CN110564116B - 高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物及其制备方法，该组合物在聚碳酸酯中加入PBT构成PC/PBT合金，同时使用特定耐高温树脂和特定相容剂与该PC/PBT合金配合使用，其中合适含量的PBT能提升PC材料的耐溶剂性；合适含量的耐高温树脂能弥补PBT加入对PC耐热性能的劣化，使PC/PBT合金的耐热性能能够与纯PC材料的耐热性能相当；同时所选用的特定相容剂在提升组合物韧性的同时进一步提升了材料的耐溶剂性能，且使PC/PBT复合材料仍具有较高的耐热温度。本发明的制备方法简单、操作安全，且制备所得的PC/PBT复合材料具有优异的耐溶剂性能、耐热性能和韧性，特别适用于使用环境要求比较高的场合。

Description

高耐热耐溶剂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，尤其涉及一种高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物及其制备方法，属于改性高分子复合材料技术领域。

背景技术

PC(聚碳酸酯)树脂与PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)树脂共混形成的PC/PBT合金，既具有PC树脂的刚性和耐热性，又具有PBT树脂的耐溶剂性，因此得到了广泛的应用。但由于PBT树脂为结晶聚合物，而PC树脂为非晶聚合物，由二者混合形成的PC/PBT合金的相容性不好，且两者相混还会导致复合材料的力学性能下降，因此通常会添加相容剂提高二者的相容性；此外只有当结晶性的PBT树脂到达一定比例后，PC/PBT合金的耐溶剂性能才得到极大提升，而PBT树脂耐热性能较差，较高比例的添加后会很大程度降低PC/PBT材料的耐热性能，从而限制了PC/PBT在一些耐温要求高的领域使用，影响了PC/PBT合金的推广应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物及其制备方法，制备所得的聚碳酸酯组合物具有优异的耐溶剂性、热挠曲温度和韧性。

本发明的技术方案是：

本发明公开了一种高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物，其包括下述按重量份计的各组分：PC树脂20-40份、PBT树脂30-40份、耐高温树脂20-30份、相容剂6-8份、抗氧剂0.05-0.2份和其他助剂0.4-0.6份。

所述PC树脂为芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯和支化聚碳酸酯中的至少一种，优选粘均分子量为13000-40000的芳香族聚碳酸酯中的至少一种，更优选粘均分子量为17000-24000的芳香族聚碳酸酯。

所述PBT树脂为特性粘度0.68-1.3ml/g的PBT树脂，优选特性粘度为0.71-1.2ml/g的PBT树脂，尤其优选特性粘度为0.8-1.1ml/g的PBT树脂。

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。

所述相容剂为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和乙烯-辛烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的至少一种，优选乙烯-辛烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，且该共聚物中甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为0.5-10wt.％，其中甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量更优选为0.6-7.0wt.％。

所述抗氧剂包括丙酸酯类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按照质量比为1:1混合形成的组合物，该组合物可以包含十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯，其他合适的抗氧化剂还包括但不限于有机亚磷酸酯如三(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，或包括上述抗氧化剂中的至少一种的组合。

本发明中还可以根据需要适当添加其它助剂，该其他助剂包括润滑剂、酯交换抑制剂、增塑剂、填料和着色剂中的至少一种，其中润滑剂为硬脂酸甘油酯，酯交换抑制剂为焦磷酸氢二钠，填料包括钛白粉、滑石粉、云母、硫酸钡等矿物填料，着色剂包括各种颜料、染料。本申请中其他助剂选用润滑剂和酯交换抑制剂。

本申请还公开了一种上述高耐热耐溶剂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PC树脂20-40份、PBT树脂30-40份、耐高温树脂20-30份、相容剂6-8份、抗氧剂0.05-0.2份和其他助剂0.4-0.6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，得到所述高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物，其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-45):1，螺筒温度为240-250℃，螺杆转速为400-500rpm。

本发明的有益技术效果是：该聚碳酸酯组合物在聚碳酸酯树脂中加入了PBT构成PC/PBT合金，同时使用特定的耐高温树脂和特定的相容剂与该PC/PBT合金配合使用，其中合适含量的PBT能够提升PC材料的耐溶剂性；合适含量的耐高温树脂能够弥补PBT的加入对PC耐热性能的劣化，使PC/PBT合金的耐热性能能够与纯PC材料的耐热性能相当；同时所选用的特定相容剂在提升组合物韧性的同时进一步提升了材料的耐溶剂性能，且使PC/PBT复合材料仍具有较高的耐热温度。本发明的制备方法简单、操作安全，且制备所得的PC/PBT复合材料具有优异的耐溶剂性能、耐热性能和韧性，特别适用于使用环境要求比较高的场合。

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树脂：粘均分子量为25000，牌号为S-2000F，厂家为日本三菱；

PBT树脂：特性粘度为1.05，牌号为GX121，厂家为中国石化仪征化纤；

耐高温树脂：1.82MPa下热变形温度170℃，牌号为U100，厂家为Unitica；

相容剂：牌号为SOG-002，厂家为南通佳易容；

其他相容剂：牌号为M-701，厂家为日本钟渊化学；

抗氧剂：牌号为Chinox 1076；厂家为台湾双键化工；

润滑剂：牌号为UNISTER-M9676，厂家为日油株式会社；

酯交换抑制剂：焦磷酸氢二钠，市售。

按照表1所述配方中各原料用量分别称取PC树脂、PBT树脂、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240-250℃，螺杆转速为400-500rpm。

