CN110938295B - 一种高光耐候低气味高流动pc/npg-pet合金及其制备方法 - Google Patents

一种高光耐候低气味高流动pc/npg-pet合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高光耐候低气味高流动PC/NPG‑PET合金及其制备方法，其原料中各组分按重量份计，包括PC50‑90份、NPG‑PET 10‑50份、增容剂2‑10份、抗氧剂0.1‑2.0份、光稳定剂0.1‑2份与气味吸附剂1‑3份；本发明通过合理的原料配比与工艺设置，提高了PC/NPG‑PET合金材料的表面光泽度、耐候性与流动性，降低了材料的气味散发，在家电、汽车、建材、日常用品等领域具有较好的应用前景。

Description

一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)，为一种性能优良的非结晶热塑性工程塑料，聚碳酸酯无色透明、耐热、抗冲击、尺寸稳定性佳，在普通使用温度内都有良好的机械性能。然而未改性的聚碳酸酯仍有不足之处，表现在加工流动性不足，耐应力开裂差，耐化学性能差，耐磨性差，表面硬度及韧性不能兼顾等缺点。
PETG为透明树脂，是一种非结晶型共聚酯，PETG常用的共聚单体为1,4-环己烷二甲醇(CHDM)，全称为聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯，即CHDM-PETG。CHDM-PETG具有突出的韧性和高缺口抗冲击强度，其抗冲击强度是改性聚丙烯酸酯类的3-10倍，并具有很宽的加工范围，高的机械强度和优异的柔性，比起PVC透明度高，光泽好。主要应用在板材、片材、薄膜、化妆品包装等领域。
NPG-PET为新戊二醇、乙二醇、对苯二甲酸三种单体酯化、缩聚而成，是一种全新的透明树脂，其具有耐划痕、耐老化、耐化学药品以及高光性、高流动性，但是相比CHDM-PETG，其韧性偏低。
我们的研究工作发现，虽然NPG-PET的韧性偏低，但所制备的PC/NPG-PET合金，仍然保持PC的高韧性和耐温性能，而NPG-PET则弥补了PC流动性差、容易发生应力开裂、耐化学溶剂性差等缺点，同时还大幅度降低合金材料的成本，制得的PC/NPG-PET具有较好的物理机械性能与可加工性。
发明内容
本发明提供了一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金及其制备方法，可获得一种综合了PC及NPG-PET性能的优异合金材料。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，原料中各组分按重量份计，包括包括PC50-90份、NPG-PET10-50份、增容剂2-10份、抗氧剂0.1-2.0份、光稳定剂0.1-2.0份与气味吸附剂1-3份。
进一步的，所述NPG-PET由新戊二醇、乙二醇与对苯二甲酸三种单体酯化、缩聚而成。
进一步的，所述增容剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1：在马来酸酐的苯溶液中加入苯乙烯与铝粉，接着在氮气保护下搅拌升温，待温度升至45-50℃后，缓慢滴加入BPO的苯溶液，待BPO的苯溶液完全加入后，将反应体系的温度升至80℃继续反应2-3h，待反应结束后停止加热并继续搅拌60-70min，得到混合组分A；
步骤2：向MMA的DMF溶液中依次加入AIBN与双硫酯，接着在62℃下搅拌反应2-3h，然后将温度升至80-85℃继续反应60-90min，得到混合组分B；
步骤3：将AIBN滴加入混合组分A中混合均匀，接着在55-65℃的条件下滴加入混合组分B，待混合组分B完全加入后继续反应60-90min，所得产物旋蒸、干燥，制得上述增容剂。
优选的，步骤1中马来酸酐：苯乙烯摩尔比为1：1；(马来酸酐+苯乙烯)：铝的质量比为1：8；BPO的加入量为反应体系总质量的0.3-0.5％。
优选的，步骤2中MMA：双硫酯的摩尔比为62-70：1；AIBN的加入量为反应体系总质量的0.2-0.5％。
优选的，步骤3中混合组分A与混合组分B的质量比为3：1；AIBN的加入量为反应体系总质量的0.3-0.5％。
优选的，所述抗氧剂选用抗氧剂902。
优选的，所述光稳定剂选用Chimassorb 2020。
优选的，所述气味吸附剂为蓖麻醇锌类气味吸附剂。
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金的制备方法，包括以下步骤：
