CN114015224A - 一种透明耐化学容器壳体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透明耐化学容器壳体及其制备方法，该透明耐化学容器壳体包括：50份‑70份的聚碳酸脂、10份‑30份硅氧烷接枝聚碳酸酯、1份‑5份的乙烯与α‑烯烃共聚物、1份‑2份的润滑剂、1份‑2份的抗氧剂和1份‑2份耐老化剂，通过聚碳酸脂、硅氧烷接枝聚碳酸酯和乙烯与α‑烯烃共聚物进行复配，制备得到的容器壳体兼顾高抗冲、高透明和低雾度的同时，还具有良好的耐化学性能和耐磨性能，能够满足在扫地机器人上储液桶壳体的应用。

Description

一种透明耐化学容器壳体及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种透明耐化学容器壳体及其制备方法。

背景技术

近年来，智能小家电市场增长势头强劲，在传统小家电行业亟需转型以及消费者对智能化产品需求日益增长的推动下，小家电行业正朝着智能化方向发展，智能扫地机器人作为智能小家电的一种，市场销量快速增长。

随着洗扫一体式机器人的快速发展，其中储液桶对材料耐化学性能的要求越来越高。目前市场上常用的耐化学ABS材料的韧性不足，在扫地机器人碰撞障碍物的情况下容易损坏储液桶，抗冲击性强的PP材料则透明度较差，不适用观察储液桶内的液体储存量。

发明内容

基于此，有必要提供一种透明耐化学容器壳体及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种透明耐化学容器壳体，以质量计，包括以下份数的组分：

在一个实施例中，所述聚碳酸酯为中粘度的聚碳酸酯。

在一个实施例中，所述硅氧烷接枝聚碳酸酯为4-9wt％硅含量的氧烷接枝聚碳酸酯。

在一个实施例中，所述聚碳酸酯的重量份数为50份-60份。

在一个实施例中，所述硅氧烷接枝聚碳酸酯的重量份数为15份-25份。

在一个实施例中，还包括：5份-10份的增强材料，所述增强材料为PETG。

在一个实施例中，所述透明耐化学容器壳体为扫地机器人的储液桶。

在一个实施例中，所述乙烯与α-烯烃共聚物的运动粘度为1000-2000mm²/s。

在一个实施例中，所述抗氧剂为芳香胺类抗氧剂、硫醚类抗氧剂和立体受阻酚类抗氧剂的一种或多种。

本发明还提供一种透明耐化学容器壳体的制备方法，包括以下步骤：

按质量份提供50份-70份的聚碳酸脂、10份-30份硅氧烷接枝聚碳酸酯、1份-5份的乙烯与α-烯烃共聚物、1份-2份的润滑剂、1份-2份的抗氧剂、1份-2份耐老化剂和5份-10份的增强材料，进行搅拌得到混合料；

将所述混合料加入至注塑机中，注塑得到容器壳体。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种透明耐化学容器壳体，通过聚碳酸脂、硅氧烷接枝聚碳酸酯和乙烯与α-烯烃共聚物进行复配，制备得到的容器壳体兼顾高抗冲、高透明和低雾度的同时，还具有良好的耐化学性能和耐磨性能，能够满足在扫地机器人上储液桶壳体的应用。

进一步地，通过增加PETG作为增强材料，使得透明耐化学容器壳体具有优秀的弯曲强度和缺口冲击强度，配合硅氧烷接枝聚碳酸酯的耐高温性能，两种组分性能互补，具有优异的耐高低温性能，且能够优于现有容器壳体的拉伸强度、弯曲强度和抗冲击强度，同时可直接加工塑型成扫地机器人的储液桶，简化了工艺，使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一个实施例的一种透明耐化学容器壳体的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一个实施例中，一种透明耐化学容器壳体，以质量计，包括以下份数的组分：

