CN110698830B - 一种双酚s型聚酯合金树脂材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造涉及一种双酚S型聚酯合金树脂材料及其制备方法，该材料包括以下质量百分比的组分组成：聚碳酸酯50%～90%，双酚S型聚硫酸酯10%～50%，相容剂1%～10%，增韧剂5%～10%，润滑剂0.1%～1%，抗氧剂0.3%～0.5%和无机粒子1%～10%，在聚碳酸酯中加入加入双酚S型聚硫酸酯后，可以有效的改善聚碳酸酯耐酸碱腐蚀性和加工性能，提高使用温度和力学强度。

Description

一种双酚S型聚酯合金树脂材料及其制备方法

【技术领域】

本发明创造涉及高分子材料技术领域，特别是一种双酚S型聚酯合金树脂材料及其制备方法。

【背景技术】

聚碳酸酯（PC）是综合性能优良的工程塑料，具有良好的抗冲击性、耐蠕变性能，较高的拉伸强度，介电性能优良，透光性能好，有好的颜色和尺寸稳定性，其缺点是耐应力开裂、耐疲劳强度、耐紫外性、耐摩擦性、耐酸碱腐蚀性都很差，且聚碳酸酯熔体粘度高，流动性较差，难以成型，且成型后残余应力大。

聚硫酸酯（双酚S型聚硫酸酯）是一种新型的聚酯类工程塑料，主体结构为4，4-二羟基二苯砜，以硫酸酯键连接，主链结构包含大量砜健，综合性能优良，具有易加工、较高的力学强度、耐热性好、耐摩擦性较好、耐紫外线、优异的耐强酸、强碱腐蚀性能，但材料韧性略差。

PC/双酚S型聚硫酸酯合金是一种新型的合金，可以结合两种材料的优异特性，其透光性、加工性能、力学强度、耐热性、耐磨擦性能、耐酸碱腐蚀性能优良，但材料刚性较大，韧性不足，限制其使用领域。

双酚S型聚硫酸酯为新型的聚酯类工程塑料，结构与PC相似，具有较好的相容性，但化学键结构有差异，需进一步改善相容性。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明创造提供一种高强度、耐酸碱腐蚀、耐磨损、耐紫外、易加工的双酚S型聚酯合金树脂材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明创造提供如下技术方案：

一种双酚S型聚酯合金树脂材料，该材料包括以下质量百分比（w%）的组分组成：

聚碳酸酯（PC） 50%～90%

双酚S型聚硫酸酯 10%～50%

相容剂 1%～10%

增韧剂 5%～10%

润滑剂 0.1%～1%

抗氧剂 0.3%～0.5%

无机粒子 1%～10%。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述聚碳酸酯（PC）选用双酚A型聚碳酸酯。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述双酚A型聚碳酸酯的分子量为30000～35000。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述双酚S型聚硫酸酯的分子量为30000～60000。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述相容剂选用苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物（SAG）。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述增韧剂选用乙烯-辛烯共聚物(POE)接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA) (POE-g-GMA)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甘油酯（E-GMA-MA）或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯（MBS）中的一种或几种。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述润滑剂选用季戊四醇硬脂酸酯（PETS）。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述抗氧剂选用β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯抗氧剂1076和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯抗氧剂168的复配物。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯抗氧剂1076和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯抗氧剂168的复配比例为1:6。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述无机粒子优选直径小于2.5μm的碳酸钙粒子。

一种制备双酚S型聚酯合金树脂材料的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：将聚碳酸酯（PC）在120℃烘箱中烘干4h，将双酚S型聚硫酸酯在120℃烘箱中烘干4h，按以下质量百分比（w%）称量获得所需的各组分原料；

聚碳酸酯（PC） 50%～90%

双酚S型聚硫酸酯 10%～50%

相容剂 1%～10%

增韧剂 5%～10%

润滑剂 0.1%～1%

抗氧剂 0.3%～0.5%

无机粒子 1%～10%

步骤2：将步骤1中称量后的各组分原料放入高混机中，在400-500rpm条件下混合5分钟获得混合物料；

步骤3：将混合物料放入双螺杆挤出机中，在190℃～250℃条件下熔融共混并挤出，经冷却后进行切粒，获得双酚S型聚酯合金树脂颗粒。

本发明创造的有益效果是：1、聚碳酸酯（PC）本身具有优异的透光性、机械性能，通过加入双酚S型聚硫酸酯结合两种材料的优异性能，可以有效的改善聚碳酸酯（PC）的耐酸碱性、耐热性能，提高力学强度且不影响的透光性，拓宽使用领域范围，且该双酚S型聚酯合金树脂材料更易成型加工。

2、相容剂可以提高聚碳酸酯（PC）与双酚S型聚硫酸酯的结合力，不影响加工性能前提下，显著改善共混物的抗冲击冲击性能。

3、弹性体增韧剂选择带有环氧基团的乙烯-辛烯共聚物(POE)接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA) (POE-g-GMA)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甘油酯（E-GMA-MA）中的一种或几种，或者选用核壳结构弹性体增韧剂，协同增韧，保证增韧效果和材料性能的稳定性。