1)称取PC、NPG-PET、增容剂、抗氧剂、光稳定剂与气味吸附剂一同加入到高速混合机中，搅拌混合3-10min；
2)将步骤1)所得的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区：180±5℃；二区：230±10℃；三区：240±10℃；四区：240±10℃；五区：220±5；六区220±5；七区220±5；八区220±5；九区230±5；模头温度:240±10℃；螺杆转速为250-380r/min。。
有益效果：
本发明通过合理的原料配比与工艺设置，提升了PC/NPG-PET合金材料的表面光泽度、耐候性与流动性，降低了材料的气味散发，在家电、汽车、建材、日常用品等领域具有较好的应用前景和社会经济效益。
本发明采用新戊二醇(NPG)替换1,4-环己烷二甲醇(CHDM)制备NPG-PET，所制备的PC/NPG-PET合金，具有高表面光泽度、高耐候性、低气味及高流动性。通过抗氧剂902与Chimassorb 2020光稳定剂的配合使用，使PC/NPG-PET的耐候性能得到提升。通过蓖麻醇锌类气味吸附剂的加入能够对小分子有机化合物进行结合、锁定，有效降低了PC/NPG-PET合金材料的气味挥发。本发明采用的增容剂先将苯乙烯与马来酸酐原位共聚于铝粉表面，接着再将处理过的铝粉与PMMA进行反应，使PMMA与原位共聚于铝粉表面的苯乙烯-马来酸酐聚合物进行聚合，其中增容剂中的苯乙烯链段与PC/NPG-PET合金具有较好的相容性，因此提升了增容剂中铝粉、PMMA链段与PC/NPG-PET合金的结合度；PMMA链段的引入能够进一步提升材料的光泽度、表面硬度及弯曲强度；在原料混合共塑过程中，增容剂中包覆有聚合物的铝会在PC/NPG-PET合金材料中形成阻隔层，通过物理屏蔽提升了PC/NPG-PET合金材料的抗紫外性能，进一步增强了PC/NPG-PET合金材料的耐候性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，原料中各组分按重量份计，包括PC50份、NPG-PET 50份、增容剂4份、抗氧剂902 0.1份、Chimassorb 20201.8份与蓖麻醇锌类气味吸附剂1份。
增容剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1：在马来酸酐的苯溶液中加入苯乙烯与铝粉，其中马来酸酐：苯乙烯摩尔比为1：1，(马来酸酐+苯乙烯)：铝的质量比为1：8，接着在氮气保护下搅拌升温，待温度升至45℃后，缓慢滴加入BPO的苯溶液，其中BPO的加入量为反应体系总质量的0.3％，待BPO的苯溶液完全加入后，将反应体系的温度升至80℃继续反应2h，待反应结束后停止加热并继续搅拌60min，得到混合组分A；
步骤2：向MMA的DMF溶液中依次加入AIBN与双硫酯，其中MMA：双硫酯的摩尔比为65：1，AIBN的加入量为反应体系总质量的0.3％，接着在62℃下搅拌反应2h，然后将温度升至80℃继续反应60min，得到混合组分B；
步骤3：将AIBN滴加入混合组分A中混合均匀，接着在55℃的条件下滴加入混合组分B，其中混合组分A与混合组分B的质量比为3：1，AIBN的加入量为反应体系总质量的0.3％，待混合组分B完全加入后继续反应60min，所得产物旋蒸、干燥，制得上述增容剂。
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金的制备方法，包括以下步骤：
1)称取PC、NPG-PET、增容剂、抗氧剂902、Chimassorb 2020与气味吸附剂一同加入到高速混合机中，搅拌混合5min；
2)将步骤1)所得的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区：180±5℃；二区：230±10℃；三区：240±10℃；四区：240±10℃；五区：220±5；六区220±5；七区220±5；八区220±5；九区230±5；模头温度:240±10℃；螺杆转速为300r/min。。
实施例2：
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，原料中各组分按重量份计，包括PC60份、NPG-PET 40份、增容剂8份、抗氧剂9020.7份、Chimassorb 2020 1.6份与蓖麻醇锌类气味吸附剂3份。