在本实施例中，聚碳酸酯是非结晶性工程塑料，具有良好的抗冲击性能，且表面光泽度高、透明性好的特点，但单一的聚碳酸酯的耐化学性能较差，硅氧烷接枝聚碳酸酯是通过聚二甲基硅氧烷与聚碳酸酯共聚而成，引入了有机硅基团，增加了结构单元的长度，降低了苯环的刚性，增加了分子链的柔顺性，耐水解性好，且具有良好的耐高低温和耐化学性能，对热和化学试剂稳定，乙烯与α-烯烃共聚物具有优良的模塑性，且能够制成透明度和机械强度优良的模塑制品，选用的所述乙烯与α-烯烃共聚物的运动粘度为1000-2000mm²/s，在能较好保持制品透明度的同时，还能够与其他物质相互作用起到增韧的效果，能够提高制品的耐磨性能。这样，通过聚碳酸脂、硅氧烷接枝聚碳酸酯和乙烯与α-烯烃共聚物进行复配，使得制备得到的容器壳体兼顾高抗冲、高透明和低雾度的同时，还具有良好的耐化学性能和耐磨性能，能够满足在扫地机器人上储液桶壳体的应用。

在一个实施例中，所述透明耐化学容器壳体为扫地机器人的储液桶，高抗冲的储液桶能够避免扫地机器人碰撞障碍物的情况下损坏储液桶，高透明的储液桶还能够有效观察内部液体储存量，同时良好的耐化学性能能够很好得地容纳清洁液。

为了进一步提高容器壳体的抗冲击性能和透明性能，在一个实施例中，所述聚碳酸酯为中粘度的聚碳酸酯，所述硅氧烷接枝聚碳酸酯为4-9wt％硅含量的氧烷接枝聚碳酸酯，两者之间能够更好地进行相容，聚碳酸酯的分子链中的含有大量的苯环，分子链运动困难，加工后部分未完全解取向的分子链有回归自然状态的趋势，内部残存有大量的应力，缺口易应力开裂，随着硅含量的增加，聚碳酸酯的缺口冲击强度和断裂伸长呈现先上升后下降的趋势，其中，在硅含量为5％时，聚碳酸酯的断裂伸长率和缺口冲击强度可以达到最大值，硅氧烷接枝聚碳酸酯吸收冲击能的方式分为树脂变形和裂纹扩展至断裂、Si-O-Si键抽出以及Si-O-Si键断裂三种模式，不同模式在冲击载荷作用下的变形能力具有差异，聚碳酸酯较大的变形会导致沿Si-O-Si键的弯曲方向产生间隙，这样，不仅能够将使Si-O-Si键抽出时吸收的能量减小，另一方面则降低了Si-O-Si键断裂的可能性，即相当于增加了Si-O-Si键的临界断裂长度。当硅含量小于5％时，聚碳酸酯变形在复合材料缺口冲击强度中的贡献占主导地位，而当硅含量高于5％时，聚碳酸酯含量减少，导致Si-O-Si键从树脂中抽出更加容易。另外，Si-O-Si键的端部是裂纹增长的引发点，当硅含量达到一定程度后，继续增加其含量，将会降低材料的冲击强度和断裂伸长率。

在一个较优的实施例中，所述聚碳酸酯的重量份数为50份-60份，所述硅氧烷接枝聚碳酸酯的重量份数为15份-25份。具体地，聚碳酸酯与硅氧烷接枝聚碳酸酯复配具有显著的增强作用，15份-25份的硅氧烷接枝聚碳酸酯与50份-60份的聚碳酸酯的相容性较好，能够在均匀分散，当外界弯曲应力施加在复合材料上时，Si-O-Si键在聚碳酸酯中能够承受较多的弯曲应力作用，使复合材料抵抗外界弯曲变形应力的能力增强，所以其热变形温度升高，但随着硅氧烷接枝聚碳酸酯含量的增多，Si-O-Si键在聚碳酸酯体系中的分散效果会受到一定的影响，所以随着Si-O-Si键的含量的增多，抵抗外界弯曲变形应力的能力减弱，热变形温度的下降。

