CN113214625B - 一种用于5g基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及塑料加工领域，具体公开了一种用于5G基站的耐候耐老化性聚碳酸酯材料。一种用于5G基站的耐候耐老化性聚碳酸酯材料，由包括如下重量份的原料制得：双酚A型聚碳酸酯100‑200份、聚酯‑聚硅氧烷共聚物20‑40份、抗氧化剂2‑6份；所述聚酯‑聚硅氧烷共聚物中由双酚A型不饱和聚酯和聚硅氧烷共聚而成。本申请的用于5G基站的耐候耐老化性聚碳酸酯材料能够在高温高湿以及紫外线照射的使用环境下仍然保持较好的机械强度，具有较好的耐候耐老化特性。
Description
技术领域
本申请涉及塑料加工领域，更具体地说，它涉及一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料。
背景技术
双酚A型聚碳酸酯是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，具有良好的抗冲击能力和耐磨性，且介电系数为3.0～3.2，信号通过性较好，目前是制作5G基站天线罩的主要材料，对天线起到较好的保护作用。但双酚A型聚碳酸酯在高温高湿以及紫外线的共同作用下，内部结构中同时发生光氧化降解和水解，天线罩易龟裂粉化。
目前相关技术中，公告号为CN103275475B的中国专利公开的聚碳酸酯组合物及其制备方法中，使用热稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧剂等功能性助剂，功能性助剂添加入聚碳酸酯中，提高聚碳酸酯在高温以及紫外线的使用环境下的机械性能，但这些功能性助剂选取以及添加不当会加快水分对聚碳酸酯的侵蚀，如上述聚碳酸酯组合物中添加了2-羟基-4正辛氧基二苯甲酮，2-羟基-4正辛氧基二苯甲酮易迁移至聚碳酸酯材料表面，羟基与空气中的水分接触，加速水分对聚碳酸酯的侵蚀，聚碳酸酯易溶胀开裂。
公告号为CN108350263B的中国专利公开的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物组合物、由其形成的制品及其制造方法中，采用聚硅氧烷对聚碳酸酯进行改性，但聚硅氧烷和聚碳酸酯的溶度参数相差较大，两者的相容性不佳，聚硅氧烷对聚碳酸酯的溶胀开裂改善效果有限，其在高温高湿以及紫外光照的使用环境下，机械性能急剧下降。
针对上述相关技术，本申请人认为亟需开发一种聚碳酸酯材料，其在高温高湿以及紫外线照射的使用环境下保持较高的机械强度，具有优良的耐候耐老化性能。
发明内容
为了改善聚碳酸酯在高温高湿以及紫外线照射下的机械性能，使其具有优良的耐候耐老化性能，本申请提供一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料。
本申请提供的一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，采用如下的技术方案：
一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，由包括如下重量份的原料制得：
双酚A型聚碳酸酯 100-200份
聚酯-聚硅氧烷共聚物 20-40份
抗氧化剂 2-6份；
所述聚酯-聚硅氧烷共聚物中由双酚A型不饱和聚酯和聚硅氧烷共聚而成。
通过采用上述技术方案，聚酯-聚硅氧烷共聚物与聚碳酸酯共混时，由于双酚A型不饱和聚酯与双酚A型聚碳酸酯具有相似的双酚A构型，聚酯-聚硅氧烷共聚物与聚碳酸酯的相容性较好。
聚碳酸酯材料中引入大量的柔性链段改善双酚A型聚碳酸酯的应力分散性能，使得聚碳酸酯材料的韧性较好，不易溶胀开裂，同时聚碳酸酯的双酚A结构能够抑制聚酯-聚硅氧烷共聚物中硅氧碳键的断裂，使得硅氧碳键在高温高湿环境下稳定存在，聚碳酸酯材料的柔性链段不易降解。
除此之外，聚酯-聚硅氧烷共聚物提高聚碳酸酯耐水性和耐化学性，抑制水分或有机溶剂对聚碳酸酯的侵蚀。
最后，抗氧化剂和聚酯-聚硅氧烷共聚物配合使用能够抑制聚碳酸酯材料的热氧化和光氧化降解。因此，聚碳酸酯材料在高温高湿以及紫外线作用下仍然保持较好的机械性能，具有优良的耐候耐老化性能。
优选的，所述双酚A型聚碳酸酯和聚酯-聚硅氧烷共聚物的质量比为150:35。
