CN114644822B - 一种良外观、良喷涂滑石粉填充pc/pbt合金及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金及其制备和应用，所述PC/PBT合金组合物包括PC树脂40～70份、PBT树脂15～38.5份、滑石粉8～17份、增韧剂3～10份、异氰酸酯0.4～3份、中和分散剂0.4～3份、加工助剂0.4～2份；由该组合物制备得到的滑石粉填充PC/PBT合金材料具有优异的外观和喷涂性，且易工业化生产，适用于汽车外饰件、电子电器和家电等领域。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体地，涉及一种良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金及其制备和应用。
背景技术
PC(聚碳酸酯)树脂无色透明，具有优秀的耐热性、高强度以及耐冲击性能，且尺寸稳定，属于一种用途非常广泛的工程塑料。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)也是常见的工程塑料，具有强度高、耐疲劳性、蠕变小、耐溶剂性好等优点。PC/PBT合金既保持了结晶材料PBT的耐化学性、耐高温以及易于加工成型等特点，又兼备了非晶材料PC的韧性和尺寸稳定性，因此，PC/PBT被广泛用在家用电器、汽车零部件等领域。
现有的一些高模量、高强度要求的场合需要填料填充增强PC/PBT合金材料，但由于共混加工时PC和PBT间易发生酯交换反应，无机填料的添加更加剧了这种反应，同时无机填料的碱性会导致加工过程中PC和PBT树脂降解，使得填充PC/PBT合金易产生外观银丝或料花等缺陷进而导致喷涂不良，难以满足产品使用要求，大大的限制了该产品的进一步应用。
因此，开发一种良外观、良喷涂的填充PC/PBT合金材料具有相当的必要性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，旨在提供一种良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金材料，以克服现有技术中填充PC/PBT合金材料外观和喷涂性能的不足。
本发明的另一目的在于提供所述合金的制备方法。
本发明的又一目的在于提供所述合金组合物在制备汽车零部件、电子电器方面的应用。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金组合物，包括如下重量份的各组分：
PC树脂40～70份
PBT树脂15～38.5份
滑石粉8～17份
增韧剂3～10份
异氰酸酯0.4～3份
中和分散剂0.4～3份
加工助剂0.4～2份
所述中和分散剂包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丁烯酸中的一种或几种。
本发明提供的滑石粉填充PC/PBT合金组合物中，通过引入异氰酸酯，不仅可以对PC和PBT树脂分子链进行封端、连接加工过程中断裂的分子链，同时还可以和PBT树脂中残留的钛酸丁酯催化剂反应从而减少PC和PBT之间的酯交换反应，保证材料体系的稳定性；此外，通过加入特定的中和分散剂，一方面可以中和滑石粉的碱性，另一方面可改善滑石粉在树脂体系中的分散，制备得到的滑石粉填充PC/PBT合金材料具有优异的外观和喷涂性，且易工业化生产，适用于汽车外饰件、电子电器和家电等领域。
优选地，所述PC/PBT合金组合物包括如下重量份的各组分：
PC树脂50～60份
PBT树脂20～33.5份
滑石粉10～16份
增韧剂5～8份
异氰酸酯0.5～2份
中和分散剂0.5～2.5份
加工助剂0.7～1.8份。
更优选地，所述PC/PBT合金组合物包括如下重量份的各组分：
PC树脂53.5份
PBT树脂25份
滑石粉15份
增韧剂6.5份
异氰酸酯1.5份
中和分散剂2份
加工助剂1.5份。
优选地，所述PC树脂在300℃、1.2Kg条件下的熔融指数为10～30g/10min，测试标准为ISO 1133-2011。
优选地，所述PBT树脂的特性粘度为0.8～1.35dL/g，所述特性粘度的测试标准为GB/T1632.1-2008。
优选地，所述中和分散剂为相对分子质量10000～200000的聚丙烯酸。
优选地，所述异氰酸酯为L-赖氨酸异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种；更优选地，所述异氰酸酯为L-赖氨酸异氰酸酯，这是因为L-赖氨酸异氰酸酯的分子量更适中，中和分散效果更好。
优选地，所述滑石粉的平均粒径为1～10μm。
优选地，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸类聚合物、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物-马来酸酐中的一种或几种。
