CN113930061A - 一种pc/pbt组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PC/PBT组合物及其制备方法，涉及高分子改性技术领域。本发明提供了一种PC/PBT组合物，包括以下重量份的组分：聚碳酸酯40‑60份、PBT树脂30‑50份和一步料；所述一步料包含以下重量份的组分：有机酸0.5‑3份、金属氧化物0.3‑1.5份、增韧剂3‑12份；所述金属氧化物为二价金属氧化物、三价金属氧化物中的至少一种。本发明的一步料，与聚碳酸酯、PBT树脂按比例混合，制备得到最终PC/PBT组合物，在一定程度上提高组合物的耐溶剂性能、韧性、可加工性。

Description

一种PC/PBT组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子改性技术领域，尤其是一种PC/PBT组合物及其制备方法。
背景技术
PC是一种具有优良物理机械性能的热塑性工程塑料，其透明性和阻燃性优良，具有广阔的应用领域；但由于聚碳酸酯分子链刚性大，熔体粘度高，易产生应力开裂，抗溶剂性差，高温下遇水易分解等缺点，在一定程度上限制了其使用范围。一般通过改性技术，选择合适的PBT种类能降低材料的内应力，但是这会牺牲材料的韧性；需要添加冲击改善剂来改善材料的韧性；但是PC和PBT分子链中存在酯基结构，在挤出造粒过程中，会发生剧烈的酯交换反应，这个对于材料的性能的稳定性是极其负面的作用。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种PC/PBT组合物及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种PC/PBT组合物，包括以下重量份的组分：聚碳酸酯40-60份、PBT树脂30-50份和一步料；所述一步料包含以下重量份的组分：有机酸0.5-3份、金属氧化物0.3-1.5份、增韧剂3-12份；所述金属氧化物为二价金属氧化物、三价金属氧化物中的至少一种。
优选地，所述一步料的重量份为3.8-16.5份。
本申请发明人在实际实验过程中发现，通过一步料的生产，可以很大程度上降低增韧剂，有机酸和金属氧化物中的含有的小分子物质，避免这几个组分中含有的小分子物质在后续混合挤出过程中对于聚碳酸酯、PBT树脂分子链的损伤。同时在一步料生产过程中，多元酸能和氧化物可能发生化学反应，生产的金属盐对于后续聚碳酸酯、PBT树脂有一定稳定作用。本发明的一步料，与聚碳酸酯、PBT树脂按比例混合，制备得到最终PC/PBT组合物，在一定程度上提高组合物的耐溶剂性能、韧性、可加工性。
聚碳酸酯、PBT树脂的分子链端基上存在羟基和羧基结构，在挤出机高温作用下极易产品酯交换反应，造成性能的波动。通过一步料生产，其中有机酸和金属氧化物的稳定作用，可以抑制酯交换反应的发生，同时金属氧化物的异相成核作用，可以在很大程度上加快PBT的成核作用，从而提高其可加工性。
本申请发明人在实际实验过程中发现，增韧剂过多会造成材料的加工性能下降，另外会造成外观的缺陷(例如有料花、分层和发白等)；增韧剂过少，达不到有效的增韧效果；金属氧化物或多元酸过少的话，达不到形成有效网络结构的效果。
优选地，所述一步料包含以下重量份的组分：有机酸1-2份、金属氧化物0.5-1份、增韧剂5-10份。本申请发明人在实际实验过程中发现，在上述重量份选择下，制备得到的组合物的性能更佳。金属氧化添加过多，会由于其碱性导致聚碳酸酯的剧烈降解；同时有机酸加入过多的话，对于PC/PBT组合物的韧性有负面影响。
优选地，所述有机酸为一元酸、碳数为2-20的多元酸中的至少一种；进一步优选地，所述有机酸为山梨酸、衣康酸中的至少一种。
优选地，所述金属氧化物为氧化锌、氧化镁、氧化铁、氧化铝中的至少一种。本申请发明人在实际实验过程中发现，由于金属氧化物的存在，其可以和多元酸，PBT或PC的端羧基反应，生成金属盐，可以在混合体系中起到物理交联点的作用，这种结构在组合物中可以起到动态吸收和释放能量的作用，可以降低体系的内应力，在一定程度上提高材料的耐溶剂性能。
优选地，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率为3-30g/10min，进一步优选地，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率为3-10g/10min。所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用1.2kg重量并在300℃的温度测量。本申请发明人在实际实验过程中发现，聚碳酸酯熔体质量流动速率在上述选择下，制备得到的PC/PBT组合物的性能更好。