通过上述技术方案，高于此质量比，聚碳酸酯材料中的柔性链段的含量降低，聚碳酸酯材料的韧性、耐水性能和耐化学性能不佳，易发生龟裂；低于此质量比，聚碳酸酯材料中硅氧碳键的含量过高，硅氧碳键发生断裂的可能性增大，聚碳酸酯材料在高温高湿环境下的机械性能降低。
优选的，所述聚酯-聚硅氧烷共聚物中双酚A型不饱和聚酯和聚硅氧烷的质量比为1:(2-3)。
通过采用上述技术方案，质量比高于1:2时，双酚A型不饱和聚酯的含量过高，聚碳酸酯材料中的刚性链段含量较高，使得聚碳酸酯材料的韧性减弱；质量比低于1:3时，聚酯-聚硅氧烷共聚物与双酚A型聚碳酸酯的相容性减弱，同时双酚A结构对硅氧碳键断裂的抑制效果减弱。
优选的，所述聚酯-聚硅氧烷共聚物中双酚A型不饱和聚酯和聚硅氧烷的质量比为1:2.5。
通过采用上述技术方案，在此质量比下，聚碳酸酯材料在高温高湿以及紫外线作用下的耐候耐老化性能最佳。
优选的，所述双酚A型不饱和聚酯的数均分子量为1000-2000。
优选的，所述聚硅氧烷的数均分子量为2500-3500。
通过采用上述技术方案，双酚A型不饱和聚酯在此数均分子量范围和聚硅氧烷在此数均分子量范围内，双酚A型不饱和聚酯的双酚A结构对聚硅氧烷的硅氧碳键的抑制效果较好，进一步降低聚硅氧烷链段降解的可能性，提高聚碳酸酯材料在高温高湿环境下的稳定性。
优选的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和/或季戊四醇硬脂酸酯。
通过采用上述技术方案，抗氧剂选择长链酯类抗氧剂，对聚酯-聚硅氧烷共聚物和双酚A型聚碳酸酯的相容起到促进作用，进一步提高聚碳酸酯材料的韧性。
优选的，所述抗氧剂由β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和季戊四醇硬脂酸酯按照重量比2:1复配而成。
通过采用上述技术方案，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和季戊四醇硬脂酸酯在此重量比复配后，起到的抗氧化效果最佳，聚碳酸酯材料在高温高湿以及紫外线照射的使用环境下，仍然能够保持较好的机械性能，耐候耐老化性能最佳。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用聚酯-聚硅氧烷共聚物对双酚A型聚碳酸酯共混进行改性，聚酯-聚硅氧烷共聚物与双酚A型聚碳酸酯相容性较好，聚碳酸酯材料中引入的柔性链段能够改善双酚A型聚碳酸酯的应力分散性能，同时聚碳酸酯材料改性后具有较好的疏水性和耐化学性，聚碳酸酯材料在高温高湿环境下不易龟裂；抗氧化剂和聚酯-聚硅氧烷共聚物配合使用，聚碳酸酯材料热氧化和光氧化作用下不易降解，因此，聚碳酸酯材料在高温高湿以及紫外线作用下仍然保持较好的机械性能，具有优良的耐候耐老化性能。
2、本申请中的抗氧化剂优选采用长链酯类抗氧剂，能够进一步提高聚酯-聚硅氧烷共聚物和双酚A型聚碳酸酯的相容性，提高聚碳酸酯材料在高温高湿环境下的机械性能，改善聚碳酸酯材料的耐候耐老化性能。
具体实施方式
若无特殊说明，以下制备例、实施例和对比例中使用的原料均来源于下表：
表1.原料来源
聚酯-聚硅氧烷共聚物的制备例
制备例1
一种聚酯-聚硅氧烷共聚物，由按照如下制备步骤制得：
称取5g双酚A型不饱和聚酯3301(型号3301，数均分子量为800)和35g硬脂酸基聚二甲基硅氧烷(数均分子量2000)投入搅拌机内进行搅拌共混，搅拌转速为7200r/h，进行预混，得到混合物A；
将混合物A投入平行双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度为180℃，挤出后干燥除水，至聚酯-聚硅氧烷共聚物的水分≤0.2％，得到聚酯-聚硅氧烷共聚物。
制备例2-8
一种聚酯-聚硅氧烷共聚物，与制备例1的区别点在于：双酚A型不饱和聚酯和硬脂酸基聚二甲基硅氧烷的重量不同，具体重量如下表2所示。
表2.双酚A型不饱和聚酯和聚二甲基硅氧烷的重量
| 制备例 | 双酚A型不饱和聚酯/g | 聚二甲基硅氧烷/g |
| 制备例2 | 5 | 30 |
| 制备例3 | 5 | 25 |
| 制备例4 | 5 | 20 |
| 制备例5 | 5 | 15 |
| 制备例6 | 10 | 25 |
| 制备例7 | 10 | 20 |
