CN110804295B - 一种聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚碳酸酯组合物，按重量份计，包括以下组成：a、59份‑99份的聚碳酸酯；b、1份‑10份粘结助剂；其中，所述粘结助剂为粘均分子量500‑10000，且具有包括选自含有活性的不饱和双键、环氧基团、不饱和环酸酐、羧酸结构中的一种或几种的特定活性基团的不饱和聚合物。本发明选用在聚碳酸酯组合物配方中添加特定粘均分子量及特定化学结构的特定含量粘结助剂，制备得到的聚碳酸酯组合物具有高金属粘结强度和高耐热效果，特别适用于电视机材料。
Description
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，特别涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用。
背景技术
聚碳酸酯（PC）是性能优异的工程塑料，具有良好的综合性能，机械强度高、耐冲击韧性好、尺寸稳定、耐热较好、电绝缘性好，在家电，数码产品，IT产品等等领域具有广泛的应用。随着电视机轻薄化和美学要求提升，相应的塑料材料不仅要具备良好的力学性能、更高耐热性和流动性，还要求具有与金属良好的粘结性能，以满足大尺寸无边框电视需求。但是聚碳酸酯材料表面没有活性基团，表面能低与金属物质相容性差，且与金属线性膨胀系数存在较大差异，难以润湿，因此两者界面相互作用弱，导致附着或粘接力差，随着使用时间的累积，塑料与金属间由于冷热收缩不均而不断积累起来的应力，很容易脱粘，限制了金属和聚碳酸酯复合产品的应用。
如何提高金属与塑料界面间作用力，以及如何持久保持相互作用力是关键问题。目前有研究提出了纳米加工处理技术（NMT），通过将金属表面纳米化处理，从而提高金属与高分子材料剪切强度，但该方法需要用酸对金属基材进行腐蚀，由于粗糙度精度要求，该工艺控制复杂。此外，有研究添加表面极性改进剂a-甲基苯乙烯、马来酰亚胺、接枝POE来提高聚苯乙烯聚合物的极性来提高表面能，但并未研究粘接效果。德国专利申请No.10 2009058 099.9特定聚烯烃和官能化聚烯烃。EP 722 984 A2描述了具有高抗热变形性的聚碳酸酯与丙烯酸酯和环氧官能化组分的混合物。然而，这些没有改进表面性质，特别是改进的对金属的附着性。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高金属粘结强度和高耐热效果的聚碳酸酯组合物。
本发明的另一目的是提供上述聚碳酸酯组合物的制备方法。
本发明的再一目的是提供上述聚碳酸酯组合物的用途。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚碳酸酯组合物，按重量份计，包括以下组成：
a、59份-99份的聚碳酸酯；
b、1份-10份粘结助剂；
其中，所述粘结助剂为粘均分子量500-10000，且具有包括选自含有活性的不饱和双键、环氧基团、不饱和环酸酐、羧酸结构中的一种或几种的特定活性基团的不饱和聚合物。
优选地，所述粘结助剂是由含有乙烯共聚物相容剂基团、环氧基团、不饱和环酸酐、羧酸结构、硅化合物基团组成的不饱和聚合物。
其中，所述乙烯共聚物相容剂选自丙烯酸的乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯基芳香族化合物-不饱和环酸酐共聚聚合物中的一种或几种；所述乙烯基芳香族化合物-不饱和环酸酐共聚聚合物选自苯乙烯--丁二烯-苯乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯-环氧共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-环氧等共聚物中的一种或几种；优选为苯乙烯--丁二烯-苯乙烯-马来酸酐共聚物。
其中，所述硅化合物选自环氧环己基-乙烷基甲氧基硅化物、乙烯基乙氧基硅化物、苯乙烯甲氧基硅化物、丙烯腈丙甲氧基硅化物、丙烯酸甲氧基硅、氨丙基甲氧基硅化物中的一种或几种。
其中，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、硅氧烷共聚碳酸酯中的一种或几种；优选为芳香族聚碳酸酯。
