CN114316557B - 一种聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用。所述聚碳酸酯组合物包括以下组分：聚碳酸酯树脂、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、防粘剂、粘度调整剂、增韧剂、助剂；所述防粘剂为二氧化硅；所述粘度调整剂为乙烯马来酸酐间规共聚树脂；所述丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物中丁二烯的含量大于等于26％。本发明通过在聚碳酸酯中加入特定的丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、防粘剂和粘度调整剂，大幅降低熔融胶与热板的粘结力，热板焊接时没有拉丝或拉丝轻微，避免操作易出细丝的问题，省略了后处理细丝的过程，且热封强度较高。进一步地，还可以添加特定的阻燃剂，提高产品的阻燃性能，扩大了热塑性树脂的工程化应用。

Description

一种聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及工程塑料领域，更具体地，涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用。

背景技术

塑料材料的连接技术根据原理不同可以分为三类：机械连接、焊接和粘接。焊接为热塑性塑料的主要连接技术。根据热源的不同，焊接包括热工具焊接、热气焊和挤出焊等。热板焊接具有设备廉价、操作简易、灵活方便等优点，成为大多数塑料材料焊接的主要手段，广泛应用在乐器音箱、电器制品、汽车水箱、塑料油箱、汽车仪表盘、储电池、蓄电池、汽车车尾灯、汽车进气管、洗衣机塑料平衡圈、洗衣鼓、洗碗碟机的水箱、塑料门窗等塑料制品的制备中。

聚碳酸酯(PC)及聚碳酸酯合金(PC合金)已经被广泛应用于工程塑料领域，在应用过程中避免不了进行焊接。但PC或PC合金在热板焊接时存在热封强度低、容易出现拉丝现象的问题，虽然现有技术有分别针对上述问题进行改进，例如现有技术公开了通过使用润滑剂可以提高PC/ABS合金的热封强度；还有现有技术公开了采用PTFE解决热板焊接的拉丝问题。但这些现有技术无法同时解决热封强度低和容易出现拉丝现象的问题。另外，因为阻燃剂会降低热封强度，为了保证满足一定的热封强度，这些PC或PC合金均没有加入阻燃剂，无法实现阻燃。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚碳酸酯组合物，所述聚碳酸酯组合物能够提高PC合金的热封强度，避免出现拉丝现象的问题，省略了后处理细丝的过程。

本发明的另一个目的在于提供所述聚碳酸酯组合物的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供所述聚碳酸酯组合物的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种聚碳酸酯组合物，包括以下按重量份计算的组分：

所述防粘剂为二氧化硅；

所述粘度调整剂为乙烯马来酸酐间规共聚树脂；

所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中丁二烯的含量大于等于26％。

发明人经研究发现，通过在聚碳酸酯中加入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，可以大大提升聚碳酸酯组合物材料的流动性和成型加工性能，并且通过选取丁二烯的含量大于26％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物与防粘剂和粘度调整剂进行配合，在焊接过程中使熔融的聚碳酸酯组合物具有较高的熔体强度，在离开热板过程后熔融的聚碳酸酯组合物不容易被热板带出，也不容易粘到热板上，没有拉丝或拉丝轻微，所得产品热封强度较高。

优选地，所述聚碳酸酯组合物包括以下按重量份计算的组分：

本发明创新地加入特定的防粘剂和粘度调整剂，极大降低了熔融树脂界面与热板之间的粘接力，在热板离开后细丝几乎没有被拉出，且热封强度较高。本发明所述防粘剂与粘度调整剂的重量之比为(1:1)～(4:1)，优选为(1:1)～(3:1)。通过防粘剂与粘度调整剂的搭配，可以使所述聚碳酸酯组合物获得更高的热封强度以及热封过程更少的拉丝。

发明人发现丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中丁二烯的含量对热封过程中热胶回弹性能造成影响，继而影响拉丝情况和热封强度。进一步地，本发明所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中丁二烯的含量为26％～35％。

所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中丁二烯的含量依据以下方法测定：参照标准GB/T 23296.3-2009，使用N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)提取，顶空进样。

为了提高阻燃性能，本发明所述聚碳酸酯组合物还包括阻燃剂。但发明人发现在本发明所述聚碳酸酯组合体系中，阻燃剂的种类对聚碳酸酯组合物的热封强度和拉丝情况产生影响。但为了消除阻燃剂的影响，同时满足提高聚碳酸酯组合物的热封强度和避免出现拉丝现象的要求。因此，发明人阻燃剂的种类作进一步研究。