优选地，所述PBT树脂的特性粘度为0.8dl/g-1.3dl/g；所述PBT树脂的特性粘度的测试标准为GB/T 14190-2008。本申请发明人在实际实验过程中发现，PBT树脂的粘度太低会造成材料的韧性偏低，PBT树脂的粘度太高会影响材料的加工性能。
优选地，所述的PC/PBT组合物，还包括以下重量份的组分：抗氧剂0.2-0.6份和润滑剂0.2-0.6份。
进一步优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述润滑剂为硅酮类润滑剂，酯类润滑剂，酰胺类润滑剂中的至少一种---。
优选地，所述增韧剂为辛烯-乙烯共聚物接枝马来酸酐POE-MAH、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物MBS、核为有机硅/丙烯酸，壳为甲基丙烯酸甲酯的核壳结构的硅系增韧剂、乙烯-丙烯酸丁酯-缩水甘油酯EXA、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EMA中的至少一种。
此外，本发明还提供了所述的PC/PBT组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将增韧剂、有机酸、金属氧化物按比例混合，选用挤出机熔融挤出、造粒后得到一步料；
(2)将步骤(1)中制备得到的一步料烘干后，和聚碳酸酯、PBT树脂、抗氧剂、润滑剂按比例混合，选用挤出机熔融挤出、造粒后得到PC/PBT组合物。
优选地，所述步骤(1)中，熔融挤出的条件为：一区温度160-190℃，二区温度170-200℃，三区温度170-210℃，四区温度170-220℃，五区温度170-220℃，六区温度170-220℃，七区温度170-220℃，八区温度170-220℃，九区温度170-220℃，十区温度170-220℃，十一区温度170-220℃，十二区温度170-220℃，主机转速250-600转/分钟；螺杆长径比为48:1。
优选地，所述步骤(2)中，所述熔融挤出的条件为：一区温度180-210℃，二区温度200-240℃，三区温度200-250℃，四区温度200-260℃，五区温度200-260℃，六区温度200-260℃，七区温度200-260℃，八区温度200-260℃，九区温度200-260℃，十区温度200-260℃，主机转速250-600转/分钟；螺杆长径比为40:1。
进一步地，本发明提供了所述的PC/PBT组合物在工业开关、电子电器、新能源充电桩领域的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明通过一步料的生产，可以很大程度上降低增韧剂，有机酸和金属氧化物中的含有的小分子物质，避免这几个组分中含有的小分子物质在后续混合挤出过程中对于聚碳酸酯、PBT树脂分子链的损伤。同时在一步料生产过程中，有机酸能和氧化物可能发生化学反应，生产的金属盐对于后续聚碳酸酯、PBT树脂有一定稳定作用。本发明的一步料，与聚碳酸酯、PBT树脂按比例混合，制备得到最终PC/PBT组合物，在一定程度上提高组合物的耐溶剂性能、韧性、可加工性。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
现对实施例及对比例所用原料做如下说明，但不限于这些材料：
聚碳酸酯1：型号H3000F，厂家三菱，熔体质量流动速率30g/10min，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用1.2kg重量并在300℃的温度测量；
聚碳酸酯2：型号S2000F，厂家三菱，熔体质量流动速率10g/10min，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用1.2kg重量并在300℃的温度测量；
聚碳酸酯3：型号1300 03NP，厂家LG，熔体质量流动速率3g/10min，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用1.2kg重量并在300℃的温度测量；
聚碳酸酯4：型号FN1500，厂家出光，熔体质量流动速率50g/10min，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用1.2kg重量并在300℃的温度测量；