【具体实施方式】

以下结合实施例1-6、对比例1和对比例2对本发明创造作进一步详细说明：

实施例1-6中，将聚碳酸酯（PC）在120℃烘箱中烘干4h，将双酚S型聚硫酸酯在120℃烘箱中烘干4h，按表1中的质量百分比称量获得所需的各组分原料，将称量后的各组分原料放入高混机中，在400-500rpm条件下混合5分钟获得混合物料；将混合物料放入双螺杆挤出机中，在190℃～250℃条件下熔融共混并挤出，经冷却后进行切粒，获得双酚S型聚酯合金树脂颗粒。

对比例1，将聚碳酸酯（PC）在120℃烘箱中烘干4h后放入双螺杆挤出机中，在190℃～250℃条件下熔融并挤出，经冷却后进行切粒，制得聚碳酸酯树脂颗粒。

对比例2，将双酚S型聚硫酸酯在120℃烘箱中烘干4h后放入双螺杆挤出机中，在180～220℃条件下熔融并挤出，经冷却后进行切粒，制得双酚S型聚硫酸酯树脂颗粒。

取实施例1-6的双酚S型聚酯合金树脂颗粒、对比例1的聚碳酸酯树脂颗粒和对比例2的双酚S型聚硫酸酯树脂颗粒分别进行拉伸强度性能测试、弯曲强度性能测试、缺口冲击强度性能测试、热变形温度性能测试、耐液体化学试剂性能测试和硬度性能测试。

拉伸强度按照GB/T1040.2-2006进行测试。

弯曲强度按照GB/T9341-2008进行测试。

缺口冲击强度按照GB/T1843-2008进行测试。

热变形温度按照GB/T1633-2000进行测试。

耐液体化学试剂按照GB/T11547-2008进行测试。

硬度测试按照GB/T230.2-2002进行测试。

测试结果如下表1-表5所示：

表1 为实施例1-6、对比例1和对比例2的力学性能测试结果，具体如下：

由表1可得知，制备双酚S型聚酯合金树脂材料可以显著提高聚碳酸酯（PC）的拉伸强度、弹性模量和硬度，并且能够提高其耐热性，实施例1和实施例2并未加入相容剂，合金韧性略微下降，原因是双酚S型聚硫酸酯材料刚性大，与聚碳酸酯（PC）有一定的相容性，但是分子链结构有差异。

加入相容剂后，合金综合性能有所提高，尤其对缺口冲击强度和断裂伸长率有明显的改善，原因是加入相容剂后增大了界面层的厚度，阻止各个分散相发生凝聚，增加了聚碳酸酯（PC）和双酚S型聚硫酸酯的相容性，使两相之间粘结力增大，形成稳定的相态结构，可以显著改双酚S型聚酯合金树脂的抗冲击性能。

分析实施例1、实施例4和实施例5可得知，通过向共混物中加入弹性体增韧剂POE-g-GMA或无机刚性粒子后，可以显著的提高共混物的柔韧性和抗冲击性能，原因是甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）具有较高的反应活性，环氧官能团开环后与合金树脂端羟基反应，接枝到主链，达到反应增容和增韧的目的，有效地改善合金树脂对缺口强度的敏感性，加入弹性体的同时加入无机刚性粒子，对抗冲击性能也有提高，且不影响合金的拉伸、弯曲性能。

分析实施例1、实施例2、实施例5和实施例6可得知，聚碳酸酯（PC）和双酚S型聚硫酸酯含量变化时，合金树脂的性能也会有明显的变化，聚碳酸酯（PC）含量较多时材料韧性较好，抗冲击性能较好，双酚S型聚硫酸酯含量较多时，材料拉伸强度、弹性模量、弯曲强度、弯曲模量、硬度增加，韧性下降。

该双酚S型聚酯合金树脂材料可根据不同的应用领域范围调节各组分的比例。

表2 是对比例1得到的聚碳酸酯树脂颗粒在强酸强碱中浸泡7天后的力学性能测试结果，具体如下：

项目	拉伸强度/MPa	弹性模量/MPa	弯曲强度/MPa	弯曲模量/MPa	断裂伸长率/%	缺口冲击强度/KJ/m2
							PC	57	2500	75	2500	50	25
浓盐酸浸泡	50	2300	70	2300	36	15
							浓硫酸浸泡	35	1800	50	1500	15	5
浓硝酸浸泡	40	2000	75	1700	37	13
							40%氢氧化钠	30	1500	45	1400	8	4