在一个实施例中，所述透明耐化学容器壳体还包括：5份-10份的增强材料，所述增强材料为PETG。具体地，PETG(ethylene terephthalateco-1，4-cylclo-hexylenedimethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯)，PETG具有优秀的机械性能和加工性能，它具有突出的韧性和高抗冲击强度，其韧性比通用PMMA坚韧15-20倍，比抗冲改性的PMMA坚韧5-10倍，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，通过增加PETG作为增强材料，使得制备得到的透明耐化学容器壳体具有优秀的弯曲强度和缺口冲击强度，同时具有良好的透光性，配合硅氧烷接枝聚碳酸酯的耐高温性能，两种组分性能互补，能够得到韧性好、缺口抗冲击性好、耐高低温性好和高透光率的容器壳体，耐化学性能更佳，且其优于现有容器壳体的拉伸强度、弯曲强度和抗冲击强度，综合性能优于现有的现有容器壳体，同时可直接加工塑型成扫地机器人的储液桶，简化了工艺，提高了成品率，使用寿命长，无毒环保。

在本实施例中，聚碳酸酯的含量过多，加工后内部会存在较多的应力，使得透明耐化学容器壳体的缺口冲击强度会明显下降，聚碳酸酯的含量过少则使得Si-O-Si键在聚碳酸酯体系中的分散效果会受到一定的影响，导致Si-O-Si键从树脂中抽出更加容易，硅氧烷接枝聚碳酸酯含量过高，会相应导致抵抗外界弯曲变形应力的能力减弱，热变形温度的下降，硅氧烷接枝聚碳酸酯含量过少，则使得透明耐化学容器壳体的耐化学性能下降，同时热变形温度也会相应下降，PETG含量过多则会使得透明耐化学容器壳体的耐热性能下降，PETG含量过少，则导致透明耐化学容器壳体的加工性能降低，本发明通过采用50份-70份的聚碳酸脂、10份-30份硅氧烷接枝聚碳酸酯和5份-10份的增强材料，使得透明耐化学容器壳体具有优秀的弯曲强度、缺口冲击强度和耐高低温性能，同时可直接加工塑型成扫地机器人的储液桶，简化了工艺，使用寿命长。在一个较优的实施例中，所述聚碳酸酯的重量份数为50份-60份，所述硅氧烷接枝聚碳酸酯的重量份数为15份-25份。

在一个实施例中，所述润滑剂为1076硬脂酸类，蜡类、油酰胺、硅油中的一种或多种，所述抗氧剂为芳香胺类抗氧剂、硫醚类抗氧剂和立体受阻酚类抗氧剂的一种或多种。例如，示例性的抗氧剂包括：三(壬基苯基)亚磷酸酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、对甲酚或二环戊二烯的丁化反应产物、二硬脂基硫代丙酸酯、二月桂基硫代丙酸酯、双十三烷基硫代二丙酸酯、十八烷基-3(3，5-二叔丁基-4_羟苯基)丙酸酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸的酰胺，或者含至少一种上述抗氧剂的组合。耐老化剂可以为苯并三唑类，例如2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或类似物，或着含至少一种上述耐老化剂的组合，耐老化剂与抗氧剂复配使用可以有效减缓塑料的老化，使得制品长期曝置于光和热中仍可保持原有透明度或色泽。

本发明还提供一种透明耐化学容器壳体的制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：

步骤110，按质量份提供50份-70份的聚碳酸脂、10份-30份硅氧烷接枝聚碳酸酯、1份-5份的乙烯与α-烯烃共聚物、1份-2份的润滑剂、1份-2份的抗氧剂、1份-2份耐老化剂和5份-10份的增强材料，进行搅拌得到混合料。

具体地，将各组分加入到高速混合机中，在转速为200rpm的条件下混合1-2min，在转速为400rpm的条件下混合1min，得到混合料。

步骤120，将所述混合料加入至注塑机中，注塑得到容器壳体。

具体地，将所述混合料加入至注塑机中之前，还包括将混合料进行挤出造粒，通过将混合料加入到双螺杆挤出机主喂料，挤出造粒得到粒料，其中，挤出温度设置为一区100-120℃，二区180-200℃，三区200-220℃，四区230-250℃，五区230-250℃，六区240-260℃，七区240-260℃，八区240-260℃，九区240-260℃和机头240-260℃，然后干燥得到混合料的粒料，加入注塑机后，注塑温度设置一区240-250℃，二区250-260℃，三区260-270℃和射嘴260-280℃。

