CN110643161B - 一种聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents

一种聚碳酸酯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚碳酸酯组合物及其制备方法，其中，聚碳酸酯组合物，包括以下重量份的各组分：聚碳酸酯50‑90份，经丙酮处理的纤维状填料5‑50份，硅油分散剂0.1‑3份，润滑剂0.05‑0.2份，其他助剂0.01‑10份；所述聚碳酸酯中所含的双酚A含量在0‑50ppm之间，羟基含量在20‑300ppm之间；所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡润滑剂、乙烯丙烯酸共聚物类润滑剂、聚乙烯蜡润滑剂、高酸值聚乙烯蜡润滑剂中的一种。本发明所述的聚碳酸酯组合物，经丙酮处理的纤维状填料与硅油分散剂、润滑剂协同实用，可降低材料的表面能，提高材料韧性。

Description

一种聚碳酸酯组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于工程塑料技术领域，尤其是涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯PC是五大工程塑料之一，具有较高耐冲击性及耐热性等特性，广泛应用于人们生产和生活的各个方面。但是由于聚碳酸酯存在一些缺陷，如加工性能差、容易应力开裂、耐缺口比较敏感以及耐磨性欠佳等，在一些场合并不能满足实际使用的需要，因而人们开始使用玻纤对聚碳酸酯进行增强。
玻璃增强PC材料由于其良好的强度、韧性和热性能而广泛地应用于汽车、电子电器、家电材料等领域。然而常规的玻纤增强PC材料中，玻纤能够赋予材料较强刚性，但对材料的韧性损伤却很大；由于PC材料较高的表面张力，材料表面容易粘附污物。
目前，纤维状填料在体系中主要为增强作用，纤维状填料的加入会大大降低材料的韧性，不能达到刚韧平衡；同时一般的纤维状填料的加入通常会提高材料的表面能，一定程度上降低了材料的抗污能力。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种聚碳酸酯组合物，以克服现有技术的缺陷，经丙酮处理的纤维状填料与硅油分散剂、润滑剂协同实用，可降低材料的表面能，提高材料韧性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种聚碳酸酯组合物，包括以下重量份的各组分：聚碳酸酯50-90份，经丙酮处理的纤维状填料5-50份，硅油分散剂0.1-3份，润滑剂0.05-0.2份，其他助剂0.01-10份；所述聚碳酸酯中所含的双酚A含量在0-50ppm之间，羟基含量在20-300ppm之间；所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡润滑剂、乙烯丙烯酸共聚物类润滑剂、聚乙烯蜡润滑剂中的一种。
优选的，所述聚碳酸酯的粘均分子量13000-40000。
优选的，所述聚碳酸酯的粘均分子量为16000-28000。
优选的，所述纤维状填料为玻璃纤维；玻璃纤维的直径为1-25um，优选为2-20um。发明人经过大量实验惊讶地发现，通过对玻纤表面进行丙酮的处理，使玻纤表面张力较大幅度的降低，使玻纤和树脂的结合力大幅下降，使材料吸收冲击能量的能力提高，提高材料的实际冲击强度；同时玻纤表面张力的下降，会使材料表面张力下降，从而提高材料的抗污能力。
优选的，所述聚碳酸酯选自芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯中的一种或两种以上；优选的，所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
优选的，所述硅油分散剂为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油中的一种或两种以上。
优选的，其他助剂为热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、增塑剂、脱膜剂、填料、着色剂中的一种或两种以上。
本发明的另一目的在于提出一种制备如上所述的聚碳酸酯组合物的方法，以制备上述聚碳酸酯组合物。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种制备如上所述的聚碳酸酯组合物的方法，包括将纤维状填料在丙酮溶剂中进行预处理的步骤；将配方量的聚碳酸酯、纤维状填料和其它助剂烘干处理的步骤；将经烘干处理的聚碳酸酯和其他助剂经一高混机混合，并将纤维状填料、硅油分散剂、润滑剂经另一高混机混合的步骤；将混合均匀的聚碳酸酯、其它助剂在螺筒第一节喂料进入，纤维状填料、硅油分散剂和润滑剂混合物在螺筒第4-6节加入，进行挤出的步骤。
优选的，所述聚碳酸酯组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纤维状填料在丙酮溶剂中18-28℃下搅拌40-55h后，过滤得到预处理后的纤维状填料，然后在45-55℃下烘干20-28h后使用；
(2)按照配方含量称量各组分，并将需要预烘干处理的聚碳酸酯、纤维状填料和其它助剂进行120-130℃烘干处理，烘干时间设定为4-6h，得到烘干处理的聚碳酸酯、纤维状填料和其它助剂；