优选地，所述加工助剂包括抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中的一种或几种。
进一步优选地，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种。
进一步优选地，所述光稳定剂包括Tinuvin 234。
进一步优选地，所述润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯。
本发明还提供上述良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金的制备方法，包括如下步骤：
按照PC/PBT合金组合物配方称取各组分，混合后加入到双螺杆挤出机中，控制挤出机从加料口至机头出口的温度分别为200℃～250℃、200℃～250℃、200℃～250℃、200℃～250℃、200℃～250℃，双螺杆转速为400～600转/分钟，熔融挤出、冷却后切粒，即得。
优选地，挤出机从加料口至机头出口的温度分别为220℃、235℃、245℃、250℃、245℃；双螺杆转速为500转/分钟。
优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm，长径比L/D＝48。
最后，本发明还请求保护上述PC/PBT合金组合物在制备汽车零部件、电子电器方面的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的滑石粉填充PC/PBT合金组合物中，通过引入异氰酸酯，不仅可以对PC和PBT树脂分子链进行封端、连接加工过程中断裂的分子链，同时还可以和PBT树脂中残留的钛酸丁酯催化剂反应从而减少PC和PBT之间的酯交换反应；此外，通过加入特定的中和分散剂，一方面可以中和滑石粉的碱性，另一方面可改善滑石粉在树脂体系中的分散，制备得到的滑石粉填充PC/PBT合金材料具有优异的外观和喷涂性，且易工业化生产，适用于汽车外饰件、电子电器和家电等领域。
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，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例和对比例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
PC树脂1，熔融指数为10g/10min(300℃、1.2Kg)(测试标准为ISO1133-2011)，牌号LX1809，鲁西化工；
PC树脂2，熔融指数为60/10min(300℃、1.2Kg)(测试标准为ISO1133-2011)，牌号FN1500，日本出光；
PBT树脂1，特性粘度为0.8dL/g(测试标准为GB/T1632.1-2008)，牌号GX112，仪征化纤；
PBT树脂2，特性粘度为1.5dL/g(测试标准为GB/T1632.1-2008)，牌号GL236，仪征化纤；
滑石粉1，平均粒径为2μm，牌号R7，益瑞石公司；
滑石粉2，平均粒径为13μm，牌号TY90-13-A，海城添源化工；
丙烯酸-硅橡胶类增韧剂，牌号MR-01，日本钟渊；
L-赖氨酸异氰酸酯，瑞士Achemica公司；
甲苯二异氰酸酯，牌号TDI-100，德国拜耳；
聚丙烯酸，牌号P3030，相对分子质量20000，日本三菱；
聚甲基丙烯酸，牌号HP2MGL，日本三菱；
聚丁烯酸，牌号聚顺丁烯二酸，山东三石生物；
甲基丙烯酸羟丙酯，HPMA，日本三菱；
抗氧剂：受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂质量比为1：2的混合物，市售；
光稳定剂：Tinuvin 234，市售；
润滑剂：季戊四醇硬脂酸酯，市售。
需要说明的是，对于市售产品，以下实施例和对比例中所用的同一原料来源相同。
实施例1-11良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金
(1)滑石粉填充PC/PBT合金组分用量
表1实施例1-7滑石粉填充PC/PBT合金材料的组分用量
表2实施例8-11滑石粉填充PC/PBT合金组分用量
表3实施例12-15滑石粉填充PC/PBT合金组分用量
表4实施例16-19滑石粉填充PC/PBT合金组分用量
(2)滑石粉填充PC/PBT合金的制备
按表1-4中滑石粉填充PC/PBT合金的配方称取各组分，混合后加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比L/D＝48)中，控制挤出机从加料口至机头出口的温度分别为220℃、235℃、245℃、250℃、245℃，双螺杆转速为500转/分钟，熔融挤出，挤出料条经过水槽冷却后切粒，即得。
对比例1-4
表5对比例1-4滑石粉填充PC/PBT合金组分用量
对比例1-4的滑石粉填充PC/PBT合金的制备同实施例1-19。
对比例5-7
表6对比例5-7滑石粉填充PC/PBT合金组分用量
对比例5-7的滑石粉填充PC/PBT合金的制备同实施例1-19。
