CN111040412B - 一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热塑性高分子材料领域，公开了一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料及其制法和应用。该合金材料包括以下重量百分数的组分：聚碳酸酯69‑87％，聚丙烯5‑15％，BDP 3‑5％，相容剂1‑3％，增韧剂3‑7％，功能填料0.5‑3％。本发明利用相容剂提高PP与PC之间的界面结合力，提高两相相融性；利用BDP熔融后的高流动性的特点，降低PC的加工温度，从而减少PC与PP之间的加工温度差；利用无机填料特殊的外观结构和表面性能提高加工过程中PP在PC中的良好的分布状态。所得到的的合金材料可以实现综合PC的高强度、高耐热和PP的低比重、低成本、加工性能好的优点。可应用于制作电子电器外壳和汽车内外饰等产品。

Description

一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于热塑性高分子材料领域，特别涉及一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯树脂具有优异的刚韧平衡性能、超高的透明性、良好的尺寸稳定性等特点，是目前全球用量最大的高性能工程塑料。尝试聚碳酸酯与其他热塑性树脂通过熔融共混的方式制备工程塑料合金，是提升聚碳酸酯材料应用性能的一个重要研究方向。例如，聚碳酸酯材料常与PET、PBT、ABS等其他工程塑料通过熔融共混的方式制作工程塑料合金，以改善聚碳酸酯流动性差、耐溶剂性能差等缺陷。
聚碳酸酯与聚丙烯树脂属于两种不相融的树脂材料，传统的加工方式很难得到可以物理力学性能均衡的合金材料。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料。
本发明另一目的在于提供上述聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其包括以下重量百分数的组分：
Figure BDA0002328156470000011
Figure BDA0002328156470000021
所述的聚碳酸酯基材是指由熔融酯交换法或者光气法生产的聚碳酸酯树脂，优选为熔体质量流动指数为6-30g/10min的聚碳酸酯树脂，更优选为熔体质量流动指数为10～20g/10min的聚碳酸酯树脂；所述的聚碳酸酯基材在聚碳酸酯/聚丙烯合金材料中的重量百分数优选为73.6～83.6％；
所述的聚丙烯树脂是指由丙烯单体和乙烯单体通过共聚的方式合成的共聚聚丙烯树脂，优选为中海壳牌的高抗冲共聚聚丙烯EP548R；所述的聚丙烯树脂在聚碳酸酯/聚丙烯合金材料中的重量百分数优选为10％；
所述的双酚A双(二苯基磷酸酯)简称为BDP，是磷酸酯类化合物，其主要作用是提高聚碳酸酯材料的流动性；所述的双酚A双(二苯基磷酸酯)在聚碳酸酯/聚丙烯合金材料中的重量百分数优选为4％；
所述的相容剂是指能够提高聚丙烯与聚碳酸酯材料界面结合力双亲性大分子化合物，包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-马来酸酐共聚物等，优选为乙烯-马来酸酐共聚物，更优选为Vertellus-ZeMac。所述的相容剂在聚碳酸酯/聚丙烯合金材料中的重量百分数优选为2％。
所述的增韧剂是指具有橡胶相结构能够提升聚碳酸酯及其合金材料抗冲击性能的材料，包括MBS类增韧剂、ACR类增韧剂、高胶粉类增韧剂、POE类增韧剂等；优选为POE-g-MAH类增韧剂，更优选为AMPLIFY GR216(陶氏)。所述的增韧剂在聚碳酸酯/聚丙烯合金材料中的重量百分数优选为4％。
所述的功能填料是指具有微米级结构的化学性质稳定的无机填料，包括滑石粉、硅灰石、高岭土等，其中优选为滑石粉；所述的功能填料在聚碳酸酯/聚丙烯合金材料中的重量百分数优选为1％。
所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料还可以包括0.1～3％的其它添加剂，其它添加剂包括润滑剂、着色剂和抗氧剂中的至少一种。
一种上述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的制备方法，其通过将各组分混合均匀，然后加入到双螺杆挤出造粒机中进行造粒获得。
所述的双螺杆挤出造粒机各段温度为200～260℃；主机螺杆转速为450～550r/min。
所述的混合是指通过高速搅拌机进行混合。
本发明的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料加工性能良好，物理力学性能优良，可应用于汽车制造、家用电器等领域中。
本发明的机理为：