(3)将预烘干处理的聚碳酸酯和其他助剂分别经过一个高混机混合均匀，混合温度为20-50℃，混合时间设定在5-15min，得到混合均匀的聚碳酸酯和其它助剂；将纤维状填料、硅油分散剂和润滑剂在另一高混机混合均匀，混合温度30-80℃，混合时间设定在3-15min；
(4)将混合均匀的聚碳酸酯、其它助剂在螺筒第一节喂料进入，纤维状填料、硅油分散剂和润滑剂混合物在螺筒第4-6节加入，加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为180-280℃，其中设置至少1个抽真空；熔融长条通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中进行均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到最终的聚碳酸酯组合物。
优选的，步骤(4)中，抽真空位于输料段的末端或熔融段的前端或计量段部分。
相对于现有技术，本发明所述的一种聚碳酸酯组合物具有以下优势：
本发明所述的一种聚碳酸酯组合物，经丙酮处理的纤维状填料与硅油分散剂、润滑剂协同使用，可降低材料的表面能，提高材料韧性。具体从原来理来说：
(1)采用经丙酮处理过的纤维状填料，具体来说是玻璃纤维，丙酮可以溶解玻纤避免的处理剂，使其表面极性下降，降低玻璃纤维的表面张力；而聚碳酸酯是极性的，这有利于降低树脂和玻璃纤维的界面强度；同时玻璃纤维不可避免会外漏，这样就可以降低整体材料的表面张力，降低污物粘附的可能；
(2)润滑剂和硅油的加入，主要是鉴于其表面极性低，表面张力小，附着在树脂和玻璃纤维界面处，会使其界面结合力下降，受冲击时，玻璃纤维会产生剥离，吸收的冲击能量会更大，从而使材料的韧性提高；另外由于其加入，组合物的表面张力会进一步下降，从而达到自洁的功效。
所述聚碳酸酯组合物的制备方法与上述聚碳酸酯组合物相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为聚碳酸酯组合物表面张力的测试方法原理示意图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明创造。
一、原料来源
原料型号及生产厂家见表1。
表1原料的型号和生产厂家
原料 型号 厂家
聚碳酸酯 1300-10NP 韩国LG
玻璃纤维 直径为13um， 山东泰山
聚乙烯类润滑剂 润滑剂-A-C540A 霍尼韦尔
受阻酚类抗氧剂 168 Ciba
乙烯基硅油 O-SO9 广州汇硅
二、各性能测试方法
聚碳酸酯组合物表面张力的测试方法：将改性得到材料注塑成100mm*100mm*2mm的方板，然后表面接触角方式测试材料表面张力，具体公式为γsv＝γsl+γlv×cosθe；公式中γsv、γsl、γlv、θe的表示见图1。
拉伸强度的测试方法：ISO527；
冲击强度的测试方法：ISO180，23℃；
多次冲击抗击性的测试方法：采用2.75J，摆锤冲击高度设定为49cm，然后采用N大于1次的反复冲击，记录样条被冲断的次数，次数越多韧性越好。
三、实施例1-6及对比例1-9中聚碳酸酯组合物的制备方法
(1)将纤维状填料在丙酮溶剂中18-28℃下搅拌40-55h后，过滤得到预处理后的纤维状填料，然后在45-55℃下烘干20-28h后使用；
(2)按照配方含量称量各组分，并将需要预烘干处理的聚碳酸酯、纤维状填料和其它助剂进行120-130℃烘干处理，烘干时间设定为4-6h，得到烘干处理的聚碳酸酯、纤维状填料和其它助剂；
(3)将预烘干处理的聚碳酸酯和其他助剂分别经过一个高混机混合均匀，混合温度为20-50℃，混合时间设定在5-15min，得到混合均匀的聚碳酸酯和其它助剂；将纤维状填料、硅油分散剂和润滑剂在另一高混机混合均匀，混合温度30-80℃，混合时间设定在3-15min；
(4)将混合均匀的聚碳酸酯、其它助剂在螺筒第一节喂料进入，纤维状填料、硅油分散剂和润滑剂混合物在螺筒第4-6节加入，加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为180-280℃，其中并设置至少1个抽真空，抽真空位于输料段的末端或熔融段的前端或计量段部分；熔融长条通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中进行均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到最终的聚碳酸酯组合物。
实施例1-6聚碳酸酯组合物的制备中工艺参数选择见表2。
表2实施例1-6聚碳酸酯组合物的制备中工艺参数的选择
Figure GDA0003216732070000061
Figure GDA0003216732070000071
对比例1-9中聚碳酸酯组合物的制备中工艺参数的选择可参照实施例1-6。
四、实施例1-6和对比例1-9中聚碳酸酯组合物
按照上述方法制备实施例1-6和对比例1-9中的聚碳酸酯组合物，实施例1-6中聚碳酸酯组合物的具体配比及其性能检测见表3，对比例1-9中聚碳酸酯组合物的具体配比及其性能检测见表4。
表3实施例1-6的具体配比(重量份)及其测试性能结果
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
聚碳酸酯 89.2 88.7 79.0 78.5 68.7 67.7
玻璃纤维(处理后玻纤) 10 10 20 20 30 30
润滑剂-A-C540A 0.3 0.3 0.5 0.5 0.8 0.8
