CN114685968A - 一种耐湿热聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐湿热聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。所述耐湿热聚碳酸酯组合物包括聚碳酸酯混合树脂、聚硅氧烷、包含聚硅氧烷链段的共聚物、小分子硅氧烷、阻燃剂；所述聚碳酸酯混合树脂由以下具有不同熔融指数的聚碳酸酯树脂组成。本发明所述耐湿热聚碳酸酯组合物通过选用不同熔融指数的聚碳酸酯树脂，并在聚碳酸酯树脂中添加聚硅氧烷和小分子硅氧烷，使得制备得到的聚碳酸酯材料在显著改善耐湿热性能的同时，兼具良好的阻燃性能和耐热性能。

Description

一种耐湿热聚碳酸酯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技术领域，更具体地，涉及一种耐湿热聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯材料中的碳酸酯键相比普通酯键的活性更高，在高温和水分的作用下容易发生水解反应，导致分子量降低、性能大幅下降，严重限制了PC材料在湿热环境中的可用性。
为了改善聚碳酸酯材料的耐湿热性能，通常需要添加苯乙烯类、丙烯酸类接枝型共聚物，如中国专利(CN110088200A)，但这对阻燃性能有负面影响，造成阻燃等级降低。另外，控制体系中碱性的K离子的含量也能提高聚碳酸酯材料对湿热环境的抵抗能力，但K离子存在于聚碳酸酯材料常规磺酸盐阻燃剂中。但如果不使用磺酸盐类阻燃剂，其他类型的阻燃剂(主要为含磷阻燃剂)会导致聚碳酸酯材料热变形温度降低。总体而言，现有改善PC耐湿热性能的技术方案往往无法兼顾PC的热变形温度和阻燃性能。
因此，需要开发出一种能够改善耐湿热性能的同时兼具阻燃性能和耐热性能的聚碳酸酯组合物。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述PC材料无法在改善耐湿热性能的同时兼顾耐热性能和阻燃性能的缺陷，提供一种耐湿热聚碳酸酯组合物，所述耐湿热聚碳酸酯组合物在显著改善耐湿热性能的同时，兼具良好的阻燃性能和耐热性能。
本发明的另一目的在于提供所述耐湿热聚碳酸酯组合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述耐湿热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：
一种耐湿热聚碳酸酯组合物，包括以下按重量份数计算的组分：聚碳酸酯混合树脂50～95份、聚硅氧烷0～10份、包含聚硅氧烷链段的共聚物5～50份、小分子硅氧烷0.2～2份、阻燃剂0.01～0.6份；
所述聚碳酸酯混合树脂由以下具有不同熔融指数的聚碳酸酯树脂组成；
Figure BDA0002870696910000021
本发明发明人发现，低熔融指数的聚碳酸酯树脂具有更好的耐湿热性能，但一味提高低熔融指数的聚碳酸酯树脂的比例，会造成聚碳酸酯材料流动性差，难以实际应用，但保持一定含量的低熔融指数聚碳酸酯树脂对耐湿热性能有一定改善作用。
聚硅氧烷和含有聚硅氧烷链段的共聚物能够提高聚碳酸酯树脂的耐湿热性能，且相比苯乙烯或丙烯酸类接枝共聚物，对阻燃的影响小。
小分子硅氧烷具有迁移性，迁移到PC表面后提高材料疏水性，发挥隔绝作用，进一步提高聚碳酸酯树脂的耐湿热性能，且使含K的磺酸盐阻燃剂加入后不会造成耐湿热性能的严重劣化。
本发明所述熔融指数为：按照ISO 1133-2-2011标准，在300℃，1.2kg的条件下测得的。
进一步地，本发明所述聚碳酸酯混合树脂由以下具有不同熔融指数的聚碳酸酯树脂组成；
Figure BDA0002870696910000022
优选地，本发明所述耐湿热聚碳酸酯组合物包括以下按重量份数计算的组分：聚碳酸酯混合树脂65.8～88份、聚硅氧烷2～4.2份、包含聚硅氧烷链段的共聚物10～30份、小分子硅氧烷0.2～2份、阻燃剂0.1～0.3份。
本发明所述聚硅氧烷和所述包含聚硅氧烷链段的共聚物中包含的聚硅氧烷部分的质量含量占所述聚碳酸酯混合树脂、聚硅氧烷和小分子硅氧烷的总质量的1～14％，可为2～10％，进一步地，可以为4～6％。
本发明所述聚硅氧烷选自聚烷基芳基硅氧烷和/或聚二芳基硅氧烷。
优选地，所述聚烷基芳基硅氧烷优选为聚甲基苯基硅氧烷。优选地，所述聚二芳基硅氧烷优选为聚二苯基硅氧烷。
本发明所述包含聚硅氧烷链段的共聚物中的聚硅氧烷链段为聚二烷基硅氧烷链段、聚烷基芳基硅氧烷、聚二芳基硅氧烷链段中的一种或几种。
优选地，所述聚硅氧烷链段优选为聚二甲基硅氧烷链段的聚碳酸酯共聚物。更优选地，所述包含聚硅氧烷链段的共聚物优选为聚二甲基硅氧烷链段的聚碳酸酯共聚物。
