CN110511553A - 耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物及其制备方法，该聚碳酸酯组合物使用特定的耐高温树脂和相容剂与聚碳酸酯配合使用，其中特定耐高温树脂大大提高了聚碳酸酯的耐热温度，使聚碳酸酯可应用于超高耐热要求领域；且结合特定相容剂的使用，也大幅改善了聚碳酸酯的耐溶剂性能，同时该特定相容剂使材料韧性得以保持的同时，也改善了耐高温树脂所带来的油漆附着力劣化的情况。本申请所述聚碳酸酯组合物特别适用于需与强极性化学试剂和/或溶剂等接触或需喷漆且需耐热的工业开关或电子电器领域。

Description

耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法，尤其涉及一种耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物及其制备方法，属于复合高分子材料技术领域。

背景技术

聚碳酸酯(PC)是一种通用工程塑料，具有透明性高、耐冲击性好、耐热性好、尺寸稳定等各方面的优点，由于其具有上述优异的特性，在工业上被广泛用作汽车领域、打印机等办公设备领域、移动电话等电气、电子领域的材料，但同时PC材料也存在空间位阻大，制件易出现残余应力的问题。在工业应用中喷漆是处理制件外观的常用手段，油漆尤其是腐蚀性强油漆中的溶剂对PC性能有较大的影响。目前PC/ABS复合材料，尤其是高ABS含量的PC复合材料是喷漆常用基材，高AN含量可进一步改善PC/ABS材料的喷漆能力；但是ABS的存在会严重影响PC的耐热性能，在有耐热要求的应用领域，限制了PC/ABS合金的喷漆应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物及其制备方法，由该制备方法制备所得的聚碳酸酯组合物具有优异的韧性、耐溶剂性、油漆附着力和高耐热温度。

本发明的技术方案是：

本发明公开了一种耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物，该组合物包括按重量份计的下述各组分：聚碳酸酯50-65份、耐高温树脂25-40份、相容剂6-10份、抗氧剂0.01-2.0份和其他助剂0.2-0.8份。

其中聚碳酸酯是指芳香族羟基化合物与光气或碳酸二酯反应、或芳香族羟基化合物和少量的多羟基化合物与光气或碳酸二酯反应得到的具有支链的热塑性芳香族聚碳酸酯聚合物。上述芳香族聚碳酸酯树脂的制造方法没有特别限制，可采用目前公知的技术方法，如光气法(界面聚合法)、熔融法(酯交换法)等。为了成型体外观和流动性的改善，本发明中所述聚碳酸酯的分子量是适当选择的，为粘均分子量10000-40000的芳香族聚碳酸酯中的至少一种。上述由溶液粘度换算得到的粘均分子量[Mv]通常为10000以上，优选为12000以上，且通常为40000以下，优选为30000以下，更优选为29000以下。通过将粘均分子量设定为前述范围内，可以保证本发明的聚碳酸酯树脂组合物的机械强度，在用于机械强度要求高的用途时是更优选的。

其中所述耐高温树脂为无定型聚芳酯(PAR)，优选1.82MPa下热变形温度不低于150℃的无定型聚芳酯，更优选为Unitica公司牌号为U100的无定型聚芳酯。

其中所述相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、马来酸酐功能化的乙烯-醋酸乙烯共聚物和有机硅橡胶接枝物中的至少一种。尤其优选为乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，这是因为该三元共聚物中的丙烯酸酯部分作为橡胶成分可以提供一定的韧性，而甲基丙烯酸缩水甘油酯可以提供反应基团来提高聚碳酸酯和PAR之间的相容性，进而在提高最终材料稳定性的同时提升材料的油漆附着力。

其中所述抗氧剂由质量比为(1-1.2):1的主抗氧剂和辅抗氧剂混合而成。上述主抗氧剂和辅抗氧剂可以包括下述种类的抗氧剂：丙烯酯类抗氧剂，其可以包括但不限于十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；亚磷酸酯类抗氧剂，其可以包括但不限于三-(壬基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯；烷基化的单酚或多酚、多酚与二烯的烷基化的反应产物，如四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷、对甲酚或二环戊二烯的丁基化的反应产物；烷基化的对苯二酚；羟基化的硫代二苯醚；烷叉基双酚；苄基化合物；β-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸与一元或多元醇的酯；β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)-丙酸与一元或多元醇的酯；硫代烷基或硫代芳基化合物的酯，如二硬脂基硫代丙酸酯、二月桂基硫代丙酸酯、二十三烷基硫代二丙酸酯、季戊四醇基-四[3-(3,5-二-叔丁基4-羟基苯基)丙酸酯；β-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸的酰胺，或包括上述抗氧剂中的至少一种的组合。优选的主抗氧剂和辅抗氧剂为丙酸酯类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。

