CN113527859B - 一种耐化学性聚碳酸酯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚碳酸酯领域，公开了一种耐化学性聚碳酸酯及其制备方法。该材料包括：聚碳酸酯树脂98.7‑99.8份，润滑剂0.1‑1份，抗氧剂0.1‑0.3份。本发明提供的一种耐化学性聚碳酸酯在聚碳酸酯树脂中加入润滑剂蒙旦蜡，大幅改善了聚碳酸酯的耐化学性。与现有技术相比，本发明组分简单，在提高了聚碳酸酯的耐化学性的同时保持了聚碳酸酯原有的透光性、力学性能和热性能。本发明提供的一种耐化学性聚碳酸酯制备工艺简单，价格低廉，实用性强，不仅能满足普通聚碳酸酯树脂在薄膜、板材及其改性材料等方面的应用要求，还可适用于需要表面喷涂和溶剂洗涤的医疗器械、电子电器和汽车领域。

Description

一种耐化学性聚碳酸酯及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚碳酸酯技术领域，具体涉及一种耐化学性聚碳酸酯及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯是一种热塑性工程塑料，具有吸水率低，重量轻，透明性高，耐热性好，耐寒性好和阻燃绝缘性好等特点，并以优异的抗冲击性、抗蠕变性和尺寸稳定性，广泛应用于光学、医疗器械、电子电器、包装材料、汽车工业和航空航天等领域。

聚碳酸酯由于具有高透明性、高光泽和高抗冲击性，是薄膜、手机外壳和医用器械等的首选材料，但由于其耐化学性差，在表面喷涂处理和酒精洗涤时，容易出现应力开裂的问题。针对该问题，CN109776783公布了一种耐候耐溶剂共聚聚碳酸酯制备方法，通过将碳酸酯、聚有机硅氧烷、聚酯共聚，获得了耐化学性、耐候性和低温冲击性优异的共聚聚碳酸酯；但该法合成工艺复杂，产品透明性未见报道，且生产成本高昂。CN112778740A公布了一种高灼热丝起燃温度的耐化学性聚碳酸酯复合材料及其制备方法，该法采用昂贵的PCTG提高了PC的耐化学性，透明性基本保持不变，但降低了PC的灼热丝起燃温度、热变形温度和冲击强度。CN111635624A公布了一种高流动性和耐化兼优的高透明PC/PBT合金及其制备方法，该合金虽然具有较高的透明性（透光率＞88%）和耐化学性，但PBT的加入大幅降低了PC的耐热性。

基于上述分析，一种耐化学性优异，且力学性能、热性能和透明性保持率高的聚碳酸酯是本行业急需的。

发明内容

针对上述耐化学聚碳酸酯力学性能差、耐热性差、透明性差和生产成本高的问题，本发明提供一种耐化学性聚碳酸酯，其目的在于：提高普通聚碳酸酯树脂的耐化学性的同时保持其原有的力学性能、热性能和透明性，以提高聚碳酸酯在薄膜、电子电器和医疗行业的应用范围。

为达到上述目的，本发明提供的第一个技术方案为：

一种耐化学性聚碳酸酯，按重量份计，包含：

聚碳酸酯树脂：98.7-99.8份；

润滑剂：0.1-1.0份；

抗氧剂：0.1-0.3份。

进一步地，所述聚碳酸酯树脂的熔体流动速率（MI）为8-15 g/10min。

进一步地，所述润滑剂为蒙旦蜡；优选为E蜡和/或OP蜡。

进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯抗氧剂。优选为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（1010）和/或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（168）。

本发明提供的第二个技术方案为：

一种耐化学性聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：

将聚碳酸酯、润滑剂和抗氧剂混合搅拌1-3分钟，得到混合料；以及

将混合料通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，经牵引、切粒，即得耐化学性聚碳酸酯。

进一步地，所述挤出机的温度为260-300 ℃。

本发明提供的第三个技术方案为：

耐化学性聚碳酸酯在薄膜、电子电器和医疗行业中的应用。

本发明提供的第四个技术方案为：

一种耐化学性聚碳酸酯耐化学性的表征方法，包括以下步骤：

将耐化学性聚碳酸酯加工成60mm×60mm×2mm的样片1；

将样片1于溶剂（天那水:乙醇=1:1）中浸泡10min后自然晾干，得到浸泡后的样片2；以及

将样片2于透光率/雾度测试仪下测试透光率和雾度，通过透光率和雾度数据化地表征聚碳酸酯的耐化学性。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明采用市售的1010和168做抗氧剂，消耗聚碳酸酯挤出加工过程中少量的氧气，防止聚碳酸酯被氧化降解。采用市售的E蜡或OP蜡作为润滑剂，提供聚碳酸酯的加工性，所得聚碳酸酯意外地具有优异的耐化学性。