PBT树脂1：型号PBT GX112，厂家仪征化纤，特性粘度为0.8dl/g；
PBT树脂2：型号-PBT GX121，厂家仪征化纤，特性粘度为1.0dl/g；
PBT树脂3：型号PBT GX234，厂家仪征化纤，特性粘度为1.26dl/g；
PBT树脂4：型号PBT GX111，厂家仪征化纤，特性粘度为0.7dl/g；
有机酸：
衣康酸：分子式C5H6O4，市售；
山梨酸：分子式C6H8O2，市售；
草酸：分子式C2H2O4，市售；
癸二酸：分子式C10H18O4，市售；
金属氧化物：
二价金属氧化物：氧化锌，市售；
三价金属氧化物：氧化铁，市售；
氧化锰、氧化钠，市售；
增韧剂：具有核壳结构的硅系增韧剂，型号S-2001，市售；
抗氧剂：抗氧剂1：受阻酚类抗氧剂1010(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)，市售；抗氧剂2：亚磷酸酯类抗氧剂168(三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)，市售；
润滑剂：酯类润滑剂，型号GLYCOLUBE-P，市售；
实施例1-17和对比例1-8
表1组分及重量份选择
Figure BDA0003321556240000061
Figure BDA0003321556240000071
表2组分和重量份选择
Figure BDA0003321556240000072
表3组分及重量份选择
Figure BDA0003321556240000081
实施例1-17及对比例1-7的PC/PBT组合物的组分及重量份选择如表1、表2、表3所示，其中，实施例1-17及对比例1-7的PC/PBT组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将增韧剂、有机酸、金属氧化物按比例混合，选用挤出机熔融挤出、造粒后得到一步料；所述熔融挤出的条件为：一区温度160-190℃，二区温度170-200℃，三区温度170-210℃，四区温度170-220℃，五区温度170-220℃，六区温度170-220℃，七区温度170-220℃，八区温度170-220℃，九区温度170-220℃，十区温度170-220℃，十一区温度170-220℃，十二区温度170-220℃，主机转速250-600转/分钟；螺杆长径比为48:1；
(2)将步骤(1)中制备得到的一步料烘干后，和聚碳酸酯、PBT树脂、抗氧剂、润滑剂按比例混合，选用挤出机熔融挤出、造粒后得到PC/PBT组合物；所述熔融挤出的条件为：一区温度180-210℃，二区温度200-240℃，三区温度200-250℃，四区温度200-260℃，五区温度200-260℃，六区温度200-260℃，七区温度200-260℃，八区温度200-260℃，九区温度200-260℃，十区温度200-260℃，主机转速250-600转/分钟；螺杆长径比为40:1。
对比例8
对比例8与实施例1相比，组分及重量份完全相同，但是对比例8不先制备一步料，对比例8的制备方法为：将各组分按比例混合均匀，选用挤出机熔融挤出、造粒后得到PC/PBT组合物；所述熔融挤出的条件为：一区温度180-210℃，二区温度200-240℃，三区温度200-250℃，四区温度200-260℃，五区温度200-260℃，六区温度200-260℃，七区温度200-260℃，八区温度200-260℃，九区温度200-260℃，十区温度200-260℃，主机转速250-600转/分钟；螺杆长径比为40:1。
性能测试
将实施例1-17及对比例1-8制备的PC/PBT组合物进行相关性能测试，具体测试方法如下：
(1)耐溶剂测试：应力评价方法为：(a)以ISO-527-2012为标准制备的样条，通过夹具，将样条夹好；(b)使样条保持1.5％的曲率，涂覆溶剂，每10min涂一次，1小时后观察样条表面的情况；
+表示耐溶剂，越多表明耐溶剂效果越好；-表示不耐溶剂(+++代表样条无变化，++代表有微裂纹，+代表有裂缝，-代表样条断裂)；
(2)悬臂梁缺口冲击强度：按照标准ASTM D256-2010方法进行测试，在Zwick电子万能试验机上测试；
测试结果如下表4、表5所示；
表4
Figure BDA0003321556240000091
Figure BDA0003321556240000101
表5
Figure BDA0003321556240000102