对上述制备所得聚碳酸酯组合物的耐溶剂性、耐热性和缺口悬臂梁冲击强度进行测试，测试所参照标准及方法如下所述。

(1)耐溶剂性：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3.2mm)涂抹花生油后观察外观变化，按裂纹发生的轻重分成A(无裂纹)、B(裂纹)、C(严重裂纹)和D(断裂)四个等级。

(2)耐热性：使用热挠曲温度(HDT)表示，温度越高表明耐热性越好。根据测试标准ASTM D648，在1.82MPa负载下，用6.4mm厚度的棒平放测定HDT，以℃记录结果。

(3)缺口悬臂梁冲击强度：在23℃条件下，使用3.2mm厚的模制缺口悬臂梁冲击棒，根据ASTM D256测定缺口悬臂梁冲击强度，以J/m记录结果。

测试结果参见表1中所述。

表1具体实施例和对比例组分及性能对比结果

对比例1与具体实施例1相比，其不使用耐高温树脂，同时PBT树脂用量低于本申请所限定的PBT树脂用量。从结果可以看出，虽然该组合物的韧性优异且热挠曲温度降低的不多，但其耐溶剂性能非常差，直接从A等级降低至C等级。

对比例2与具体实施例1相比，其他成分一样的情况下，耐高温树脂的用量低于本申请耐高温树脂所限定的用量。从结果中可以看出，该组合物的韧性略有下降，但其热挠曲温度下降较为明显(从125℃下降至93℃)，同时耐溶剂性能也有所下降(从A等级降至B等级)。

对比例3与具体实施例1相比，其他成分一样的情况下，对比例3采用其他相容剂M-701替代本申请所述的相容剂SOG-002。从结果中可以看出，当采用其他相容剂时，虽然对组合物的相容性有一定的改善，但综合效果均不如使用本申请限定的SOG-002对PC树脂在热挠曲温度、耐溶剂性和韧性。

对比例4与具体实施例1相比，其他成分一样的情况下，对比例4不使用任何相容剂。从结果中可以看出，不采用相容剂时，热挠曲温度和使用本申请所述相容剂时的热挠曲温度基本一样，但其韧性和耐溶剂性能变得非常差，其中耐溶剂性直接从A等级降至C等级，韧性直接从720J/m降低至126J/m。

对比例5与具体实施例1相比，其他成分一样的情况下，对比例5不使用PBT树脂和耐高温树脂，即仅使用本申请所述PC树脂和本申请所述相容剂。从结果总可以看出，对比例5的组合物韧性和热挠曲温度均较优异，但其耐溶剂性非常差。

对比例6与具体实施例1相比，其他成分一样的情况下，对比例6不使用耐高温树脂。从结果中可以看出，没有耐高温树脂加入，材料耐热性能较差；

对比例7与具体实施例1相比，其他成分一样的情况下，对比例7不使用PBT树脂。从结果中可以看出，PBT树脂对组合物耐溶剂性能起到关键作用；

综上所述，本申请具体实施例1-4与对比例1-7所制得的聚碳酸酯组合物相比，对比例1-7所制得聚碳酸酯的耐溶剂性、耐热性及缺口冲击性能，均或高或低的变差，不能同时满足较好的高韧性、高耐热、高耐溶剂要求。不同于对比例1-7，本发明具体实施例所制得的高耐热耐溶剂性能改善PC/PBT合金在加入耐高温树脂后，耐热温度得到极大提升，可与纯PC树脂媲美；再通过选用特定的相容剂，提升组合物的韧性的同时进一步提升了材料的耐溶剂性能。

本申请制备所得的高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物可广泛应用于如电气电子设备材料、计算机、手机、打印机、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 (7)

1.一种高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括下述按重量份计的各组分：PC树脂20-40份、PBT树脂30-40份、耐高温树脂20-30份、相容剂6-8份、抗氧剂0.05-0.2份和其他助剂0.4-0.6份；

其中所述耐高温树脂为无定型聚芳酯，且该无定型聚芳酯为Unitica的U100；

其中所述相容剂为乙烯-辛烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。

2.根据权利要求1所述的高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述乙烯-辛烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为0.5-10wt.％。

3.根据权利要求2所述的高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述乙烯-辛烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为0.6-7.0wt.％。

4.根据权利要求1所述的高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述PC树脂为粘均分子量为13000-40000的芳香族聚碳酸酯中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述PBT树脂为特性粘度0.68-1.3ml/g的PBT树脂。

6.根据权利要求1所述的高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述其他助剂包括润滑剂和酯交换抑制剂。

7.一种权利要求1至6中任一权利要求所述高耐热耐溶剂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PC树脂20-40份、PBT树脂30-40份、耐高温树脂20-30份、相容剂6-8份、抗氧剂0.05-0.2份和其他助剂0.4-0.6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，得到所述高耐热耐溶剂聚碳酸酯组合物，其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-45):1，螺筒温度为240-250℃，螺杆转速为400-500rpm。