增容剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1：在马来酸酐的苯溶液中加入苯乙烯与铝粉，其中马来酸酐：苯乙烯摩尔比为1：1，(马来酸酐+苯乙烯)：铝的质量比为1：8，接着在氮气保护下搅拌升温，待温度升至47℃后，缓慢滴加入BPO的苯溶液，其中BPO的加入量为反应体系总质量的0.4％，待BPO的苯溶液完全加入后，将反应体系的温度升至80℃继续反应3h，待反应结束后停止加热并继续搅拌60min，得到混合组分A；
步骤2：向MMA的DMF溶液中依次加入AIBN与双硫酯，其中MMA：双硫酯的摩尔比为62：1，AIBN的加入量为反应体系总质量的0.5％，接着在62℃下搅拌反应3h，然后将温度升至80-85℃继续反应70min，得到混合组分B；
步骤3：将AIBN滴加入混合组分A中混合均匀，接着在60℃的条件下滴加入混合组分B，其中混合组分A与混合组分B的质量比为3：1，AIBN的加入量为反应体系总质量的0.4％，待混合组分B完全加入后继续反应70min，所得产物旋蒸、干燥，制得上述增容剂。
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金的制备方法，包括以下步骤：
1)称取PC、NPG-PET、增容剂、抗氧剂902、Chimassorb 2020与气味吸附剂一同加入到高速混合机中，搅拌混合8min；
2)将步骤1)所得的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区：180±5℃；二区：230±10℃；三区：240±10℃；四区：240±10℃；五区：220±5；六区220±5；七区220±5；八区220±5；九区230±5；模头温度:240±10℃；螺杆转速为250-380r/min。。
实施例3：
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，原料中各组分按重量份计，包括PC70份、NPG-PET30份、增容剂6份、抗氧剂9021.8份、Chimassorb 2020 0.1份与蓖麻醇锌类气味吸附剂2份。
增容剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1：在马来酸酐的苯溶液中加入苯乙烯与铝粉，其中马来酸酐：苯乙烯摩尔比为1：1，(马来酸酐+苯乙烯)：铝的质量比为1：8，接着在氮气保护下搅拌升温，待温度升至48℃后，缓慢滴加入BPO的苯溶液，其中BPO的加入量为反应体系总质量的0.5％，待BPO的苯溶液完全加入后，将反应体系的温度升至80℃继续反应2h，待反应结束后停止加热并继续搅拌70min，得到混合组分A；
步骤2：向MMA的DMF溶液中依次加入AIBN与双硫酯，其中MMA：双硫酯的摩尔比为68：1，AIBN的加入量为反应体系总质量的0.4％，接着在62℃下搅拌反应2h，然后将温度升至83℃继续反应80min，得到混合组分B；
步骤3：将AIBN滴加入混合组分A中混合均匀，接着在60℃的条件下滴加入混合组分B，其中混合组分A与混合组分B的质量比为3：1，AIBN的加入量为反应体系总质量的0.5％，待混合组分B完全加入后继续反应80min，所得产物旋蒸、干燥，制得上述增容剂。
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金的制备方法，包括以下步骤：
1)称取PC、NPG-PET、增容剂、抗氧剂902、Chimassorb 2020与气味吸附剂一同加入到高速混合机中，搅拌混合5-10min；
2)将步骤1)所得的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区：180±5℃；二区：230±10℃；三区：240±10℃；四区：240±10℃；五区：220±5；六区220±5；七区220±5；八区220±5；九区230±5；模头温度:240±10℃；螺杆转速为300r/min。。
实施例4：
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，原料中各组分按重量份计，包括PC80份、NPG-PET 20份、增容剂2份、抗氧剂9021.3份、Chimassorb 2020 0.9份与蓖麻醇锌类气味吸附剂3份。
