CN110577728A - 具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物及其制备方法，该组合物包括按重量份计的聚碳酸酯50‑65份、聚酯树脂25‑40份、相容剂6‑10份、成炭剂0.1‑0.3份、抗氧剂0.01‑2.0份和其他助剂0.2‑0.8份，其使用特定的聚酯树脂与聚碳酸酯配合使用，大幅改善了聚碳酸酯树脂的耐溶剂性能，合理的控制用量后所得组合物依然能够通过125℃的球压测试；特定相容剂的添加大幅提升了组合物韧性；最后使用了特殊的成炭剂，在不影响韧性、球压等其他性能的前提下提高了组合物的灼热丝温度，使其可以通过850℃灼热丝可燃性试验。本发明的聚碳酸酯组合物特别适用于需与强极性化学试剂、溶剂等接触的工业开关或电子电器领域。

Description

具有高球压温度和耐溶剂性的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，尤其涉及一种具有高球压温度和耐溶剂性的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、耐热性号、尺寸稳定等各方面的优点，且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。此外，聚碳酸酯还利用其高耐热的特点，成为墙壁开关、控制器外壳等领域的主流材料。但当聚碳酸酯材料应用于厨房内的开关或与润滑油接触较多的控制器时，在制件表面可能会出现裂纹甚至断裂的风险，这是由于聚碳酸酯分子链被迫取向后残余应力较大，在与油或有机溶剂接触后容易被诱导，最终发生开裂，影响了用户使用体验甚至带来重大的人身财产损失。为解决上述技术问题，现有技术中开发出了一种耐油烟聚碳酸酯材料，其是在聚碳酸酯中加入改性丁腈橡胶，使耐油开裂性能得到显著的提高，使其适用于油烟较大的厨房环境，但丁腈橡胶的加入只是使开裂时间不同程度的延长，不能根本杜绝开裂现象，另外大量橡胶的加入不利于材料的着色，尤其是在以白色为主的开关面板领域受到极大限制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有高球压温度和耐溶剂性的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、高球压温度和高灼热丝温度。

本发明的技术方案是：

一种具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物包括按重量份计的各组分：聚碳酸酯50-65份、聚酯树脂25-40份、相容剂6-10份、成炭剂0.1-0.3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(PC)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或共聚物。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。

其中所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘甲酸乙二醇酯(PEN)中的一种，尤其优选为粘度为0.65-0.9dl/g的原生PET树脂。

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，尤其优选为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，该共聚物中的丁二烯部分为橡胶成分，作为核可以提供一定的韧性，而甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯作为壳部分，尤其甲基丙烯酸甲酯具有与PC和聚酯树脂(尤其是PET)均较高的相容性，可以提高最终材料的相容性和稳定性。

其中所述成炭剂为二苯砜磺酸钾和全氟丁基磺酸钾中的一种，优选为全氟丁基磺酸钾。

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，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，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。优选合适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和酯交换抑制剂，润滑剂优选为硬脂酸甘油酯，酯交换抑制剂为焦磷酸二氢二钠。除此以外，其他助剂还可以根据需要添加各种助剂，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具有高球压温度和耐溶剂性的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、聚酯树脂25-40重量份、相容剂6-10重量份、成炭剂0.1-0.3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，得到所述具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物，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聚酯树脂与聚碳酸酯配合使用，大幅改善了聚碳酸酯树脂的耐溶剂性能，合理的控制用量后所得组合物依然能够通过125℃的球压测试；特定相容剂的添加大幅提升了组合物韧性；最后使用了特殊的成炭剂，在不影响韧性、球压等其他性能的前提下提高了组合物的灼热丝温度，使其可以通过850℃灼热丝可燃性试验。本发明的聚碳酸酯组合物特别适用于需与强极性化学试剂、溶剂等接触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；