2.本发明的耐化学性聚碳酸酯能有效提高聚碳酸酯的耐化学性，而不影响其原有的透明性、力学性能和热性能的效果。

3.本发明采用常规的双螺杆熔融挤出技术进行加工，所有原料易得，性能更加优异且成本低廉。

4.本发明的耐化学性聚碳酸酯的耐化学表征方法简单，还可快捷地通过数据来表征透明材料的耐化学性。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明第一实施方式提供了一种耐化学性聚碳酸酯，该耐化学性聚碳酸酯，按重量份计，包含：聚碳酸酯树脂：98.7-99.8份；润滑剂：0.1-1.0份；抗氧剂：0.1-0.3份。

需要说明的是，本发明第一实施方式中的润滑剂为蒙旦蜡，优选市售E蜡和/或OP蜡。现有技术中，润滑剂添加至聚碳酸酯或其他高分子材料的制备过程中，其主要作用原理是降低物料之间及物料与加工设备表面的摩擦力，所起到的效果是提高聚碳酸酯的加工流动性。但在本发明第一实施方式中，申请人通过在聚碳酸酯树脂中加入适量的润滑剂意外发现能够改善聚碳酸酯的耐化学性，通过加入抗氧化剂的消耗挤出加工过程中少量的氧气，防止聚碳酸酯被氧化降解。

其中，所述聚碳酸酯树脂的熔体流动速率（MI）为8-15 g/10min。

在一可选实施方式中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯抗氧剂。优选为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和/或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯；其中“四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯”在以下实例中又称为“1010”；“三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯”在以下实例中又称为“168”。

本发明第二实施方式中提供了一种耐化学性聚碳酸酯的制备方法，包含以下步骤：将聚碳酸酯、润滑剂和抗氧剂混合搅拌1-3分钟，得到混合料；以及将混合料通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，经牵引、切粒，即得耐化学性聚碳酸酯。其中，所述挤出机的温度为260-300 ℃。

本发明第三实施方式中提供了一种耐化学性聚碳酸酯的应用，此耐化学性聚碳酸酯可以应用于薄膜、电子电器和医疗行业。

本发明第四实施方式中提供了耐化学性聚碳酸酯耐化学性的表征方法，包括以下步骤：将耐化学性聚碳酸酯加工成60mm×60mm×2mm的样片1；将样片1于溶剂中浸泡10min后自然晾干，得到浸泡后的样片2；以及将样片2于透光率/雾度测试仪下测试透光率和雾度，通过透光率和雾度数据化地表征聚碳酸酯的耐化学性。