增容剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1：在马来酸酐的苯溶液中加入苯乙烯与铝粉，其中马来酸酐：苯乙烯摩尔比为1：1，(马来酸酐+苯乙烯)：铝的质量比为1：8，接着在氮气保护下搅拌升温，待温度升至46℃后，缓慢滴加入BPO的苯溶液，其中BPO的加入量为反应体系总质量的0.4％，待BPO的苯溶液完全加入后，将反应体系的温度升至80℃继续反应3h，待反应结束后停止加热并继续搅拌68min，得到混合组分A；
步骤2：向MMA的DMF溶液中依次加入AIBN与双硫酯，其中MMA：双硫酯的摩尔比为66：1，AIBN的加入量为反应体系总质量的0.2％，接着在62℃下搅拌反应3h，然后将温度升至84℃继续反应80min，得到混合组分B；
步骤3：将AIBN滴加入混合组分A中混合均匀，接着在62℃的条件下滴加入混合组分B，其中混合组分A与混合组分B的质量比为3：1，AIBN的加入量为反应体系总质量的0.4％，待混合组分B完全加入后继续反应90min，所得产物旋蒸、干燥，制得上述增容剂。
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金的制备方法，包括以下步骤：
1)称取PC、NPG-PET、增容剂、抗氧剂902、Chimassorb 2020与气味吸附剂一同加入到高速混合机中，搅拌混合5min；
2)将步骤1)所得的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区：180±5℃；二区：230±10℃；三区：240±10℃；四区：240±10℃；五区：220±5；六区220±5；七区220±5；八区220±5；九区230±5；模头温度:240±10℃；螺杆转速为300r/min。。
实施例5：
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，原料中各组分按重量份计，包括PC90份、NPG-PET 10份、增容剂10份、抗氧剂902 2.0份、Chimassorb 2020 2.0份与蓖麻醇锌类气味吸附剂1份。
增容剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1：在马来酸酐的苯溶液中加入苯乙烯与铝粉，其中马来酸酐：苯乙烯摩尔比为1：1，(马来酸酐+苯乙烯)：铝的质量比为1：8，接着在氮气保护下搅拌升温，待温度升至50℃后，缓慢滴加入BPO的苯溶液，其中BPO的加入量为反应体系总质量的0.3％，待BPO的苯溶液完全加入后，将反应体系的温度升至80℃继续反应2h，待反应结束后停止加热并继续搅拌70min，得到混合组分A；
步骤2：向MMA的DMF溶液中依次加入AIBN与双硫酯，其中MMA：双硫酯的摩尔比为70：1，AIBN的加入量为反应体系总质量的0.3％，接着在62℃下搅拌反应2h，然后将温度升至85℃继续反应80min，得到混合组分B；
步骤3：将AIBN滴加入混合组分A中混合均匀，接着在65℃的条件下滴加入混合组分B，其中混合组分A与混合组分B的质量比为3：1，AIBN的加入量为反应体系总质量的0.3％，待混合组分B完全加入后继续反应80min，所得产物旋蒸、干燥，制得上述增容剂。
一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金的制备方法，包括以下步骤：
1)称取PC、NPG-PET、增容剂、抗氧剂902、Chimassorb 2020与气味吸附剂一同加入到高速混合机中，搅拌混合5min；
2)将步骤1)所得的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区：180±5℃；二区：230±10℃；三区：240±10℃；四区：240±10℃；五区：220±5；六区220±5；七区220±5；八区220±5；九区230±5；模头温度:240±10℃；螺杆转速为300r/min。
性能测试：
将上述各实施例制备的PC/NPG-PET合金注塑成各类测试样条及高光色板并进行以下性能测试，测试项目及标准如下：
拉伸强度(MPa)：按照GB/T 1040.2-2006进行测试；
缺口冲击强度(KJ/m2)：23℃环境下，按照GB/T1843-2008进行测试；
弯曲强度(MPa)：按照GB/T 9341-2008进行测试；
热变形温度(℃)：按照GB/T 1634.2-2004进行测试；
铅笔硬度：ASTMD3363；
表面光泽度(GU)：按照GB/T 8807-1988测试，采用方法60°角。
熔体流动速率(g/10min)：按照GB/T 3680-2000标准测试，测试条件250℃/2.16kg。