其中所述其他助剂包括润滑剂，该润滑剂可优选润滑剂硬脂酸甘油酯润滑剂。该其他助剂还可以根据需要添加其他各种助剂，如填料(钛白粉、滑石粉、云母、硫酸钡等矿物成分)、着色剂(颜料、填料等)等，本领域技术人员可以根据需要进行添加，本申请中不再赘述。

本发明还公开了一种上述耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物的制备方法，该制备方法包括下述步骤：

(1)准确称取聚碳酸酯50-65重量份、耐高温树脂25-40重量份、相容剂6-10重量份、抗氧剂0.01-2.0重量份和其他助剂0.2-0.8重量份，并将上述原料投入混合机中共混至均匀，得到预混物；

(2)将前述预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合并挤出造粒，得到所述耐高温可喷漆的聚碳酸酯组合物，其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-45):1，螺筒温度为230-250℃，螺杆转速为500-600rpm。

本发明的有益技术效果是：该聚碳酸酯组合物使用特定的耐高温树脂和相容剂与聚碳酸酯配合使用，其中特定耐高温树脂大大提高了聚碳酸酯的耐热温度，使聚碳酸酯可应用于超高耐热要求领域；且结合特定相容剂的使用，也大幅改善了聚碳酸酯的耐溶剂性能，同时该特定相容剂使材料韧性得以保持的同时，也改善了耐高温树脂所带来的油漆附着力劣化的情况。本申请所述聚碳酸酯组合物特别适用于需与强极性化学试剂和/或溶剂等接触或需喷漆且需耐热的工业开关或电子电器领域。

具体实施方式

为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

下述具体实施例和对比例所采用的原材料如下所述：

PC-1：粘均分子量为22000，牌号为S-2000F，厂家为日本三菱；

PC-2：粘均分子量为28000，牌号为E-1000F，厂家为日本三菱；

PAR树脂：1.82MPa热变形温度170℃，牌号为U100，厂家为Unitica；

ABS树脂：本体法ABS，牌号为ABS PA-757，厂家为奇美；

相容剂：AX8900，厂家为法国阿科玛；

主抗氧剂：Chinox 1076，厂家为台湾双键化工；

辅抗氧剂：THANOX 168，厂家为天津利安隆；

润滑剂：UNISTER-M9676，厂家为日油株式会社。

按照表1所述配方中各原料用量分别称取聚碳酸酯、耐高温树脂、相容剂、抗氧剂和其他助剂后依次投入混合机中共混至均匀，得到预混物；然后预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合并挤出造粒，制得聚碳酸酯组合物，其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为230-250℃，螺杆转速为500-600rpm。

为了满足加工需要同时为方便对比各组分对聚碳酸酯组合物最终性能的影响，下述所有的具体实施例与对比例均添加相同种类及含量的抗氧剂和润滑剂，其中抗氧剂使用主抗氧剂Chinox 1076和辅抗氧剂THANOX 168，均使用0.1重量份，即二者的质量比1:1；润滑剂均选用UNISTER-M9676，且均使用0.2重量份。

表1具体实施例和对比例各组分用量(单位：重量份)

对上述制备所得的聚碳酸酯组合物的韧性、球压温度、油漆附着力和耐油漆性进行测试，测试所参照的标准或方法如下所述。

(1)韧性：在23℃条件下，使用4.0mm厚的模制缺口悬臂梁冲击棒，根据GB/T1043.1-2008测定缺口悬臂梁冲击强度，以kJ/m²记录结果。

(2)球压温度：将制备所得聚碳酸酯组合物注塑成4mm×60mm×60mm方板，根据IEC695-10-2测试125℃的球压痕，试验温度下的球压痕小于2mm，则判断为通过，否则为不通过。