需要说明的是，通过按比例将聚碳酸脂、硅氧烷接枝聚碳酸酯、润滑剂、抗氧剂、耐老化剂和增强材料，进行搅拌混合均匀后造粒，再加入注塑机中进行熔融挤出注塑，从而得到该容器壳体，制备工艺简单，制备得到的容器壳体兼顾高抗冲、高透明和低雾度的同时，还具有良好的耐化学性能和耐磨性能，能够满足在扫地机器人上储液桶壳体的应用。

下面为具体实施例部分。

实施例1

本实施例中，一种透明耐化学容器壳体，以质量计，包括以下份数的组分：50份聚碳酸脂、10份硅氧烷接枝聚碳酸酯、1份乙烯与α-烯烃共聚物、1份润滑剂、1份抗氧剂和1份耐老化剂。

本实施例提供的透明耐化学容器壳体的制备方法，包括如下步骤：

按质量份提供50份聚碳酸脂、10份硅氧烷接枝聚碳酸酯、1份乙烯与α-烯烃共聚物、1份润滑剂、1份抗氧剂和1份耐老化剂，进行搅拌得到混合料；

将所述混合料加入至注塑机中，注塑得到容器壳体。

实施例2

本实施例中，一种透明耐化学容器壳体，以质量计，包括以下份数的组分：60份聚碳酸脂、20份硅氧烷接枝聚碳酸酯、3份乙烯与α-烯烃共聚物、2份润滑剂、2份抗氧剂和2份耐老化剂。

本实施例提供的透明耐化学容器壳体的制备方法，包括如下步骤：

按质量份提供60份聚碳酸脂、20份硅氧烷接枝聚碳酸酯、3份乙烯与α-烯烃共聚物、2份润滑剂、2份抗氧剂和2份耐老化剂，进行搅拌得到混合料；

将所述混合料加入至注塑机中，注塑得到容器壳体。

实施例3

本实施例中，一种透明耐化学容器壳体，以质量计，包括以下份数的组分：70份聚碳酸脂、30份硅氧烷接枝聚碳酸酯、5份乙烯与α-烯烃共聚物、2份润滑剂、2份抗氧剂和2份耐老化剂。

本实施例提供的透明耐化学容器壳体的制备方法，包括如下步骤：

按质量份提供70份聚碳酸脂、30份硅氧烷接枝聚碳酸酯、5份乙烯与α-烯烃共聚物、2份润滑剂、2份抗氧剂和2份耐老化剂，进行搅拌得到混合料；

将所述混合料加入至注塑机中，注塑得到容器壳体。

实施例4

本实施例中，一种透明耐化学容器壳体，以质量计，包括以下份数的组分：60份聚碳酸脂、20份硅氧烷接枝聚碳酸酯、3份乙烯与α-烯烃共聚物、5份增强材料、2份润滑剂、2份抗氧剂和2份耐老化剂。

本实施例提供的透明耐化学容器壳体的制备方法，包括如下步骤：

按质量份提供60份聚碳酸脂、20份硅氧烷接枝聚碳酸酯、3份乙烯与α-烯烃共聚物、5份增强材料、2份润滑剂、2份抗氧剂和2份耐老化剂，进行搅拌得到混合料；

将所述混合料加入至注塑机中，注塑得到容器壳体。

实施例5

本实施例中，一种透明耐化学容器壳体，以质量计，包括以下份数的组分：60份聚碳酸脂、20份硅氧烷接枝聚碳酸酯、3份乙烯与α-烯烃共聚物、10份增强材料、2份润滑剂、2份抗氧剂和2份耐老化剂。