优选地，所述芳香族聚碳酸酯为粘均分子量13000-40000的芳香族聚碳酸酯，优选为粘均分子量18000-28000的芳香族聚碳酸酯。当粘均分子量在上述范围内，机械强度良好并且能保持优异的成型性。其中，粘均分子量是通过使用二氯甲烷作为溶剂在测试温度为25℃的溶液粘度计算出来的。
上述聚碳酸酯的制备方法可以通过界面聚合法和酯交换法制得，并且可以在过程中控制端羟基的含量。
本发明所述的聚碳酸酯组合物，基于聚碳酸酯组合物总重量，还可以包括组分c：增强剂0-30份；所述增强剂选自玻纤、滑石粉、硅灰石、高岭土、硅粉中的一种或几种。
此外，本发明所述的聚碳酸酯组合物，还可以包括组分d：0-10份其它助剂；所述其它助剂选自稳定剂、阻燃剂、抗滴落剂、润滑剂、抗氧剂、着色剂的一种或几种。
合适的稳定剂，可以包括有机亚磷酸酯，如亚磷酸三苯酯，亚磷酸三-（2,6-二甲基苯基）酯，亚磷酸三-壬基苯基酯，二甲基苯膦酸酯，磷酸三甲酯等，有机亚磷酸酯，烷基化的一元酚或者多元酚，多元酚和二烯的烷基化反应产物，对甲酚或者二环戊二烯的丁基化反应产物，烷基化的氢醌类，羟基化的硫代二苯基醚类，亚烷基-双酚，苄基化合物，多元醇酯类，苯并三唑类，二苯甲酮类的一种或者多种组合；优选为抗氧剂1076或抗氧剂168。
合适的阻燃剂，可以包括基于磷酸酯的阻燃剂或者磺酸盐阻燃剂。较好的磷酸酯阻燃剂包括双酚A二磷酸四苯酯，磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯基二苯酯、双酚A二磷酸四甲苯酯、间苯二酚四（2,6-二甲基苯酯）和四甲苄基哌啶酰胺；也可以阻燃剂选择磺酸盐，如Rimar盐全氟丁基磺酸钾、KSS二苯砜磺酸钾、苯磺酸钠等均为合适。
合适的抗滴落剂可以包括聚四氟乙烯PTFE等。
合适的润滑剂可以包括PETS等。
合适的抗氧剂可以包括受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸脂类抗氧剂。
合适的着色剂包括各种染料、颜料；可以为炭黑、钛白粉、酞青蓝、蒽醌红等物质。上述聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
按照配比将聚碳酸酯、粘结助剂在高混机中混合均匀，高混机的转速为450转/分钟-500转/分钟，加入到双螺杆挤出机中，在240℃-260℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥得到聚碳酸酯组合物。
上述制备方法得到的聚碳酸酯组合物在电视机材料中的应用。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明选用在聚碳酸酯组合物配方中添加特定粘均分子量及特定化学结构的特定含量粘结助剂，制备得到的聚碳酸酯组合物具有高金属粘结强度和高耐热效果，特别适用于电视机材料。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
各性能的测试标准或方法：
平均剥离力kgf的测试方法：将试样静置15min后，将胶带粘附在试样上，以300mm/min的速度剥离掉胶带，每组试样共测试5块，记录平均剥离力，单位为kgf；
耐热参数K的测试方法：在90℃测试拉伸强度记为δ，23℃的拉伸强度记为δ0，耐热参数K，
K=δ/δ0；
K大于0.5判定为OK。
现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
本发明中使用的聚碳酸酯：
聚碳酸酯-1：粘均分子量为19000的芳香族聚碳酸酯，日本出光；
聚碳酸酯-2：粘均分子量为28000的芳香族聚碳酸酯，日本出光；
本发明中使用的粘结助剂：
粘结助剂-1，粘均分子量为5000，特定活性基团为环氧基团，具体种类为SAG-002，厂家为南通日之升；
粘结助剂-2，粘均分子量为1000，特定活性基团为环氧基团，具体种类为KBM-3103，厂家为日本Shin-Etsu Chemical；
粘结助剂-3，粘均分子量为10000，特定活性基团为不饱和双键乙烯基和不饱和环酸酐马来酸酐基团，具体种类为GPM，厂家为能之光；
粘结助剂-4，粘均分子量为10000，特定活性基团为不饱和双键乙烯基和硅化合物基团，具体种类为X-12-1281A-ES，厂家为日本Shin-Etsu Chemical；