(3)油漆附着力测试：按照GB/T 9286-1998标准测试百格试验，分明显脱落，部分脱落和无脱落三种级别。

(4)耐油漆性：按照ASTM D543，在1.0％应变夹具向拉伸强度测试用试片(试片厚度4.0mm)涂抹甲苯后观察试片断裂时间，断裂时间越长代表耐溶剂性能越好。

以上具体实施例和对比例的性能测试结果参见表2所示。

表2具体实施例和对比例性能测试结果比较

对比例4为仅使用本申请所述PC树脂的情况，其缺口悬臂梁冲击强度、125℃球压温度、油漆附着力和油漆开裂时间均可作为基准参考。

对比例1与具体实施例1相比，对比例1中使用常见ABS替换本申请所述PAR，与本申请所述相容剂和PC树脂配合使用。从结果可见，与对比例4相比，虽然对比例1中使用ABS和相容剂能够有效改善其油漆开裂时间(由0.1h提升至122h)和油漆附着力(由部分脱落提升至无脱落)，但同时其球压温度有较为明显的下降(由128℃下降至103℃)，同时缺口悬臂梁冲击强度略有下降；具体实施例1中使用PAR替换ABS后所得组合物的性能，在球压温度上有更明显的提升(从103℃提升至140℃)，同时尤其开裂时间也明显的延长了(500h不开裂)，在保证这些性能的基础上，其韧性和油漆附着力性能均没有明显的下降。

对比例2与具体实施例1相比，对比例2中不使用本申请所述的相容剂，其他组分与本申请所述组分相同。从结果可见，与对比例4相比，对比例2中在不使用相容剂的基础上仅使用PAR，可以看出其球压温度明显提升(从128℃提升至145℃)，同时油漆开裂时间也有一定提升(从0.1h提升至81h)，但其韧性和油漆附着力均明显的变差。而具体实施例1在同时使用了本申请所述的PAR和相容剂后，与对比例2相比，虽然球压温度略有降低(由145℃降至140℃)，但其韧性、油漆附着力和油漆开裂时间性能均提升明显。

对比例3与具体实施例1相比，对比例3中所使用的相容剂含量(3重量份)低于本申请所限定的相容剂含量(6-10重量份)。从结果可见，与具体实施例1相比，虽然其球压温度没有变化，但其韧性、油漆附着力和油漆开裂时间均有明显的提高。

对比例5与具体实施例1相比，对比例5中所使用的PAR含量(10重量份)低于本申请所限定的PAR含量(25-40重量份)。从结果可见，与具体实施例1相比，虽然其韧性和油漆附着力性能均非常好，但球压温度和油漆开裂时间性能略差，尤其是油漆开裂时间仅能达到62h。

上述具体实施例1-4与对比例1-5中所制得的聚碳酸酯组合物相比，对比例1-5所制得的聚碳酸酯组合物的韧性、球压温度、油漆附着力和油漆开裂时间均或多或少的变差，不能同时满足需与强极性溶剂、油接触的高耐热温度和高韧性的使用场合。不同于对比例1-5，本发明具体实施例所制得的耐高温可喷漆的聚碳酸酯组合物在使用优选的耐高温树脂后，极大提升了PC树脂的耐热温度，同时与特定的相容剂配合使用产生协同效应，使得材料的韧性得到较高程度的提升，满足高韧性的要求，也提升了材料的油漆附着力和油漆开裂时间。本申请制备得到的聚碳酸酯组合物可广泛应用于如家用电器、墙壁开关、厨房电器、住宅材料、汽车材料和其他工业领域的部件制造用材料等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括按重量份计的下述各组分：聚碳酸酯50-65份、耐高温树脂25-40份、相容剂6-10份、抗氧剂0.01-2.0份和其他助剂0.2-0.8份；

其中所述耐高温树脂为无定型聚芳酯；

其中所述相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、马来酸酐功能化的乙烯-醋酸乙烯共聚物和有机硅橡胶接枝物中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述耐高温树脂为1.82MPa下热变形温度不低于150℃的无定型聚芳酯。

3.根据权利要求2所述的耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述耐高温树脂为Unitica的U100。

4.根据权利要求1所述的耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述相容剂为乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。

5.根据权利要求1所述的耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯为粘均分子量10000-40000的芳香族聚碳酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯为粘均分子量12000-29000的芳香族聚碳酸酯中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述抗氧剂由质量比为(1-1.2):1的主抗氧剂和辅抗氧剂混合而成。

8.根据权利要求1所述的耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述其他助剂包括润滑剂。

9.一种权利要求1至8中任一权利要求所述耐高温可喷漆聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)准确称取聚碳酸酯50-65重量份、耐高温树脂25-40重量份、相容剂6-10重量份、抗氧剂0.01-2.0重量份和其他助剂0.2-0.8重量份，并将上述原料投入混合机中共混至均匀，得到预混物；

(2)将前述预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合并挤出造粒，得到所述耐高温可喷漆的聚碳酸酯组合物，其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-45):1，螺筒温度为230-250℃，螺杆转速为500-600rpm。