他组分及制备方法与实施例1均相同。

对比例4

本对比例与实施例1的区别之处在于，酯交换抑制剂的重量百分比为5％，增加的酯交换抑制剂的量平均从其他组分中扣除，其他组分及制备方法与实施例1均相同。

对比例5

本对比例与实施例1的区别之处在于，未添加超细滑石粉，减少的超细滑石粉的量平均增加至其他组分中，其他组分及制备方法与实施例1均相同。

将本发明实施例1-11制得的高模量高冲击强度PC/PBT合金与对比例1-5制得的PC/PBT合金进行熔融指数、结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度性能测试，测试结果如表1所示。

其中，熔融指数的测试参照ISO1133的测试标准进行，弯曲强度的测试标准参照ISO178的测试标准进行，弯曲模量的测试参照ISO178的测试标准进行，缺口冲击强度的测试标准参照ISO179的测试标准进行。

表1

由表1得数据可以看出，本申请制得的高模量高冲击强度PC/PBT合金具有低的熔融指数，高的结晶度、缺口冲击强度和高的弯曲强度和弯曲模量，可广泛应用于汽车领域。

实施例2相对与实施例1来说，增加聚碳酸酯的含量，减少聚对苯二甲酸丁二醇酯的含量，制得的合金材料的熔融指数有所降低，但是结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度会提高。

实施例3相对于实施例1来说，原料用量配比不变，降低挤出温度，制得的合金材料的熔融指数会提高，但是结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度会下降。同样，实施例4相对于实施例2来说，原料用量配比不变，提高挤出温度，制得的合金材料的熔融指数降低，同时结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度会提高。

实施例5相对于实施例1来说，增加聚碳酸酯用量并减少聚对苯二甲酸丁二醇酯的用量，制得的合金材料的熔融指数降低，结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度升高。

实施例6将酯交换树脂替换为SAG-002，制得的PC/PBT合金材料的熔融指数高，结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度会有所降低。

实施例7相对于实施例1来说，减少了酯交换树脂的用量，制得的PC/PBT合金材料的熔融指数高，结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度会有所降低。

实施例8相对于实施例1来说，增加了酯交换树脂的用量，制得的PC/PBT合金材料的熔融指数降低，结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度提高。

实施例9超细滑石粉替换为Finntalc M50，制得的PC/PBT合金材料的熔融指数升高，结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度均会降低。

实施例10超细滑石粉的目数太大，制得的PC/PBT合金材料的熔融指数升高，结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度均会大幅降低。

实施例11将相容剂替换为Paraloid EXL2330会使制得的PC/PBT合金的熔融指数升高，结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度降低。

对比例1聚碳酸酯的重量百分比太低，制得的PC/PBT合金材料的熔融指数会提高，但是结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度均会降低；对比例2聚碳酸酯的重量百分比太高，制得的PC/PBT合金材料的熔融指数低，但是结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度均会提高。

对比例3未添加酯交换抑制剂，制得的PC/PBT合金材料的熔融指数变高，结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度降低很多。

对比例4酯交换抑制剂的重量百分比太高，制得的PC/PBT合金材料的熔融指数会降低，但是结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度提高不大。

对比例5未添加超细滑石粉，制得的PC/PBT合金材料的熔融指数升高，结晶度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度均会降低。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种高模量高冲击强度PC/PBT合金，其特征在于，按重量百分比计，由以下组分组成：

上述组分的重量百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的高模量高冲击强度PC/PBT合金，其特征在于，所述酯交换抑制剂为LOTADER AX 8900。

3.根据权利要求1或2所述的高模量高冲击强度PC/PBT合金，其特征在于，所述超细滑石粉为Finntalc M10E、Finntalc M05N和Finntalc M50中的任意一种或至少两种的混合物；

所述超细滑石粉粒径为3μm以下的占所述超细滑石粉总量的50％以上。

4.根据权利要求1-3之一所述的高模量高冲击强度PC/PBT合金，其特征在于，所述相容剂为Paraloid EXL 2690。

5.根据权利要求1-4之一所述的高模量高冲击强度PC/PBT合金，其特征在于，所述抗氧剂为IRGANOX B900。

6.根据权利要求1-5之一所述的高模量高冲击强度PC/PBT合金，其特征在于，所述紫外线吸收剂为Ultronox 6260。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的高模量高冲击强度PC/PBT合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1)按配比，将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、酯交换抑制剂、黑色母、抗氧剂和紫外线吸收剂依次加入混合搅拌均匀；

2)将步骤1)混好的物料加入挤出机中，将超细滑石粉侧喂料，挤出造粒后经切粒、过筛、干燥后，制备得到所述高模量高冲击强度PC/PBT合金。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述搅拌的速度为100～300r/min，所述搅拌的时间为10～20min。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述挤出机的螺杆转速为300～500rpm，所述挤出的温度为240～280℃，所述挤出的压力为0.75～0.95MPa。

10.根据权利要求7-9之一所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1)按配比，将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、相容剂、酯交换抑制剂、黑色母、抗氧剂和紫外线吸收剂依次加入高速混合机中，100～300r/min的速度混合搅拌10～20min至物料均匀；

2)将步骤1)混好的物料加入双螺杆挤出机中，将超细滑石粉侧喂料，螺杆转速为300～500rpm，挤出的温度为240～280℃，挤出的压力为0.75～0.95MPa，挤出造粒后经切粒、过筛、干燥后，制备得到所述高模量高冲击强度PC/PBT合金。