CN114350134B

CN114350134B - 一种高韧性透明pc/pp树脂组合物及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN114350134B
Application number: CN202210062120.9A
Authority: CN
Inventors: 查超; 王敏; 高亮; 单桂芳
Original assignee: Shanghai Kumho Sunny Plastics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Kumho Sunny Plastics Co Ltd
Priority date: 2022-01-19
Filing date: 2022-01-19
Publication date: 2023-10-17
Anticipated expiration: 2042-01-19
Also published as: CN114350134A

Abstract

本发明涉及一种高韧性透明PC/PP树脂组合物及其制备方法和应用，包括以下重量份的成分：PC树脂60～80份，PP树脂20～40份，相容剂3～8份，增韧剂0～5份。将各成分按上述重量份加入到高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，在290‑340℃挤出温度和200‑500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到的高韧性透明PC/PP合金树脂组合物，用于制备高耐化、高透明且高韧性的医疗行业材料。与现有技术相比，本发明PC/PP合金产品具有优异的透明外观和耐化学品性能，同时又具有优异的常温和低温韧性。

Description

一种高韧性透明PC/PP树脂组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及高韧性透明PC/PP树脂组合物及其制备方法和应用。

背景技术

聚碳酸酯树脂是一种具有优异透明性、机械性能、耐热性能、阻燃性能的材料，广泛的应用在家电、电子电气、轨道交通、医疗等行业。聚碳酸酯纯树脂的耐化学品性不好，尤其是耐强酸、强碱、醇类和脂类物质。因此在高耐化要求的应用场景下，一般会使用PCTG或PC/PBT树脂等耐化性能更好的材料。PCTG与PC相比，其耐热性能远不如PC，同时低温韧性较差，低温缺口冲击强度仅5kJ/m²。而PC/PBT材料，其透明性一般，而且常温和低温韧性都很差。目前这些材料都无法满足医疗行业对材料高耐化(耐乙醇、84消毒液)、高透明(透过率>80％)和高韧性(缺口冲击强度大于等于35kJ/m²)的要求。

将PC与高耐化的材料共混是解决这一问题的方法，但大部分材料和PC共混得到的材料都是不透明的。目前被行业广泛尝试的方案包括：PC/聚酯合金材料，需要解决酯交换的问题，否则其韧性太差，透明性一般；PC/PA合金材料，碱性的PA会使PC严重降解；PC/PMMA合金树脂，如中国专利ZL201510413851.3，透过率达到了88％，并具有优异的耐刮擦性能，但其韧性、耐化性都无法满足要求。

PC和PP共混是一个不错的技术方向，因为PP本身具有优异的韧性和耐化性。但是PC和PP的相容性很差，另外PP一般都是结晶的，因此会呈现不透明的外观。因此将PC和PP共混得到透明产品，首先要解决PC和PP的相容性。

专利US2018/0022909将55～85％的PC、10～30％的共聚PP、2～15％的相容剂共混，获得了性能优异的PC/PP合金材料，使用的相容剂包括了苯乙烯-b-乙烯/丁烯双嵌段共聚物、三嵌段共聚物、氢化苯乙烯-co-异戊二烯共聚物等一种或多种混合物，其得到的产品基本机械性能较好，但为不透明的产品。

截至目前，还没有一款PC/PP合金产品，具有优异的透明外观和耐化学品性能，同时又具有优异的常温和低温韧性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高韧性透明且高耐化的PC/PP树脂组合物及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高韧性透明PC/PP树脂组合物，包括以下重量份的成分：

进一步地，在相容剂存在下，PC和PP形成光学均一体，所述的PC树脂和PP树脂构成的基体树脂满足基体折射率线性加和，即：

基体折射率＝(PC份数*1.585+PP份数*1.49)/(PC份数+PP份数)。

进一步优选地，所述的基体树脂的基体折射率为1.53～1.56。

进一步地，所述的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂。

进一步地，所述的PP树脂为无规共聚的透明PP，2mm可见光透过率达到80％以上，折射率为1.49。

进一步地，所述的相容剂为聚丙烯-co-恶唑啉无规共聚物，噁唑啉基数量为1.2～1.8mmol/g。

进一步地，所述的增韧剂选用折射率与基体树脂的折射率一致的增韧剂，即选用折射率为基体树脂折射率±0.03的增韧剂，以获得最佳的透明度。

进一步优选地，所述的增韧剂为核壳结构的MBS胶粉，其中核为丁二烯橡胶，壳为MMA，粒径为150～210nm。

本发明还提供一种高韧性透明PC/PP树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)按以下重量份备料：

(2)将步骤(1)中各组分按上述重量百分比加入到高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，在290-340℃挤出温度和200-500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到的高韧性透明PC/PP合金树脂组合物。

进一步优选地，所述的螺杆机的挤出温度为300～330℃，保证噁唑啉基团与PC充分反应。

本发明还提供一种高韧性透明PC/PP树脂组合物的应用，将所述组合物用于制备高耐化、高透明且高韧性的医疗行业材料，该材料具有高耐化性能(即耐乙醇、84消毒液等)、高透明(即透过率>80％)，和高韧性(缺口冲击强度大于等于35kJ/m²，最高冲击可以做到80kJ/m²)等性能。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明找到了一种有效改善PC和PP相容性的方法，这种方法有效地改善了PC/PP合金的综合机械性能：用聚丙烯-co-恶唑啉无规共聚物作为PC和PP的相容剂，噁唑啉基团与PC的端羧基反应，形成聚丙烯-co-聚碳酸酯共聚物(如下反应式)，这一反应产物可以有效改善PC和PP的相容性，从而提高PC/PP合金的常温和低温韧性，抗冲击等综合机械性能，而且提高了PC和PP的相容性也提高了产品的透明度。