| 制备例8 | 15 | 15 |
制备例9-12
一种聚酯-聚硅氧烷共聚物，与制备例6的区别点在于：制备例9中双酚A型不饱和聚酯的数均分子量为1000；制备例10中双酚A型不饱和聚酯的数均分子量为1500；制备例11中双酚A型不饱和聚酯的数均分子量为2000；制备例12中双酚A型不饱和聚酯的数均分子量为2500。上述不同数均分子量的双酚A型不饱和聚酯的型号均为3301。
制备例13-16
一种聚酯-聚硅氧烷共聚物，与制备例11的区别点在于：制备例13中硬脂酸基聚二甲基硅氧烷的数均分子量为2500；制备例14中硬脂酸基聚二甲基硅氧烷的数均分子量为3000；制备例15中硬脂酸基聚二甲基硅氧烷的数均分子量为3500；制备例16中硬脂酸基聚二甲基硅氧烷的数均分子量为4000。
实施例
实施例1
一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，由如下步骤制得：
称取100g PC-1100、20g由制备例1制得的聚酯-聚硅氧烷共聚物、2g亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯，投入搅拌机内进行搅拌共混，搅拌转速为9000r/h，
进行预混，得到混合物B；
将混合物B投入平行双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机中螺杆各区的温度设置分别为：一区温度230℃，二区温度230℃，三区温度245℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度250℃，八区温度245℃，九区温度250℃，机头温度255℃，主机转速为1200rpm，使用2#螺杆，水槽温度为60℃，切粒机转速为1500rpm，制得聚碳酸酯材料。
实施例2-9
一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，与实施例1的区别点在于：PC-1100、聚酯-聚硅氧烷共聚物和抗氧化剂的重量不同，各组分的具体重量如下表3所示。
表3.PC-1100、聚酯-聚硅氧烷共聚物和抗氧化剂的重量
实施例10-24
一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，在实施例9的基础上制得，与实施例9的区别点在于：聚酯-聚硅氧烷共聚物的来源不同，具体来源如下表4所示：
表4.聚酯-聚硅氧烷共聚物来源
实施例25-27
一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，在实施例23的基础上制得，与实施例23的区别点在于：抗氧剂的组成不同，具体组成如下表5所示。
表5.抗氧剂的组成
对比例
对比例1
一种聚碳酸酯材料，与实施例1的区别点在于：与实施例1的制备方法区别点在于：将聚酯-聚硅氧烷共聚物替换为等质量的硬脂酸基聚二甲基硅氧烷(数均分子量2000)。
对比例2
一种聚碳酸酯材料，与实施例1的区别点在于：将聚酯-聚硅氧烷共聚物替换为等质量的双酚A型不饱和聚酯(型号3301，数均分子量800)。
性能检测试验
检测方法
耐候性检测：
将实施例1-27和对比例1-2的聚碳酸酯材料制成规格为10cm×10cm×10cm的小型天线罩测试样品，将测试样品放置在氙灯老化试验箱内，按照如下条件进行处理后，进行性能检测：
A、静置2000h，样品架温度为30℃，相对湿度为10％；
B、氙灯照射2000h，弧光源波长为300nm，样品架温度为80℃，相对湿度为80％；
C、测试样品浸泡在四氯化碳溶剂中10min后，氙灯照射2000h，弧光源波长为300nm，样品架温度为30℃，相对湿度为10％。
聚碳酸酯材料的性能检测：
检测结果
实施例1-9的性能检测数据，具体检测结果如下表6所示：
表6.实施例1-9的性能检测结果
实施例10-27的性能检测数据，具体检测结果如下表7所示：
表7.实施例10-27的性能检测结果
对比例1-2的性能检测数据，具体检测结果如下表8所示：
表8.对比例1-2的性能检测结果
注释：A处理方式下的检测试样作为空白对照组，A处理方式和B处理方式作为对照，检测高热高湿以及紫外光环境下聚碳酸酯材料的耐候耐老化性能，A处理方式和C处理方式作为对照，检测四氯化碳溶剂作用以及紫外光环境下聚碳酸酯材料的耐候耐老化性能。