本发明所述小分子硅氧烷选自聚氨丙基苯基倍半硅氧烷、六苯基环三硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基四硅氧烷、异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、三苯基氯硅烷中的一种或几种。
优选地，本发明所述小分子硅氧烷优选为六苯基环三硅氧烷。
本发明所述阻燃剂为磺酸盐类阻燃剂。
本发明所述耐湿热聚碳酸酯组合物还包括其它助剂，所述其它助剂包括但不限于抗滴落剂、抗氧剂中的一种或几种。进一步地，按重量份数计算，抗滴落剂0.05～1.25份，优选为0.1～0.5份；抗氧剂0.01～0.5份，优选为0.2～0.4份。
所述抗滴落剂选自聚四氟乙烯、硅酮包覆的聚四氟乙烯、甲基丙烯酸酯聚合物包覆的聚四氟乙烯中的至少一种。优选地，所述抗滴落剂为硅酮包覆的聚四氟乙烯。
所述抗氧剂为芳基亚磷酸酯类、硫代酯类、受阻酚类抗氧剂中的一种或几种。优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
本发明还保护所述耐湿热聚碳酸酯组合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将各组分混合均匀；加入挤出机，经熔融造粒。
本发明还保护所述耐湿热聚碳酸酯组合物在制备户外用品、厨卫用品领域用聚碳酸酯制品中的应用。具体地，所述聚碳酸酯制品包括但不限于电磁炉、电蒸锅、花洒。
本发明还保护一种聚碳酸酯制品，所述聚碳酸酯制品由所述导热聚碳酸酯组合物制备而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述耐湿热聚碳酸酯组合物通过选用不同熔融指数的聚碳酸酯树脂，并在聚碳酸酯树脂中添加聚硅氧烷和小分子硅氧烷，使得制备得到的聚碳酸酯材料在显著改善耐湿热性能的同时，兼具良好的阻燃性能和耐热性能。
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“重量份”、“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、聚碳酸酯混合树脂：
聚碳酸酯混合树脂1：
Figure BDA0002870696910000041
聚碳酸酯混合树脂2：
Figure BDA0002870696910000042
聚碳酸酯混合树脂3：
Figure BDA0002870696910000043
Figure BDA0002870696910000051
聚碳酸酯混合树脂4：
Figure BDA0002870696910000052
聚碳酸酯混合树脂5：
Figure BDA0002870696910000053
其中，上述所采用的聚碳酸酯树脂分别为：
聚碳酸酯树脂1(熔融指数小于2g/10min)：在300℃，1.2kg的条件下测得的熔融指数为1.6g/10min，日本帝人公司；
聚碳酸酯树脂2(熔融指数为2～16g/10min)：在300℃，1.2kg的条件下测得的熔融指数为10g/10min，韩国LG公司；
聚碳酸酯树脂3(熔融指数大于16)：在300℃，1.2kg的条件下测得的熔融指数为22g/10min，韩国LG公司；
2、聚硅氧烷：
聚硅氧烷1：聚甲基苯基硅氧烷，日本信越公司；
聚硅氧烷2：聚二苯基硅氧烷，美国道康宁公司；
3、包含聚硅氧烷链段的共聚物：
包含硅氧烷链段共聚物1：6wt％含量的硅氧烷链段，日本三菱公司；
包含硅氧烷链段共聚物2：20wt％含量的硅氧烷链段，沙特阿拉伯基础工业公司；
4、小分子硅氧烷：
小分子硅氧烷1：六苯基环三硅氧烷，日本大阪燃气公司；
小分子硅氧烷2：八苯基环四硅氧烷，武汉普洛夫生物科技公司；
5、阻燃剂：苯磺酰基苯磺酸钾，印度METRO公司；
6、抗滴落剂：硅酮包覆的聚四氟乙烯，韩国PACIFIC公司；
7、抗氧剂：受阻酚类抗氧剂，山东三丰公司。
实施例及对比例
实施例及对比例的耐湿热聚碳酸酯组合物中各组分的含量(若无特别指出，按重量份计算)如表1～2所示。其中，X表示所述聚硅氧烷和所述包含聚硅氧烷链段的共聚物中包含的聚硅氧烷部分的质量含量占所述聚碳酸酯混合树脂、聚硅氧烷和小分子硅氧烷的总质量。
其制备方法包括以下步骤：
S1.按照配方含量称量各组分，并将需要预烘干处理的各组分进行60～120℃烘干处理，烘干时间设定为4h～6h；
S2.将预烘干处理的各组分经过高混机混合均匀；
S3.再加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为200℃～280℃，其中并设置至少1个抽真空，抽真空可以位于输料段的末端，熔融段的前端以及计量段部分；将挤出模头的熔融长条通过水槽冷却口，引入到切粒机中进行均化切粒，干燥。
