CN114806123A - 一种高耐候黑色pc树脂组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高耐候黑色PC树脂组合物及其制备方法与应用。所述高耐候黑色PC树脂组合物包括以下组分：聚碳酸酯树脂、超支化聚碳酸酯、黑色粉、耐水解剂、抗氧剂、光稳定剂；所述超支化聚碳酸酯的支化度为0.3‑0.5，重均分子量为6400‑12000。本发明所述高耐候黑色PC树脂组合物，通过超支化聚碳酸酯的引入与其它助剂进行配合，能够有效提高黑PC树脂组合的耐水性能。并且能进一步提升耐候性能和高光黑表面状态，可应用在制备免喷涂用塑料制品中，在汽车家电等部件上替代普通喷涂类PC/ABS类合金材料。

Description

一种高耐候黑色PC树脂组合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种高耐候黑色PC树脂组合物及其制备方法与应用。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的电绝缘性、延伸性、透明性、尺寸稳定性、高抗冲击强度及耐化学腐蚀性、较高的耐热性和耐寒性等。但是由于PC的分子链中含有-COO(酯基)，在有酸或有碱存在的条件下，酯能发生水解反应生成相应的酸或醇。所以常规聚碳酸酯耐水解稳定性不高，对缺口敏感，耐划痕性较差，长期暴露于紫外线中黄变效果明显，限制了聚碳酸酯在一些领域的应用。
近年来，汽车行业对车内外饰免喷涂产品的需求逐步旺盛，而普通的PC、及其改性材料，由于自身结构的问题，在光老化等方面难以达到要求；PMMA、ASA等产品由于耐热、冲击等方面相对偏低，导致在免喷涂方面不如免喷涂PC产品，从而奠定了免喷涂PC产品的需求和使用地位，特别是在汽车等行业，主流颜色是高光黑，免喷涂的高光黑PC产品需求量更大。
因此，开发出一种能够用于免喷涂的高耐候黑色PC树脂组合物具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐候黑色PC树脂组合物，所述种高耐候黑色PC树脂组合物的耐候性能优异，具有较高的光泽度。
本发明的另一个目的在于提供所述高耐候黑色PC树脂组合物的制备方法。
本发明的另一个目的在于提供所述高耐候黑色PC树脂组合物的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高耐候黑色PC树脂组合物，包括以下按重量份计算的组分：
Figure BDA0003576681070000011
Figure BDA0003576681070000021
所述超支化聚碳酸酯的支化度为0.3-0.5；重均分子量为6400-12000。
本发明所述高耐候黑色PC树脂组合物，通过超支化聚碳酸酯的引入，减少了原有PC的刚性链段，降低了其氢键形成的比例，从而降低PC的吸水性，改善PC的光照水解效应。同时，超支化PC的引入，能起到“桥接”作用，有助于黑色粉的分散，使黑色粉与体系达到比较均一和较好的状态，提升体系的热稳定性，进而提升体系的光老化稳定性，进一步提升耐候性能和高光黑表面状态。在此基础上，再配合抗氧剂、光稳定剂和耐水解助剂的协同作用效果，达到高耐候高光黑的效果。
优选地，本发明所述高耐候黑色PC树脂组合物，包括以下按重量份计算的组分：
Figure BDA0003576681070000022
本发明所述超支化聚碳酸酯的支化度按照国家《一级标准物质技术规范》，采用红外光谱法进行检测。
本发明所述超支化聚碳酸酯的重均分子量采用凝胶色谱法测试。
优选地，所述超支化聚碳酸酯的支化度为0.35-0.4；重均分子量为9000-10000。更优选地，所述超支化聚碳酸酯的支化度为0.35；重均分子量为9800。
优选地，所述聚碳酸酯树脂为光气法聚碳酸酯树脂。
所述黑色粉为有机高光黑色粉。所述有机高光黑色粉为有机色粉，与传统无机色粉相比，有机色粉与聚碳酸酯具有更好的着色性和分散性。所述有机高光黑色粉为由有机红、黄、蓝色粉配置而成，或者为油化黑色粉。
本发明所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
所述受阻酚类抗氧剂为N，N`-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺(Irganox 1098)、四[1093,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox1010)、三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯(Iragnox 259)、β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯(Iragno 1076)或螺乙二醇双[β-(3-特丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](ADK AO-80)中的一种或几种。