测试结果如下表1所示：
表1
Figure GDA0003145719510000121
由上表可知，本发明制备的PC/NPG-PET合金具有高光泽度、表面硬度与弯曲强度。
耐候性试验：
按照GB/T16422.3进行测试，对经耐候测试后的各实施例进行拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度、表面光泽度测试，测试标准同上，具体测试结果如下表2所示：
表2
项目 拉伸强度 缺口冲击强度 弯曲强度 表面光泽度
实施例1 58 48 86 92
实施例2 60 49 89 90
实施例3 59 46 88 88
实施例4 58 46 90 92
实施例5 58 44 87 89
结合表1参看表2可知，本发明制备的PC/NPG-PET合金耐候测试前后，PC/NPG-PET合金材料的机械性能与光泽度变化较小，具有较好的耐候性，适宜进一步推广应用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，其特征在于，原料中各组分按重量份计，包括PC 50-90份、NPG-PET 10-50份、增容剂2-10份、抗氧剂0.1-2.0份、光稳定剂0.1-2.0份与气味吸附剂1-3份；气味吸附剂为蓖麻醇锌类气味吸附剂；
所述NPG-PET由新戊二醇、乙二醇与对苯二甲酸三种单体酯化、缩聚而成，简称NPG-PET；
所述增容剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1：在马来酸酐的苯溶液中加入苯乙烯与铝粉，接着在氮气保护下搅拌升温，待温度升至45-50℃后，缓慢滴加入BPO的苯溶液，待BPO的苯溶液完全加入后，将反应体系的温度升至80℃继续反应2-3h，待反应结束后停止加热并继续搅拌60-70min，得到混合组分A；
步骤2：向MMA的DMF溶液中依次加入AIBN与双硫酯，接着在62℃下搅拌反应2-3h，然后将温度升至80-85℃继续反应60-90min，得到混合组分B；
步骤3：将AIBN滴加入混合组分A中混合均匀，接着在55-65℃的条件下滴加入混合组分B，待混合组分B完全加入后继续反应60-90min，所得产物旋蒸、干燥，制得上述增容剂。
2.根据权利要求1所述的一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，其特征在于，步骤1中马来酸酐：苯乙烯摩尔比为1：1；(马来酸酐+苯乙烯)：铝的质量比为1：8；BPO的加入量为反应体系总质量的0.3-0.5％。
3.根据权利要求1所述的一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，其特征在于，步骤2中MMA：双硫酯的摩尔比为62-70：1；AIBN的加入量为反应体系总质量的0.2-0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，其特征在于，步骤3中混合组分A与混合组分B的质量比为3：1；AIBN的加入量为反应体系总质量的0.3-0.5％。
5.根据权利要求1所述的一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，其特征在于，所述抗氧剂选用抗氧剂902。
6.根据权利要求1所述的一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金，其特征在于，所述光稳定剂选用Chimassorb 2020。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高光耐候低气味高流动PC/NPG-PET合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取PC、NPG-PET、增容剂、抗氧剂、光稳定剂与气味吸附剂一同加入到高速混合机中，搅拌混合3-10min；
2)将步骤1)所得的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区：180±5℃；二区：230±10℃；三区：240±10℃；四区：240±10℃；五区：220±5；六区220±5；七区220±5；八区220±5；九区230±5；模头温度:240±10℃；螺杆转速为250-380r/min。
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