实验例
对实施例1-19和对比例1-7制备的滑石粉填充PC/PBT合金放入鼓风烘箱中于100℃干燥4小时后，用塑料注射成型机注塑成100*100*2mm方板，对其进行外观和喷涂性能的测试：
1、测试方法
(1)缺陷面积比，注塑100*100mm*2mm的方板100块，通过统计方板表面的缺陷包括银丝、料花的面积/总面积的百分比来评估计算，其值越大表面外观缺陷越严重。
(2)喷涂合格率，将方板喷漆，按底漆20μm-色漆15μm进行喷漆，统计表面无开裂、无起皮缺陷的方板数量，计算合格品率。
2、测试结果
表7
从表7的结果可以得知，本发明实施例1-19制备得到的滑石粉填充PC/PBT合金其缺陷面积比都在7％以内，喷涂合格率都在90％以上；而对比例1-7得到的PC/PBT合金其缺陷面积比达到10-30％，喷涂合格率仅为60-85％。
其中，对比例1-4的合金材料中，由于滑石粉或者中和分散剂的用量控制不当，导致其外观和喷涂效果不佳；对比例5未加入中和分散剂，导致滑石粉分散性较差；对比例6为选择常规的中和分散剂甲基丙烯酸羟丙酯，对外观和喷漆合格率没有明显的改善作用；对比例7未添加异氰酸酯，导致外观和喷漆良率表现都较差。
综上可知，本发明制备得到的合金组合物中，通过引入异氰酸酯，不仅可以对PC和PBT树脂分子链进行封端、连接加工过程中断裂的分子链，同时还可以和PBT树脂中残留的钛酸丁酯催化剂反应从而减少PC和PBT之间的酯交换反应；此外，通过加入特定的中和分散剂，一方面可以中和滑石粉的碱性，另一方面可改善滑石粉在树脂体系中的分散，制备得到的滑石粉填充PC/PBT合金材料具有优异的外观和喷涂性，且易工业化生产，适用于汽车外饰件、电子电器和家电等领域。
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 (7)
1. 一种良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金组合物，其特征在于，包括如下重量份的各组分：
PC树脂40～70份
PBT树脂15～38.5份
滑石粉8～17份
增韧剂3～10份
异氰酸酯0.4～3份
中和分散剂0.4～3份
加工助剂0.4～2份
所述中和分散剂为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丁烯酸中的一种或几种；
所述异氰酸酯为L-赖氨酸异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种；
所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸类聚合物、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物-马来酸酐中的一种或几种；
所述加工助剂为抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中的一种或几种。
2. 根据权利要求1所述良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金组合物，其特征在于，包括如下重量份的各组分：
PC树脂50～60份
PBT树脂20～33.5份
滑石粉10～16份
增韧剂5～8份
异氰酸酯0.5～2份
中和分散剂0.5～2.5份
加工助剂0.7～1.8份。
3. 根据权利要求1或2所述良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金组合物，其特征在于，所述PC树脂在300℃、1.2Kg条件下的熔融指数为10～30g/10min，测试标准为ISO 1133-2011。
4.根据权利要求1或2所述良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金组合物，其特征在于，所述PBT树脂的特性粘度为0.8～1.35dL/g，测试标准为GB/T1632.1-2008。
5.根据权利要求1或2所述良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金组合物，其特征在于，所述滑石粉的平均粒径为1～10μm。
6.一种良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金的制备方法，其特征在于，按照权利要求1～5任一所述组合物配方称取各组分，混合后加入到双螺杆挤出机中，控制挤出机从加料口至机头出口的温度分别为200℃～250℃、200℃～250℃、200℃～250℃、200℃～250℃、200℃～250℃，双螺杆转速为400～600转/分钟，熔融挤出、冷却后切粒，即得。
7.权利要求1～5任一所述良外观、良喷涂滑石粉填充PC/PBT合金组合物在制备汽车零部件、电子电器方面的应用。
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