由表2可得知，聚碳酸酯（PC）在强酸强碱中各项力学性能下降很多，尤其在浓硫酸中，说明聚碳酸酯（PC）不耐强酸强碱的腐蚀。

表3是对比例2得到的双酚S型聚硫酸酯树脂颗粒在强酸强碱中浸泡7天后的力学性能测试结果，具体如下：

项目	拉伸强度/MPa	弹性模量/MPa	弯曲强度/MPa	弯曲模量/MPa	断裂伸长率/%	缺口冲击强度/KJ/m2
							双酚S型聚硫酸酯	71	3540	112	3120	11	7
浓盐酸浸泡	71	3540	112	3120	11	7
							浓硫酸浸泡	71	3540	112	3120	11	7
浓硝酸浸泡	71	3540	112	3120	11	7
							40%氢氧化钠	71	3540	112	3120	11	7

由表3可得知，双酚S型聚硫酸酯在各种强酸强碱中力学性能没有变化，说明对强酸强碱有优异的耐受性。

表4是实施例1得到的双酚S型聚酯合金树脂颗粒在强酸强碱中浸泡7天后的力学性能测试结果，具体如下：

项目	拉伸强度/MPa	弹性模量/MPa	弯曲强度/MPa	弯曲模量/MPa	断裂伸长率/%	缺口冲击强度/KJ/m2
							合金树脂	63	2900	83	2820	43	20
浓盐酸浸泡	61	2850	80	2700	43	20
							浓硫酸浸泡	57	2500	70	2480	30	15
浓硝酸浸泡	63	2700	80	2750	40	20
							40%氢氧化钠	55	2550	65	2320	29	11

由表4可得知，加入10%双酚S型聚硫酸酯共混后，该双酚S型聚酯合金树脂颗粒在强酸强碱中浸泡后，各项力学性能都有较好的保持率，耐强酸碱性得到很明显的改善。

表5是实施例2得到的双酚S型聚酯合金树脂颗粒在强酸强碱中浸泡7天后的力学性能测试结果，具体如下：

项目	拉伸强度/MPa	弹性模量/MPa	弯曲强度/MPa	弯曲模量/MPa	断裂伸长率/%	缺口冲击强度/KJ/m2
							合金树脂	65	3120	90	2900	39	10
浓盐酸浸泡	63	2900	89	2870	37	10
							浓硫酸浸泡	60	2800	86	2800	35	9
浓硝酸浸泡	65	2900	89	2900	38	10
							40%氢氧化钠	59	2700	85	2760	34	8

由表5可得知，加入20%双酚S型聚硫酸酯共混后，该双酚S型聚酯合金树脂颗粒对强酸强碱的耐受性大大提高，其力学性能保持率较好，可以解决PC不耐酸碱性的问题。

Claims (11)

1.一种双酚S型聚酯合金树脂材料，其特征在于该材料包括以下质量百分比的组分组成：

聚碳酸酯 50%～90%

双酚S型聚硫酸酯 10%～50%

相容剂 1%～10%

增韧剂 5%～10%

润滑剂 0.1%～1%

抗氧剂 0.3%～0.5%

无机粒子 1%～10%

所述材料中的所有组分之和不超过100%。

2.根据权利要求1所述的双酚S型聚酯合金树脂材料，其特征在于所述聚碳酸酯选用双酚A型聚碳酸酯。

3.根据权利要求2所述的双酚S型聚酯合金树脂材料，其特征在于所述双酚A型聚碳酸酯的分子量为30000～35000。

4.根据权利要求1所述的双酚S型聚酯合金树脂材料，其特征在于所述双酚S型聚硫酸酯的分子量为30000～60000。

5.根据权利要求1所述的双酚S型聚酯合金树脂材料，其特征在于所述相容剂选用苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物。

6.根据权利要求1所述的双酚S型聚酯合金树脂材料，其特征在于所述增韧剂选用乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甘油酯或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的双酚S型聚酯合金树脂材料，其特征在于所述润滑剂选用季戊四醇硬脂酸酯。

8.根据权利要求1所述的双酚S型聚酯合金树脂材料，其特征在于所述抗氧剂选用β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯抗氧剂1076和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯抗氧剂168的复配物。

9.根据权利要求8所述的双酚S型聚酯合金树脂材料，其特征在于所述β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯抗氧剂1076和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯抗氧剂168的复配比例为1:6。

10.根据权利要求1所述的双酚S型聚酯合金树脂材料，其特征在于所述无机粒子为 直径小于2.5μm的碳酸钙粒子。

11.一种制备如权利要求1-10任一所述的双酚S型聚酯合金树脂材料的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤1：将聚碳酸酯在120℃烘箱中烘干4h，将双酚S型聚硫酸酯在120℃烘箱中烘干4h，按以下质量百分比称量获得所需的各组分原料；

聚碳酸酯 50%～90%

双酚S型聚硫酸酯 10%～50%

相容剂 1%～10%

增韧剂 5%～10%

润滑剂 0.1%～1%

抗氧剂 0.3%～0.5%

无机粒子 1%～10%

所述材料中的所有组分之和不超过100%；

步骤2：将步骤1中称量后的各组分原料放入高混机中，在400-500rpm条件下混合5分钟获得混合物料；

步骤3：将混合物料放入双螺杆挤出机中，在190℃～250℃条件下熔融共混并挤出，经冷却后进行切粒，获得双酚S型聚酯合金树脂颗粒。