(2)为了获得透明的PC/PP合金，需要进一步促进PC和噁唑啉基团的反应，本发明通过升高挤出温度至280℃以上有效地促进了反应的进行，使得所得到的PC/PP合金组合物呈现高透明的外观；

(3)通过选择合适的增韧剂尺寸和折射率，本发明还解决了PC/PP韧性不足的问题，最高冲击可以做到80kJ/m²；

(4)本发明获得的PC/PP树脂组合物，其具有优异的透明性、韧性、耐化性和耐热性，且这一树脂组合物制备简单，材料成本低，生产效率高，填补了PC的性能缺陷。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明采用的原料均为市售原料，如下面实施例中各原料可选择如下市售产品：

PC1：PC1100，韩国乐天

PC2：PC1220，韩国乐天

PP1：K4912M，透过率＝88％(2mm),赛科

PP2：M800E，透过率＝83％(2mm),中石化

相容剂：IX-4-RP-7，噁唑啉基数量为1.35mmol/g，日本触媒

MBS1：BTA-717，折射率＝1.54，粒径150-200nm，Rohm&Haas

MBS2：EXL 2678，折射率＝1.54,粒径250nm，Rohm&Haas

MBS3：EM500A，折射率＝1.513，粒径200nm，韩国LG

实施例1～5：

一种高韧性透明PC/PP合金树脂组合物制备方法，该方法包括以下步骤：

按表1中配方成分的重量份称取原料，将原料加入到高速混合机中充分混合后，再置于螺杆机中，在310℃挤出温度和400转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，即得到产品。

性能评价方式及其实施标准

透过率；2mm厚的板，按照ISO13468-1标准测试

Charpy缺口冲击强度：按照ISO 179-1:2010(E)标准测试，冲击能量为4J，测试温度为23℃和-30℃；

耐酒精：1％应变下，浸泡在97％的酒精中，记录开裂时间

耐84消毒液：1％应变下，浸泡在97％的消毒液中，记录开裂时间

表1实施例配方重量份数及性能

对比例1～6：

按表2中配方成分的重量份称取原料，将原料加入到高速混合机中充分混合后，再置于螺杆机中，在310℃挤出温度(对比例2～6)和400转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，即得到产品。

其中对比例1的挤出温度为260℃。

其中，表2的材料如下：

表2对比例配方重量份数

比较对比例1和实施例1，可以看出，对比例1降低了挤出温度，PC和相容剂反应不充分，透明性差；

比较对比例2和实施例1，对比例2去掉了相容剂，PC和PP相容性很差，性能和透明性都很差；

比较对比例3和实施例2，对比例3更换了更低折射率的MBS，透明度明显低于实施例2；

比较对比例4和实施例3，对比例4把增韧剂含量提高到15phr，由于胶量太高，材料的透明性和耐化性能下降；

比较对比例5和实施例3，对比例5降低PC含量和提高PP含量，由于基体折射率降低与增韧剂的折射率几乎一致，因此透过率提高，但冲击性能下降明显，可见除基体折射率需满足一定条件之外，PC和PP的用量也需要满足本发明的配方要求。

实施例6-10和对比例6-7

为探究最佳挤出温度，以实施例3的配方配料，加入到高速混合机中充分混合后，再置于螺杆机中，在下表3中不同挤出温度和300转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，即得到产品。

表3实施例6-10和对比例6-7配方重量份数及性能

在290-340℃范围的挤出温度，相容剂和PC反应彻底，有效改善了PC和PP的相容性，表现出较高的透明性、韧性；在280℃时，相容剂于PC反应不彻底，因此PC和PP没有达到最佳的分散状态，组合物的透过率下降，韧性和耐化学品性明显下降；在350℃时，相容剂和PC的反应更加彻底，但这一温度对于PC和PP偏高，分子链发生降解，材料的透过率、韧性有明显下降。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高韧性透明PC/PP树脂组合物，其特征在于，包括以下重量份的成分：

PC树脂 60~80份，

PP树脂 20~40份，

相容剂 3~8份，

增韧剂 0~5份；

所述的PC树脂和PP 树脂构成的基体树脂满足基体折射率线性加和，即：

基体折射率=（PC份数*1.585+PP份数*1.49）/（PC份数+PP份数）；

所述的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂；

所述的PP树脂为无规共聚的透明PP，2mm可见光透过率达到80%以上，折射率为1.49；

所述的相容剂为聚丙烯-co-恶唑啉无规共聚物，噁唑啉基数量为1.2~1.8mmol/g 。

2.根据权利要求1所述的高韧性透明PC/PP树脂组合物，其特征在于，所述的基体树脂的基体折射率为1.53~1.56。

3.根据权利要求1-2任一所述的高韧性透明PC/PP树脂组合物，其特征在于，所述的增韧剂选用折射率为基体树脂折射率±0.03的增韧剂。

4.根据权利要求3所述的高韧性透明PC/PP树脂组合物，其特征在于，所述的增韧剂为核壳结构的MBS胶粉，其中核为丁二烯橡胶，壳为MMA，粒径为150~210nm。

5.一种如权利要求1所述的高韧性透明PC/PP树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按以下重量份备料：

PC树脂 60~80份，

PP树脂 20~40份,

相容剂 3~8份，

增韧剂 0~5份；

（2）将步骤（1）中各组分按上述重量百分比加入到高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，在290-340℃挤出温度和200-500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到的高韧性透明PC/PP合金树脂组合物。

6.根据权利要求5所述的高韧性透明PC/PP树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述的螺杆机的挤出温度为300~330℃。

7.一种如权利要求1所述的高韧性透明PC/PP树脂组合物的应用，其特征在于，将所述组合物用于制备高耐化、高透明且高韧性的医疗行业材料。