本实施例提供的透明耐化学容器壳体的制备方法，包括如下步骤：

按质量份提供60份聚碳酸脂、20份硅氧烷接枝聚碳酸酯、3份乙烯与α-烯烃共聚物、10份增强材料、2份润滑剂、2份抗氧剂和2份耐老化剂，进行搅拌得到混合料；

将所述混合料加入至注塑机中，注塑得到容器壳体。

对比例1

本实施例中，一种容器壳体，以质量计，包括以下份数的组分：105份聚碳酸酯、2份润滑剂、2份抗氧剂和2份耐老化剂。

本实施例提供的容器壳体的制备方法，包括如下步骤：

按质量份提供105份的聚碳酸脂、2份的润滑剂、2份的抗氧剂和2份耐老化剂，进行搅拌得到混合料；

将所述混合料加入至注塑机中，注塑得到容器壳体。

对比例2

本实施例中，一种容器壳体，以质量计，包括以下份数的组分：105份硅氧烷接枝聚碳酸酯、2份润滑剂、2份抗氧剂和2份耐老化剂。

本实施例提供的容器壳体的制备方法，包括如下步骤：

按质量份提供105份硅氧烷接枝聚碳酸酯、2份的润滑剂、2份的抗氧剂和2份耐老化剂，进行搅拌得到混合料；

将所述混合料加入至注塑机中，注塑得到容器壳体。

对比例3

本实施例中，一种容器壳体，以质量计，包括以下份数的组分：105份聚碳酸酯、10份增强材料、3份乙烯与α-烯烃共聚物、2份润滑剂、2份抗氧剂和2份耐老化剂。

本实施例提供的容器壳体的制备方法，包括如下步骤：

按质量份提供105份聚碳酸酯、10份增强材料、2份的润滑剂、2份的抗氧剂和2份耐老化剂，进行搅拌得到混合料；

将所述混合料加入至注塑机中，注塑得到容器壳体。

性能测试：

缺口冲击强度测试方法：ASTM D256-2010，测定透明耐化学容器壳体挨左摆锤冲击强度，其中测试温度为23℃。

拉伸强度测试方法：ASTM D638-2014，测定透明耐化学容器壳体抗张性能，其中拉伸速度为50mm/min。

透光率测试方法：ASTM D1003-07，测定透明耐化学容器壳体光穿透率及雾度。

摩擦系数测试方法：参照GB/T 10006，测定透明耐化学容器壳体的摩擦系数。

将实施例1-5及对比例1-3制备得到的透明耐化学容器壳体进行测定其力学性能，具体性能测试结果如表1所示。

表1各项检测结果

由表1测试结果可知，实施例5的透明耐化学容器壳体的各项机械性能均优于对比例1-3的容器壳体的各项机械性能，在兼顾高抗冲、高透明和低雾度的同时，还具有良好的耐化学性能、耐磨性能和耐高低温性能，能够满足在扫地机器人上储液桶壳体的应用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施方式仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种透明耐化学容器壳体，其特征在于，以质量计，包括以下份数的组分：

2.根据权利要求1所述的透明耐化学容器壳体，其特征在于，所述聚碳酸酯为中粘度的聚碳酸酯。

3.根据权利要求1所述的透明耐化学容器壳体，其特征在于，所述硅氧烷接枝聚碳酸酯为4-9wt％硅氧烷含量的接枝聚碳酸酯。

4.根据权利要求1所述的透明耐化学容器壳体，其特征在于，所述聚碳酸酯的重量份数为50份-60份。

5.根据权利要求4所述的透明耐化学容器壳体，其特征在于，所述硅氧烷接枝聚碳酸酯的重量份数为15份-25份。

6.根据权利要求1所述的透明耐化学容器壳体，其特征在于，还包括：5份-10份的增强材料，所述增强材料为PETG。

7.根据权利要求1所述的透明耐化学容器壳体，其特征在于，所述透明耐化学容器壳体为扫地机器人的储液桶。

8.根据权利要求1所述的透明耐化学容器壳体，其特征在于，所述乙烯与α-烯烃共聚物的运动粘度为1000-2000mm²/s。

9.根据权利要求1所述的透明耐化学容器壳体，其特征在于，所述抗氧剂为芳香胺类抗氧剂、硫醚类抗氧剂和立体受阻酚类抗氧剂的一种或多种。

10.一种透明耐化学容器壳体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按质量份提供50份-70份的聚碳酸脂、10份-30份硅氧烷接枝聚碳酸酯、1份-5份的乙烯与α-烯烃共聚物、1份-2份的润滑剂、1份-2份的抗氧剂、1份-2份耐老化剂和5份-10份的增强材料，进行搅拌得到混合料；

将所述混合料加入至注塑机中，注塑得到容器壳体。

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