粘结助剂-5，粘均分子量为200，特定活性基团为环氧基团和硅化合物基团，具体种类为KBM-403，厂家为日本Shin-Etsu Chemical；
粘结助剂-6，粘均分子量为15000，特定活性基团为不饱和环酸酐马来酸酐基团，具体种类为EF30，厂家为CRAY VALLEY；
粘结助剂-7，粘均分子量为15000，特定活性基团为不饱和双键乙烯基和硅化合物基团，具体种类为X-12-1281A-ES，厂家为日本Shin-Etsu Chemical；
本发明中使用的增强剂：
玻纤，直径为4.5μm，厂家为PPG；
滑石粉，TYT-999，厂家为海城添源；
硅灰石，HJ2000，厂家为MINERAL FIBER TECHNOLOGY CO.，LTD；
本发明中使用的其它助剂：
受阻酚类抗氧剂（1076，Ciba）；
亚磷酸脂类抗氧剂（168，Ciba）；
抗滴落剂，聚四氟乙烯PTFE，厂家为3M；
润滑剂，PETS，厂家为美国龙沙；
着色剂：颜料R203，厂家为BASF 。
实施例1-7及对比例1-6：聚碳酸酯组合物的制备
按表1的配比将聚碳酸酯、粘结助剂、和/或增强剂、和/或其他助剂在高混机中混合均匀，混合机的转速为450转/分钟-500转/分钟，加入到双螺杆挤出机中，在240℃-260℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥得到聚碳酸酯组合物；对聚碳酸酯组合物的平均剥离力kgf、耐热参数K进行测试，测试数据如表1所示。
表1 实施例1-7及对比例1-6的具体配比（重量份）及其测试性能结果
续表1
Claims (9)
1.一种聚碳酸酯组合物，按重量份计，包括以下组成：
a、59份-99份的聚碳酸酯；
b、1份-10份粘结助剂；
其中，所述粘结助剂为粘均分子量500-10000，且具有包括选自含有活性的不饱和双键、环氧基团、不饱和环酸酐、羧酸结构中的一种或几种的活性基团的不饱和聚合物；
所述含有活性的不饱和双键选自乙烯共聚物相容剂；
所述乙烯共聚物相容剂选自丙烯酸的乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯基芳香族化合物-不饱和环酸酐共聚聚合物中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述乙烯基芳香族化合物-不饱和环酸酐共聚聚合物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-马来酸酐共聚物。
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、硅氧烷共聚碳酸酯中的一种或几种；所述芳香族聚碳酸酯为粘均分子量13000-40000的芳香族聚碳酸酯。
4.根据权利要求3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。
5.根据权利要求3所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述芳香族聚碳酸酯为粘均分子量18000-28000的芳香族聚碳酸酯。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，基于聚碳酸酯组合物总重量，包括0-30份增强剂；所述增强剂选自玻纤、滑石粉、硅灰石、高岭土、硅粉中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，还包括0-10份其它助剂；所述其它助剂选自稳定剂、阻燃剂、抗滴落剂、润滑剂、着色剂中的一种或几种。
8.一种如权利要求1-5任一项所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
按照配比将聚碳酸酯、粘结助剂在高混机中混合均匀，高混机的转速为450转/分钟-500转/分钟，加入到双螺杆挤出机中，在240℃-260℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥得到聚碳酸酯组合物。
9.如根据权利要求1-7任一项所述的聚碳酸酯组合物在电视机材料中的应用。
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