所述亚磷酸酯类抗氧剂为2，4-二叔丁基苯酚(Irganox 168)、双(2,6-二叔丁基-4-甲苯基)季戊四醇亚磷酸酯(PEP-36)或627A中的一种或几种。
本发明所述光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂、受阻胺类光稳定剂中的一种或几种。
本发明所述耐水解剂为碳化二亚胺、疏水气相二氧化硅、疏水超细滑石粉中的至少一种。
本发明所述高耐候黑色PC树脂组合物还包括其它助剂，所述其它助剂包括但不限于为润滑剂。在所述高耐候黑色PC树脂组合物中，按重量份计算，润滑剂0.1-0.3份。
本发明所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、硅酮类润滑剂、酰胺类润滑剂中的至少一种。
本发明还保护所述高耐候黑色PC树脂组合物的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将组分按配比混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出造粒，即得所述高耐候黑色PC树脂组合物；其中，熔融温度为280-310℃，螺杆转速为200-400转/分钟。
本发明还保护所述高耐候黑色PC树脂组合物的应用。具体地，所述高耐候黑色PC树脂组合物在制备免喷涂用塑料制品中的应用。或者，所述高耐候黑色PC树脂组合物在制备汽车或家电用塑料制品中的应用。所述免喷涂用塑料制品包括但不限于汽车格栅、汽车饰条、汽车饰板、笔记本电脑外壳、家用电器外壳。
本发明还保护一种PC树脂制品，所述PC树脂制品由上述高耐候黑色PC树脂组合物制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述高耐候黑色PC树脂组合物，通过超支化聚碳酸酯的引入，减少了原有PC的刚性链段，降低了其氢键形成的比例，从而降低PC的吸水性，改善PC的光照水解效应。同时，超支化PC的引入，能起到“桥接”作用，有助于黑色粉的分散，使黑色粉与体系达到比较均一和较好的状态，提升体系的热稳定性，进而提升体系的光老化稳定性，进一步提升耐候性能和高光黑表面状态。在此基础上，再配合抗氧剂、光稳定剂和耐水解助剂的协同作用效果，达到高耐候高光黑的效果。
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
1)聚碳酸酯树脂1：光气法PC，牌号PC FN1900，日本出光；
2)聚碳酸酯树脂2：酯交换法PC，牌号LXZY1609T-11，山东鲁西；
2、超支化聚碳酸酯
1)超支化聚碳酸酯1：长链芳香族聚酯结构，支化度为0.35，重均分子量为9800，牌号Hyper C304，武汉超支化；
2)超支化聚碳酸酯2：芳香族聚酯聚醚结构，支化度为0.5，重均分子量为6400，牌号Hyper C103，武汉超支化；
3)超支化聚碳酸酯3：芳香族聚酯，支化度为0.2，重均分子量为13200，牌号HyperC404，武汉超支化；
4)超支化聚碳酸酯4：芳香族聚酯，支化度为0.6，重均分子量为2100，Hyper C202，武汉超支化；
3、黑色粉
1)有机高光黑色粉：PC油化黑色粉；TA-7002，苏州泰兴国光；
2)普通黑色粉：RF5093A，广州润锋；
4、抗氧剂
受阻酚抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的混合物(质量比1:1)，市售，实施例和对比例均使用同一种；
5、光稳定剂
苯并三唑类UV吸收剂，市售，实施例和对比例均使用同一种；
6、润滑剂
季戊四醇硬脂酸酯，市售，实施例和对比例均使用同一种；
7、耐水解剂
碳化二亚胺，市售，实施例和对比例均使用同一种。
实施例及对比例
实施例1
一种高耐候黑色PC树脂组合物，包括以下按重量份计算的组分：聚碳酸酯树脂160份、超支化聚碳酸酯1 40份、有机高光黑色粉1份、耐水解剂0.3份、抗氧剂0.3份、光稳定剂0.5份、润滑剂0.2份。
实施例2
一种高耐候黑色PC树脂组合物，包括以下按重量份计算的组分：聚碳酸酯树脂130份、超支化聚碳酸酯1 70份、有机高光黑色粉粉1份、耐水解剂0.1份、抗氧剂0.1份、光稳定剂0.3份、润滑剂0.1份。
实施例3