本发明所述阻燃剂为间苯二酚-双(2，6-二甲苯基)磷酸酯、对苯二酚-双(2，6-二甲苯基)磷酸酯中的一种或两种。本发明所述阻燃剂与上述配方体系匹配性好，并且其结构具有空间位阻较高的特点，使所述聚碳酸酯组合物熔融状态下强度较高，所述聚碳酸酯组合物熔融后不易被热板带出拉丝，相应热封强度也较高。

本发明所述聚碳酸酯组合物中，按重量份计算，所述阻燃剂为8～15份，优选为10～14份。

本发明所述增韧剂选自乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-辛烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-有机硅共聚物中的任意一种或几种。

本发明所述助剂为抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中的一种或几种。

具体地，本发明所述聚碳酸酯组合物中，抗氧剂按重量份数计算为0.05～1份，优选为0.1份；光稳定剂按重量份数计算为0.1～1份，优选为0.3份；润滑剂按重量份数计算为0.1～1份，优选为0.2份。

本发明还保护所述聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：按配比将组分投入混合机中共混至均匀，得到预混物；然后将预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合并挤出造粒，制得聚碳酸酯组合物。进一步地，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为240～260℃，螺杆转速为400～500rpm。

本发明还保护所述聚碳酸酯组合物在制备热板焊接用塑料制品中的应用。特别适用于热封强度较高的家用电器、工业机器等领域。所述塑料制品包括但不限于乐器音箱、电器制品、汽车水箱、塑料油箱、油箱、保险杠、汽车仪表盘、储电池、蓄电池、汽车车尾灯、汽车进气管、洗衣机塑料平衡圈、洗衣鼓、洗碗碟机的水箱、塑料门窗等塑料制品。

本发明还保护一种聚碳酸酯合金制品，所述聚碳酸酯合金制品由所述聚碳酸酯组合物制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在聚碳酸酯中加入特定的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、防粘剂和粘度调整剂，大幅降低熔融胶与热板的粘结力，热板焊接时没有拉丝或拉丝轻微，避免操作易出细丝的问题，省略了后处理细丝的过程，且热封强度较高。进一步地，还可以添加特定的阻燃剂，提高产品的阻燃性能，扩大热塑性树脂的工程化应用。

附图说明

图1为实施例6所测试方板拉丝情况图；

图2为对比例4所测试方板拉丝情况图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。实施例及对比例中的原料均可通过市售得到或可通过已知方法制备得到。另外，关于本说明书中“份”、“％”，除非特别说明，分别表示“质量份”、“质量％”。

以下实施例和对比例中所用的原料的厂家和牌号如下：

1、聚碳酸酯树脂：粘均分子量为28000的PC E-2000F，日本三菱。

2、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物：

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物1(ABS1)：PA-747S，奇美，丁二烯含量28％；

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物2(ABS2)：PA-727S，奇美，丁二烯含量26％；

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物3(ABS3)：丁二烯含量35％，D670，东丽；

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物4(ABS4)：ABS 8434，中石化，丁二烯含量24％。

3、阻燃剂：

阻燃剂1：间苯二酚-双(2，6-二甲苯基)磷酸酯，PX-200，大八化学；

阻燃剂2：对苯二酚-双(2，6-二甲苯基)磷酸酯，PX-220，万盛化学；

阻燃剂3：双酚A-双(磷酸二苯酯)FP-600，艾迪科。

4、防粘剂：

二氧化硅，ZQ-972，株洲兴隆；

碳酸钙，SPSL-1，江西华明；

球状硅树脂，TOSPEARL 120，迈图；

聚四氟乙烯，MP1400F，杜邦。

5、粘度调整剂：

乙烯马来酸酐间规共聚树脂，ZeMac-L65，凡特鲁斯；

乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，AX8900，阿克玛；

马来酸酐功能化的乙烯-醋酸乙烯共聚物，18211，阿克玛；

苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐，MS-NB，电气化学。

6、增韧剂：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯，M-701，钟渊化学。

7、抗氧剂：Chinox 1076，即β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，CAS NO：〔2082-79-3〕，市售。

实施例及对比例

实施例及对比例的聚碳酸酯组合物中各组分的含量(按重量份计算)如表1～4所示。

其制备方法包括以下步骤：

按配比将组分依次投入混合机中共混至均匀，得到预混物；然后将预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合并挤出造粒，制得改善热封强度的聚碳酸酯组合物；其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为240～260℃，螺杆转速为400～500rpm。