本发明利用：(1)利用双亲性的相容剂提高聚丙烯树脂与聚碳酸酯树脂之间的界面结合力，提高两相相融性；(2)利用磷酸酯加工温度低，熔融后的高流动性的特点，降低聚碳酸酯树脂的加工温度，从而减少聚碳酸酯与聚丙烯树脂之间的加工温度差；(3)利用无机填料特殊的外观结构和表面性能，在熔融共混加工过程中通过无机填料的碾压和剪切效应提高加工过程中聚丙烯树脂在聚碳酸酯基材中的良好的分布状态，并作为成核剂使用，提高聚丙烯的应用性能。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
将聚碳酸酯与聚丙烯熔融工混的方式得到的合金材料可以实现综合聚碳酸酯的高强度、高耐热和聚丙烯的低比重、低成本、加工性能好的优点。得到的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料可以应用于制作电子电器外壳和汽车内外饰等产品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下实施例具体的加工方式是：把聚碳酸酯基材、聚丙烯树脂、BDP、相容剂、增韧剂以及其他添加剂通过高速搅拌机混合均匀，加入螺杆挤出机进行熔融共混。其中双螺杆挤出造粒机各段温度为200～260℃。主机螺杆转速为450～550r/min。上述材料经过拉条、风冷、切粒后得到目标材料。
实施例1
聚碳酸酯(LOTTE PC1100，MFR:10g/10min)78.6wt％，聚丙烯树脂(EP548R)10wt％，磷酸酯(BDP)4wt％，相容剂(Vertellus-ZeMac E400)2wt％，增韧剂(AMPLIFYGR216(陶氏))4wt％，滑石粉(IMIFABI HTP05)1wt％，抗氧剂(1076)0.1wt％，抗氧剂(168)0.1wt％，润滑剂(PETS)0.2wt％。上述组份在高速混炼机中进行预混合之后，从双螺杆挤出机的主喂料口加入并进行熔融共混。材料通过拉条、水冷、切粒、干燥得到目标产品。
实施例2
聚碳酸酯(LOTTE PC1100，MFR:10g/10min)83.6wt％，聚丙烯树脂(EP548R)5wt％，磷酸酯(BDP)4wt％，相容剂(Vertellus-ZeMac E400)2wt％，增韧剂(AMPLIFY GR216(陶氏))4wt％，滑石粉(IMIFABI HTP05)1wt％，抗氧剂(1076)0.1wt％，抗氧剂(168)0.1wt％，润滑剂(PETS)0.2wt％。上述组份在高速混炼机中进行预混合之后，从双螺杆挤出机的主喂料口加入并进行熔融共混。材料通过拉条、水冷、切粒、干燥得到目标产品。
实施例3
聚碳酸酯(LOTTE PC1100，MFR:10g/10min)73.6wt％，聚丙烯树脂(EP548R)15wt％，磷酸酯(BDP)4wt％，相容剂(Vertellus-ZeMac E400)2wt％，增韧剂(AMPLIFYGR216(陶氏))4wt％，滑石粉(IMIFABI HTP05)1wt％，抗氧剂(1076)0.1wt％，抗氧剂(168)0.1wt％，润滑剂(PETS)0.2wt％。上述组份在高速混炼机中进行预混合之后，从双螺杆挤出机的主喂料口加入并进行熔融工混。材料通过拉条、水冷、切粒、干燥得到目标产品。
实施例4
聚碳酸酯(LOTTE PC2200，MFR:20g/10min)78.6wt％，聚丙烯树脂(EP548R)10wt％，磷酸酯(BDP)4wt％，相容剂(Vertellus-ZeMac E400)2wt％，增韧剂(AMPLIFYGR216(陶氏))4wt％，滑石粉(IMIFABI HTP05)1wt％，抗氧剂(1076)0.1wt％，抗氧剂(168)0.1wt％，润滑剂(PETS)0.2wt％。上述组份在高速混炼机中进行预混合之后，从双螺杆挤出机的主喂料口加入并进行熔融共混。材料通过拉条、水冷、切粒、干燥得到目标产品。
对比例1
聚碳酸酯(LOTTE PC1100，MFR:10g/10min)82.6wt％，聚丙烯树脂(EP548R)10wt％，相容剂(Vertellus-ZeMac E400)2wt％，增韧剂(AMPLIFY GR216(陶氏))4wt％，滑石粉(IMIFABI HTP05)1wt％，抗氧剂(1076)0.1wt％，抗氧剂(168)0.1wt％，润滑剂(PETS)0.2wt％。上述组份在高速混炼机中进行预混合之后，从双螺杆挤出机的主喂料口加入并进行熔融共混。材料通过拉条、水冷、切粒、干燥得到目标产品。
对比例2
聚碳酸酯(LOTTE PC1100，MFR:10g/10min)80.6wt％，聚丙烯树脂(EP548R)10wt％，磷酸酯(BDP)4wt％，增韧剂(AMPLIFY GR216(陶氏))4wt％，滑石粉(IMIFABIHTP05)1wt％，抗氧剂(1076)0.1wt％，抗氧剂(168)0.1wt％，润滑剂(PETS)0.2wt％。上述组份在高速混炼机中进行预混合之后，从双螺杆挤出机的主喂料口加入并进行熔融共混。材料通过拉条、水冷、切粒、干燥得到目标产品。