由实施例12-14可知，本发明的一步料，与聚碳酸酯、PBT树脂按比例混合，制备得到最终PC/PBT组合物，在一定程度上提高组合物的耐溶剂性能、韧性、可加工性。实施例15-17、对比例3-5对比可知，一步料的重量份对最终PC/PBT组合物的耐溶剂性能、韧性有一定的影响。一步料包含以下重量份的组分：有机酸1-2份、金属氧化物0.5-1份、增韧剂5-10份时，PC/PBT组合物的耐溶剂性能、韧性较佳。一步料重量份不在本发明保护范围内时，耐溶剂性能、韧性均有不同程度的下降。
由实施例1-4对比可知，聚碳酸酯的熔体质量流动速率对最终PC/PBT组合物的耐溶剂性能、韧性有一定的影响。聚碳酸酯的熔体质量流动速率为3-30g/10min时，PC/PBT组合物的耐溶剂性能、韧性较佳。
由实施例5-7对比可知，PBT树脂的特性粘度对最终PC/PBT组合物的耐溶剂性能、韧性有一定的影响。PBT树脂的特性粘度为0.8dl/g-1.3dl/g时，PC/PBT组合物的耐溶剂性能、韧性较佳。
由实施例8-10对比可知，有机酸的选择对最终PC/PBT组合物的耐溶剂性能、韧性也有一定的影响。有机酸为衣康酸、山梨酸时，PC/PBT组合物的耐溶剂性能、韧性较佳。草酸、癸二酸的效果略差。可能与分子链中存在不饱和键有一定的关系。
由实施例11、实施例1、对比例1-2对比可知，金属氧化物为二价金属氧化物、三价金属氧化物中的至少一种时，PC/PBT组合物的耐溶剂性能、韧性较佳。不采用二价、三价金属氧化物时，PC/PBT组合物的耐溶剂性能、韧性均下降明显，且外观会出现料花。
由实施例1、对比例6-7对比可知，本发明不含有机酸或者金属氧化物时，耐溶剂性能、韧性均有不同程度的下降。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种PC/PBT组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚碳酸酯40-60份、PBT树脂30-50份和一步料；所述一步料包含以下重量份的组分：有机酸0.5-3份、金属氧化物0.3-1.5份、增韧剂3-12份；所述金属氧化物为二价金属氧化物、三价金属氧化物中的至少一种。
2.如权利要求1所述的PC/PBT组合物，其特征在于，所述一步料包含以下重量份的组分：有机酸1-2份、金属氧化物0.5-1份、增韧剂5-10份。
3.如权利要求1所述的PC/PBT组合物，其特征在于，所述有机酸为一元酸、碳数为2-10的多元酸中的至少一种；进一步优选地，所述有机酸为山梨酸、衣康酸中的至少一种。
4.如权利要求1所述的PC/PBT组合物，其特征在于，所述金属氧化物为氧化锌、氧化镁、氧化铁、氧化铝中的至少一种。
5.如权利要求1所述的PC/PBT组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率为3-30g/10min，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用1.2kg重量并在300℃的温度测量。
6.如权利要求1所述的PC/PBT组合物，其特征在于，所述PBT树脂的特性粘度为0.8dl/g-1.3dl/g。
7.如权利要求1所述的PC/PBT组合物，其特征在于，还包括以下重量份的组分：抗氧剂0.2-0.6份和润滑剂0.2-0.6份。
8.如权利要求7所述的PC/PBT组合物，其特征在于，所述增韧剂为辛烯-乙烯共聚物接枝马来酸酐、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、核为有机硅/丙烯酸，壳为甲基丙烯酸甲酯的核壳结构的硅系增韧剂、乙烯-丙烯酸丁酯-缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的至少一种。
9.如权利要求1-8任一项所述的PC/PBT组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将增韧剂、有机酸、金属氧化物按比例混合，选用挤出机熔融挤出、造粒后得到一步料；
(2)将步骤(1)中制备得到的一步料烘干后，和聚碳酸酯、PBT树脂、抗氧剂、润滑剂按比例混合，选用挤出机熔融挤出、造粒后得到PC/PBT组合物。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的PC/PBT组合物在工业开关、电子电器、新能源充电桩领域的应用。
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