PBT树脂：特性粘度为1.05dl/g，牌号为GX121，厂家为仪征石化；

PET树脂：特性粘度为0.85dl/g，牌号为的PET SB500，厂家为仪征石化；

相容剂：M-701，厂家为日本钟渊；

成炭剂：EF-42，厂家为日本三菱；

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；

酯交换抑制剂：焦磷酸二氢二钠，厂家为广州巨兰化工。

按照表1所述配方中各原料用量分别称取聚碳酸酯、聚酯树脂、相容剂、成炭剂、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；然后将预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合并挤出造粒，制得具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物。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、润滑剂和酯交换抑制剂，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，且二者的质量比1:1；润滑剂均选用UNISTER-M9676，且均使用0.2重量份；酯交换抑制剂均选用焦磷酸二氢二钠，且均使用0.4重量份。

表1具体实施例1-4和对比例1-8各组分用量(单位：重量份)

对制备所得的具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物的韧性、球压温度、灼热丝起燃温度和耐溶剂性进行测试，测试所参照标准或方法如下所述，测试结果参见表2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：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)灼热丝试验：用灼热丝可燃性指数GWFI表征。注塑成1.5mm×100mm×100mm方板，使用灼热丝试验仪测试，灼热丝可燃性指数GWFI参照IEC695-2-12标准。测试850℃的GWFI，移开灼热丝后，在样品上的任何火焰或闪光在30s内熄灭视为通过，否则为不通过。

(4)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4.0mm)涂抹花生油后观察试片断裂时间，断裂时间越长代表耐溶剂性能越好。

表2具体实施例1-4和对比例1-8性能测试结果

从上述表2中可以看出，具体实施例1-4与对比例1-8所制得的聚碳酸酯组合物相比，对比例1-8所制得的聚碳酸酯组合物的韧性、耐溶剂性能、球压温度或灼热丝可燃性指数均或多或少的变差，不能同时满足需与强极性溶剂、油接触的高球压温度、灼热丝温度和高韧性的使用场合。不同于对比例1-8，本发明实施例所制得的具有高球压温度和耐溶剂性能的聚碳酸酯组合物在使用优选的PET树脂后，带给PC树脂极大的耐溶剂性能提升，另外合适含量的添加使其对球压温度的影响较小，仍然可以通过125℃的球压测试，配合不同分子量PC树脂组合也为耐溶剂性能提供了进一步的提升；合适相容剂的添加，使得复合材料的韧性得到较高程度的提升，满足高韧性的要求；最后优选的成炭剂的添加，在灼热丝与聚碳酸酯组合物接触后，强烈促进了聚碳酸酯的成炭，保证了灼热丝在离开后火焰及时熄灭，使可以通过850℃的GWFI测试。

本发明所制得的一种具有高球压温度和耐溶剂性能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)

1.一种具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物，其特征在于：包括按重量份计的各组分：聚碳酸酯50-65份、聚酯树脂25-40份、相容剂6-10份、成炭剂0.1-0.3份、抗氧剂0.01-2.0份和其他助剂0.2-0.8份；

其中所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘甲酸乙二醇酯中的一种；

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；

其中所述成炭剂为二苯砜磺酸钾和全氟丁基磺酸钾中的一种。

2.根据权利要求1所述的具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述聚碳酸酯为粘均分子量为10000-40000的芳香族聚碳酸酯中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述聚碳酸酯为粘均分子量为12000-29000的芳香族聚碳酸酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述聚酯树脂为粘度为0.65-0.9dl/g的原生PET树脂。

5.根据权利要求1所述的具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。

6.根据权利要求1所述的具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述成炭剂为全氟丁基磺酸钾。

7.根据权利要求1所述的具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物，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所述的具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述其他助剂包括润滑剂和酯交换抑制剂。

9.一种权利要求1至8中任一权利要求所述具有高球压温度和耐溶剂性的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、聚酯树脂25-40重量份、相容剂6-10重量份、成炭剂0.1-0.3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，得到所述具有高球压温度和耐溶剂性的聚碳酸酯组合物，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。