对比例3
聚碳酸酯(LOTTE PC1100，MFR:10g/10min)79.6wt％，聚丙烯树脂(EP548R)10wt％，磷酸酯(BDP)4wt％，相容剂(Vertellus-ZeMac E400)2wt％，增韧剂(AMPLIFYGR216(陶氏))4wt％，抗氧剂(1076)0.1wt％，抗氧剂(168)0.1wt％，润滑剂(PETS)0.2wt％。上述组份在高速混炼机中进行预混合之后，从双螺杆挤出机的主喂料口加入并进行熔融共混。材料通过拉条、水冷、切粒、干燥得到目标产品。
对比例4
聚碳酸酯(LOTTE PC1100，MFR:10g/10min)74.6wt％，ABS树脂(高桥石化，ABS8391A)20wt％，MBS增韧剂(LG化学，EM500)5wt％，抗氧剂(1076)0.1wt％，抗氧剂(168)0.1wt％，润滑剂(PETS)0.2wt％。上述组份在高速混炼机中进行预混合之后，从双螺杆挤出机的主喂料口加入并进行熔融共混。材料通过拉条、水冷、切粒、干燥得到目标产品。
实施例1～4和对比实施例1～4中制备得到的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料性能如表1所示：
表1实施例1～4和对比实施例1～4中制备得到的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料性能
Figure BDA0002328156470000061
对比例1～3分别对比了减少磷酸酯、相容剂和滑石粉的情况下聚碳酸酯与聚丙烯合金材料的性能变化。结果表明，材料的密度、熔指、拉伸强度和弯曲模量差别不大，但是材料的冲击强度明显低于实施例1～4。这说明，上述组分的协同作用能够显著提升材料中各组分的分散性。对比例4采用常规的PC/ABS合金材料与本发明的PC/PP合金材料性能对比，可以看出来本发明的PC/PP合金材料在其他性能相似的条件下，材料密度明显降低，材料熔指明显提升。这些优势对于实现产品的轻量化和薄壁化设计具有重要意义。
上述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上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其特征在于由以下重量百分数的组分组成：
Figure FDA0003611900220000011
所述的聚丙烯树脂是指由丙烯单体和乙烯单体通过共聚的方式合成的共聚聚丙烯材料；
所述的功能填料指滑石粉、硅灰石、高岭土中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其特征在于：
所述的聚碳酸酯基材为熔体质量流动指数为6-30g/10min的聚碳酸酯树脂。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其特征在于：
所述的相容剂指乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-马来酸酐共聚物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其特征在于：
所述的增韧剂指MBS类增韧剂、ACR类增韧剂、高胶粉类增韧剂、POE类增韧剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其特征在于：
所述的相容剂为乙烯-马来酸酐共聚物；
所述的增韧剂为POE-g-MAH类增韧剂；
所述的功能填料为滑石粉。
6.根据权利要求1～5任一项所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其特征在于还包括0.1～3％的其它添加剂，其它添加剂包括润滑剂、着色剂和抗氧剂中的至少一种。
7.一种根据权利要求1～6任一项所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于通过将各组分混合均匀，然后加入到双螺杆挤出造粒机中进行造粒获得。
8.根据权利要求7所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于：
所述的双螺杆挤出造粒机各段温度为200～260℃；主机螺杆转速为450～550r/min。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料在汽车制造、家用电器领域中的应用。
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