对A、B处理方式下测得的实施例1-27以及对比例1-2的机械性能进行分析：
结合实施例1和对比例1-2并结合表6、8可以看出，对比例1中直接使用硬脂酸基聚二甲基硅氧烷对双酚A型聚碳酸酯进行改性，经过B处理方式处理后，与空白对照试样相比，对比例1的拉伸强度下降30.7％，弯曲强度下降26.7％，缺口冲击强度下降30.7％，机械性能下降明显，证明硬脂酸基聚二甲基硅氧烷对双酚A型聚碳酸酯相容性差，聚碳酸酯材料改性效果不佳。
对比例2中双酚A型不饱和聚酯和聚碳酸酯共混改性，经过B处理方式处理后，与空白对照试样相比，对比例2的拉伸强度下降27.8％，弯曲强度下降29.7％，缺口冲击强度下降32.2％。
而实施例1经过B处理方式处理后，与空白对照试样相比，其拉伸强度下降23.1％，弯曲强度下降22.9％，缺口冲击强度下降13.0％，在高温高湿以及紫外线环境下其机械性测试效果较好，证明其在高温高湿以及紫外线环境下的耐候耐老化性能优良。
结合实施例1-9并结合表6可以看出，聚碳酸酯和聚酯-聚硅氧烷共聚物在重量比为150:30时共混改性能够具有较好的耐候耐老化性能。
结合实施例10-24并结合表7可以看出，聚酯-聚硅氧中嵌段共聚物中双酚A型不饱和聚酯的数均分子量为2000、硬脂酸基聚二甲基硅氧烷的数均分子量为3500时，聚酯-聚硅氧烷共聚物中双酚A结构对硅氧碳键断裂的抑制效果最佳，进一步改善聚碳酸酯材料的耐候耐老化性能。
结合实施例23、25-27并结合表8可以看出，长链酯类抗氧剂复配使用时，能够促进双酚A型聚碳酸酯和聚酯-聚硅氧烷共聚物的相容，进一步提高聚碳酸酯材料的耐候耐老化性能。
对A、C处理方式下测得的实施例1-27和对比例1-2的机械性能数据进行分析：
对比例1-2经过C处理方式处理后，其耐四氯化碳溶剂性能和紫外线的效果不佳，2000h后已粉碎开裂，机械性能无法测量，而实施例1-27经过相同的处理方式处理后仍然保持较好的机械强度，证明本申请的制得的聚碳酸酯材料在四氯化碳溶剂和紫外线照射的使用环境下具有优良的耐候耐老化性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，其特征在于：由包括如下重量份的原料制得：
双酚A型聚碳酸酯 100-200份
聚酯-聚硅氧烷共聚物 20-40份
抗氧化剂 2-6份；
所述聚酯-聚硅氧烷共聚物中由双酚A型不饱和聚酯和聚硅氧烷共聚而成；
所述聚酯-聚硅氧烷共聚物中双酚A型不饱和聚酯和聚硅氧烷的质量比为1:（2-3）。
2.根据权利要求1所述的一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，其特征在于：所述双酚A型聚碳酸酯和聚酯-聚硅氧烷共聚物的质量比为150:35。
3.根据权利要求1所述的一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，其特征在于：所述聚酯-聚硅氧烷共聚物中双酚A型不饱和聚酯和聚硅氧烷的质量比为1:2.5。
4.根据权利要求1所述的一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，其特征在于：所述双酚A型不饱和聚酯的数均分子量为1000-2000。
5.根据权利要求1所述的一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，其特征在于：所述聚硅氧烷的数均分子量为2500-3500。
6.根据权利要求1所述的一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，其特征在于：所述抗氧化剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯和/或季戊四醇硬脂酸酯。
7.根据权利要求6所述的一种用于5G基站的耐候耐老化聚碳酸酯材料，其特征在于：所述抗氧化剂由β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯和季戊四醇硬脂酸酯按照重量比2:1复配而成。
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