表1

表2

表3

表4

性能测试

将上述实施例及对比例制备得到的聚碳酸酯组合物，进行热封性能和阻燃性测定，具体测试方法及条件如下：

1、热封性能：注塑成4mm×25mm×70mm方板，在热板熔接机焊接。焊接工艺：焊接温度310℃，热熔时间10秒，接触时间20秒。测试熔接后方板的拉伸力值(N)。拉伸力值(N)大于3500为好。

焊接过程肉眼观察热板粘胶出细丝情况，根据细丝的多少和粗细判断。其中，

“*****”表示拉丝非常严重，细丝宽度大于3mm，细丝数量大于100根；

“****”表示拉丝严重，细丝宽度在2mm～3mm之间，细丝数量50根～100根之间；

“***”表示拉丝稍严重，细丝宽度在1mm～2mm之间，细丝数量30根～50根之间；

“**”表示拉丝轻微，细丝宽度小于1mm，细丝数量30根以下；

“*”表示没有拉丝。

2、阻燃性测定：测试标准ANSI/UL 94-2018，试样尺寸为125*13*2mm。

测试结果如表5所示

表5

由表5测试结果可知，本发明实施例11在没有添加阻燃剂的情况下，通过加入防粘剂和粘度调整剂，能够大幅降低熔融胶与热板的粘结力，热板焊接时没拉丝轻微，且所得产品热封强度较高。进一步地，从实施例1-10可知，通过添加间苯二酚-双(2，6-二甲苯基)磷酸酯或对苯二酚-双(2，6-二甲苯基)磷酸酯作为阻燃剂，既能使所述聚碳酸酯组合物的阻燃性能能够达到V-0级，又能保证热板焊接时没有拉丝或拉丝轻微(如图1所示)且所得产品热封强度较高。从对比例1和对比例2可知，缺少本发明所述防粘剂或粘度调整剂，所制备得到的聚碳酸酯组合物均无法获得良好的拉丝情况和较高的热封强度。从对比例3可知，用量过多的防粘剂和用量过少的粘度调整剂，即用量不在本发明的范围内时，所制备得到的聚碳酸酯组合物不仅无法获得良好的拉丝情况和较高的热封强度，同时还会对阻燃性能造成不利的影响。从对比例4可知，当丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的丁二烯含量较低时，所制备得到的聚碳酸酯组合物在热封过程中热胶回弹性能差，导致拉丝严重(如图2所示)并强度下降。从对比例5可知，当采用其它阻燃剂时，虽然所制备得到的聚碳酸酯组合物的阻燃性能能够达到V-0级，但对热封性能造成不利的影响，无法获得良好的拉丝情况和较高的热封强度。另外，从对比例6～8可知，当防粘剂采用其它物质时，无法获得良好的拉丝情况和较高的热封强度。同样地，从对比例9～11可知，当粘度调整剂采用其它物质时，也无法获得良好的拉丝情况和较高的热封强度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括以下按重量份计算的组分：

聚碳酸酯树脂60~80份；

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10~30份；

防粘剂1~4份；

粘度调整剂1~4份；

增韧剂1~5份；

助剂0~1份；

所述防粘剂为二氧化硅；

所述粘度调整剂为乙烯马来酸酐间规共聚树脂；

所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中丁二烯的含量为26~35%，

所述防粘剂与粘度调整剂的重量之比为（1:1）~（4:1），

所述聚碳酸酯组合物还包括阻燃剂；所述阻燃剂为间苯二酚-双（2，6-二甲苯基）磷酸酯、对苯二酚-双（2，6-二甲苯基）磷酸酯中的一种或两种，

所述聚碳酸酯组合物中，按重量份计算，所述阻燃剂为8~15份。

2.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括以下按重量份计算的组分：

聚碳酸酯树脂62~75份；

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物12~20份；

防粘剂2~3份；

粘度调整剂1~3份；

增韧剂2~4份；

助剂0.1~1份。

3.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述助剂为抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中的一种或几种。

4.权利要求1~3任一项所述聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按配比将组分投入混合机中共混至均匀，得到预混物；然后将预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合并挤出造粒，制得聚碳酸酯组合物。

5.一种聚碳酸酯制品，其特征在于，由权利要求1~3任一项所述聚碳酸酯组合物制备而成。

6.权利要求1~3一项所述聚碳酸酯组合物在制备热板焊接用塑料制品中的应用。

Images