表1
Figure BDA0002870696910000061
Figure BDA0002870696910000071
表2
Figure BDA0002870696910000072
Figure BDA0002870696910000081
性能测试
将上述实施例及对比例制备耐湿热聚碳酸酯组合物在110～120℃烘箱中烘烤2～4小时，然后进行注塑成型，制备得到的聚碳酸酯制品在23℃、50％RH环境中调节24小时以上，再进行相关测试。经过湿热老化后的样品，从老化箱中取出后，也需要在23℃、50％RH环境中调节24小时以上，再进行相关测试。
对上述聚碳酸酯制品进行性能测试。
测试方法或标准具体如下：
阻燃性能：UL 94-2018。
耐湿热性能：通过湿热老化后的缺口冲击强度保持率评价材料的耐湿热性能。85℃/85％RH老化1000h.。缺口冲击强度按照ASTM D256-2010进行测试；一般地，保持率达40％为良好，保持率超过60％为优秀。
耐热性能：通过热变形温度评价材料的耐热性能。热变形温度按照ASTM D648-2018进行测试，采用侧立放方式，负荷为1.82MPa。一般地，热变形温度大于110℃为良好，大于120℃为优秀。
表3
Figure BDA0002870696910000091
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 (10)

1.一种耐湿热聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括以下按重量份数计算的组分：聚碳酸酯混合树脂 50～95份、聚硅氧烷 0～10份、包含聚硅氧烷链段的共聚物 5～50份、小分子硅氧烷 0.2～2份、阻燃剂 0.01～0.6份；
所述聚碳酸酯混合树脂由以下具有不同熔融指数的聚碳酸酯树脂组成；
Figure FDA0002870696900000011
2.根据权利要求1所述耐湿热聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括以下按重量份数计算的组分：聚碳酸酯混合树脂 65.8～88份、聚硅氧烷 2～4.2份、包含聚硅氧烷链段的共聚物10～30份、小分子硅氧烷 0.2～2份、阻燃剂 0.1～0.3份。
3.根据权利要求1所述耐湿热聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚硅氧烷和包含聚硅氧烷链段的共聚物中包含的聚硅氧烷部分的质量含量占所述聚碳酸酯混合树脂、聚硅氧烷和小分子硅氧烷的总质量的1～14％。
4.根据权利要求1所述耐湿热聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚硅氧烷选自聚烷基芳基硅氧烷和/或聚二芳基硅氧烷。
5.根据权利要求1所述耐湿热聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述包含聚硅氧烷链段的共聚物中的聚硅氧烷链段为聚二烷基硅氧烷链段、聚烷基芳基硅氧烷、聚二芳基硅氧烷链段中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述耐湿热聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述小分子硅氧烷选自聚氨丙基苯基倍半硅氧烷、六苯基环三硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基四硅氧烷、异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、三苯基氯硅烷中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述耐湿热聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯混合树脂由以下具有不同熔融指数的聚碳酸酯树脂组成；
Figure FDA0002870696900000021
8.权利要求1～7任一项所述耐湿热聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将各组分混合均匀；加入挤出机，经熔融造粒。
9.权利要求1～7任一项所述耐湿热聚碳酸酯组合物在制备户外用品、厨卫用品领域用聚碳酸酯制品中的应用。
10.一种聚碳酸酯制品，其特征在于，由权利要求1～7任一项所述耐湿热聚碳酸酯组合物制备而成。
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