抗氧剂168 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
O-SO9 0.3 0.8 0.5 1.0 0.8 1.8
拉伸强度(MPa) 65 64 92 90 105 105
冲击强度(kj/m<sup>2</sup>，常温) 8 9 9 10 10 12
多次冲击抗击性(次) 6 7 3 4 2 2
表面张力，mN/m 24.5 22.4 22.1 20.6 22.7 20.3
表4对比例1-9的具体配比(重量份)及其测试性能结果
Figure GDA0003216732070000072
Figure GDA0003216732070000081
从表3实施例1-6和表4对比例1-9的比较可以看出：本发明选用在聚碳酸酯组合物配方中通过玻璃纤维的预处理，硅油分散剂和聚乙烯蜡类润滑剂的加入，显著提高了材料的抗冲击性能，更大程度发挥了PC材料的刚韧平衡的特点；同时制备得到的材料的表面张力大幅度的下降，在一些特殊应用场合(如马桶座，洗脸台等)，材料的抗污能力得到了很大的改善，增加了材料的适用性和实用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于：包括以下重量份的各组分：聚碳酸酯50-90份，经丙酮处理的纤维状填料5-50份，硅油分散剂0.1-3份，润滑剂0.3份、0.5份或0.8份，其他助剂0.01-10份；所述聚碳酸酯中所含的双酚A含量在0-50ppm之间，羟基含量在20-300ppm之间；所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡润滑剂、乙烯丙烯酸共聚物类润滑剂、聚乙烯蜡润滑剂中的一种；
所述纤维状填料为玻璃纤维；
其他助剂为热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、增塑剂、脱膜剂、填料、着色剂中的一种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述聚碳酸酯的粘均分子量13000-40000。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述聚碳酸酯的粘均分子量为16000-28000。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：玻璃纤维的直径为1-25μm。
5.根据权利要求4所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：玻璃纤维的直径为2-20μm。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述聚碳酸酯选自芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯中的一种或两种以上。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述硅油分散剂为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油中的一种或两种以上。
9.一种制备如权利要求1至8任意一项所述的聚碳酸酯组合物的方法，其特征在于：包括将纤维状填料在丙酮溶剂中进行预处理的步骤；将配方量的聚碳酸酯、纤维状填料和其它助剂烘干处理的步骤；将经烘干处理的聚碳酸酯和其他助剂经一高混机混合，并将纤维状填料、硅油分散剂、润滑剂经另一高混机混合的步骤；将混合均匀的聚碳酸酯、其它助剂在螺筒第一节喂料进入，纤维状填料、硅油分散剂和润滑剂混合物在螺筒第4-6节加入，进行挤出的步骤。
10.根据权利要求9所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将纤维状填料在丙酮溶剂中18-28℃下搅拌40-55h后，过滤得到预处理后的纤维状填料，然后在45-55℃下烘干20-28h后使用；
（2）按照配方含量称量各组分，并将需要预烘干处理的聚碳酸酯、纤维状填料和其它助剂进行120-130℃烘干处理，烘干时间设定为4-6h，得到烘干处理的聚碳酸酯、纤维状填料和其它助剂；
（3）将烘干处理的聚碳酸酯和其他助剂分别经过一个高混机混合均匀，混合温度为20-50℃，混合时间设定在5-15min，得到混合均匀的聚碳酸酯和其它助剂；将纤维状填料、硅油分散剂和润滑剂在另一高混机混合均匀，混合温度30-80℃，混合时间设定在3-15min；
（4）将混合均匀的聚碳酸酯、其它助剂在螺筒第一节喂料进入，纤维状填料、硅油分散剂和润滑剂混合物在螺筒第4-6节加入，加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为180-280℃，其中设置至少1个抽真空；熔融长条通过10-50℃的水槽冷却口，引入到切粒机中进行均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到最终的聚碳酸酯组合物。
11.根据权利要求10所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，抽真空位于输料段的末端或熔融段的前端或计量段部分。
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