为更好地理解本发明提供的技术方案，下述以多个具体实例分别说明应用本发明上述实施方式提供的聚碳酸酯、制备方法具体过程、及其应用性能。

实施例1

聚碳酸酯树脂（MI=8 g/10min）：99.8份；

润滑剂：E蜡 0.1份；

抗氧剂：1010 0.1份。

制备方法为：

①按照重量比称取各组分，将称取的聚碳酸酯、润滑剂和抗氧剂在高速混合机中混合1分钟，得到混合料；

②混合料通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，经牵引、切粒，即得耐化学性聚碳酸酯。

挤出机的温度为280-300 ℃。

实施例2

聚碳酸酯树脂（MI=10 g/10min）：99.2份；

润滑剂：E蜡 0.5份；

抗氧剂：1010 0.1份，168 0.1份。

制备方法为：

①按照重量比称取各组分，将称取的聚碳酸酯、润滑剂和抗氧剂在高速混合机中混合2分钟，得到混合料；

②混合料通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，经牵引、切粒，即得耐化学性聚碳酸酯。

挤出机的温度为260-300 ℃。

实施例3

聚碳酸酯树脂（MI=15 g/10min）：98.7份；

润滑剂：E蜡 1份；

抗氧剂：1010 0.1份，168 0.2份。

制备方法为：

①按照重量比称取各组分，将称取的聚碳酸酯、润滑剂和抗氧剂在高速混合机中混合3分钟，得到混合料；

②混合料通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，经牵引、切粒，即得耐化学性聚碳酸酯。

挤出机的温度为260-280 ℃。

实施例4

聚碳酸酯树脂（MI=10 g/10min）：99.6份；

润滑剂：OP蜡 0.5份；

抗氧剂：1010 0.1份，168 0.1份。

制备方法为：

①按照重量比称取各组分，将称取的聚碳酸酯、润滑剂和抗氧剂在高速混合机中混合2分钟，得到混合料；

②混合料通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，经牵引、切粒，即得耐化学性聚碳酸酯。

挤出机的温度为260-300 ℃。

实施例5

聚碳酸酯树脂（MI=10 g/10min）：99.6份；

润滑剂：E蜡0.3份；OP蜡 0.2份；

抗氧剂：1010 0.1份，168 0.1份。

制备方法为：

①按照重量比称取各组分，将称取的聚碳酸酯、润滑剂和抗氧剂在高速混合机中混合2分钟，得到混合料；

②混合料通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，经牵引、切粒，即得耐化学性聚碳酸酯。

挤出机的温度为260-300 ℃。

对比例1

采用聚碳酸酯树脂和抗氧剂，未添加润滑剂。

聚碳酸酯树脂（MI=10 g/10min）：99.8份；

抗氧剂：1010 0.1份，168 0.1份；

制备方法为：

①按照重量比称取各组分，将称取的聚碳酸酯和抗氧剂在高速混合机中混合2分钟，得到混合料；

②混合料通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，经牵引、切粒，即得耐化学性聚碳酸酯。

挤出机的温度为260-300 ℃。

试验例1

对上述对比例和实施例1-5所得耐化学性聚碳酸酯产品进行性能测试：

[1]耐化学性的表征：通过透光率和雾度数据化地表征聚碳酸酯的耐化学性。按照GB/T 2410标准测试透光率和雾度，包括以下步骤：将耐化学性聚碳酸酯加工成60mm×60mm×2mm的样片1；将样片1于溶剂中浸泡10min后自然晾干，得到浸泡后的样片2；以及将样片2于透光率/雾度测试仪下测试透光率和雾度，通过透光率和雾度数据化地表征聚碳酸酯的耐化学性。

[2]按照GB/T 1040标准测试拉伸强度。

[3]按照GB/T 9341标准测试弯曲强度和弯曲模量。

[4]按照GB/T 1843标准测试缺口冲击强度。

[5]按照 ASTM D648标准测试热变形温度。

检测结果如表1：

表1

。

由表可见，对比例1未添加润滑剂，溶剂浸泡前后，材料的透光率下降了26.3%，雾度值上升了93.57%，说明材料被腐蚀严重，耐化学性差。实施例1-5加入了E蜡和/或OP蜡后，材料的透光率和热变形温度与对比例无明显差别，保持率较好。但该材料在溶剂浸泡前后透光率下降较少，最高为24.03%，且雾度值上升量可降低至53.62%，较对比例的93.57%下降了39.95%，由此可见，本发明的耐化学性聚碳酸酯的耐化学性优异。

综上所述，在不违背本发明创造的思想，对本发明的各种不同实施例进行任意组合，均应当视为本发明公开的内容；在本发明的技术构思范围内，对技术方案进行多种简单的变型及不同实施例进行的不违背本发明创造的思想的任意组合，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐化学性聚碳酸酯，其特征在于，按重量份计，包含：

聚碳酸酯树脂：98.7-99.8份；

蒙旦蜡：0.1-1.0份；

抗氧剂：0.1-0.3份；

其中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯抗氧剂。

2.如权利要求1所述的一种耐化学性聚碳酸酯，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂的熔体流动速率为8-15 g/10min。

3.如权利要求1所述的一种耐化学性聚碳酸酯，其特征在于，所述蒙旦蜡为E蜡和/或OP蜡。

4.一种如权利要求1~3任一所述的耐化学性聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将聚碳酸酯、润滑剂和抗氧剂混合搅拌1-3分钟，得到混合料；以及

将混合料通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，经牵引、切粒，即得耐化学性聚碳酸酯。

5.如权利要求4所述的一种耐化学性聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述挤出机的温度为260-300 ℃。

6.一种采用如权利要求4或5所述的制备方法制得的耐化学性聚碳酸酯。

7.一种如权利要求1~3或6任一所述的耐化学性聚碳酸酯在薄膜、电子电器和医疗行业中的应用。

8.一种如权利要求1~3或6任一所述的耐化学性聚碳酸酯耐化学性的表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

将耐化学性聚碳酸酯加工成60mm×60mm×2mm的样片1；

将样片1于溶剂中浸泡10min后自然晾干，得到浸泡后的样片2；以及

将样片2于透光率/雾度测试仪下测试透光率和雾度，通过透光率和雾度数据化地表征聚碳酸酯的耐化学性。