一种高耐候黑色PC树脂组合物，包括以下按重量份计算的组分：聚碳酸酯树脂1100份、超支化聚碳酸酯1 30份、有机高光黑色粉1份、耐水解剂0.3份、抗氧剂0.3份、光稳定剂0.5份、润滑剂0.2份。
实施例4
一种高耐候黑色PC树脂组合物，包括以下按重量份计算的组分：聚碳酸酯树脂150份、超支化聚碳酸酯1 50份、有机高光黑色粉1份、耐水解剂0.3份、抗氧剂0.3份、光稳定剂0.5份、润滑剂0.2份。
实施例5
一种高耐候黑色PC树脂组合物，包括以下按重量份计算的组分：聚碳酸酯树脂160份、超支化聚碳酸酯1 40份、有机高光黑色粉0.5份、耐水解剂0.3份、抗氧剂0.3份、光稳定剂0.5份、润滑剂0.2份。
实施例6
一种高耐候黑色PC树脂组合物，包括以下按重量份计算的组分：聚碳酸酯树脂160份、超支化聚碳酸酯2 40份、有机高光黑色粉1份、耐水解剂0.3份、抗氧剂0.3份、光稳定剂0.5份、润滑剂0.2份。
实施例7
一种高耐候黑色PC树脂组合物，包括以下按重量份计算的组分：聚碳酸酯树脂160份、超支化聚碳酸酯1 40份、普通黑色粉1份、耐水解剂0.3份、抗氧剂0.3份、光稳定剂0.5份、润滑剂0.2份。
各实施例及对比例的PC树脂组合物中各组分的含量(按重量份计算)如表1～2所示，用量以表1～2为准。
其制备方法包括以下步骤：
将原料按配比混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比L/D＝48)的主机筒中，主机筒各段控制温度(从加料口至机头出口)分别为280℃、290℃、310℃、300℃、290℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒，即得所述PC树脂组合物。
表1
Figure BDA0003576681070000061
表2
Figure BDA0003576681070000071
性能测试
将上述实施例和对比例的PC树脂组合物在鼓风烘箱中于80℃干燥4小时后，用塑料注射成型机分别注塑成标准样条和100mm*100mm*3mm样板，注塑温度为280℃；将注塑好的样条和样板在50％的相对湿度、23℃放置至少24小时后进行性能测试，具体测试方法及条件如下：
1、L值测试，按照ISO 9001标准进行测试；L值表示材料黑度值的深浅，L值越低，黑度值越高。
2、光泽度测试，按照ISO 2813标准进行测试，20°角，一般≥78°，光泽度较高；
L值越低，光泽度(20°)越大，说明高光黑程度越高。
3、耐候测试，按照Ford SAE J2527标准进行测试，外滤镜：Boro.S；内滤镜：Boro.S；辐照度：0.55W/m2@340；试验循环：1、黑暗60min+前后喷淋，黑板温度38℃，箱内温度38℃，相对湿度95％；2、光照40min，黑板温度70℃，箱内温度47℃；相对湿度50％；3、光照20min+正面喷淋，黑板温度70℃，箱内温度47℃，相对湿度50％；4、光照60min，黑板温度70℃，箱内温度47℃，相对湿度50％。测试时间1900H(2500KJ/m2)。评价灰卡等级和色差。色差▲E值越小越好；灰卡等级越大越好。一般地，高耐候要求灰卡等级至少≥3级、▲E值至少≤3.0。
各实施例和对比例的测试结果如表3所示。
表3实施例和对比例的性能测试结果
Figure BDA0003576681070000081
通过上述实施例1～7测试数据可知，由实施例1～7所述PC树脂组合物制备得到的样品的光泽度(20°)均能大于80°，L值小于30，均能够达到高光黑程度。由实施例1～7所述PC树脂组合物制备得到的样品的色差▲E值均小于3，大部分实施例的▲E值均小于2，其中实施例1、2、4的▲E值小于1.5；并且由实施例1～7所述PC树脂组合物制备得到的样品的灰卡等级均≥3级，说明本发明所述高耐候黑色PC树脂组合物具有较高的耐候性能。
通过实施例1与对比例1进行对比可知，对比例1的样品由于缺少了超支化聚碳酸酯，其光泽度和耐候性能明显降低，耐候性能无法满足高耐候的要求。进一步地，通过实施例1与对比例3和4进行对比可知，超支化聚碳酸酯的支化度和重均分子量也对本发明所述高耐候黑色PC树脂组合物产生重要的影响，若超支化聚碳酸酯的支化度和重均分子量不在本发明的范围内，其也无法达到高光泽高耐候的效果。另外，通过实施例1与对比例6和7进行对比可知，超支化聚碳酸酯与聚碳酸酯树脂的用量也对本发明的效果产生影响，若超支化聚碳酸酯与聚碳酸酯树脂的用量不在本发明的效果范围内，其无法达到高耐候的效果。
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)

1.一种高耐候黑色PC树脂组合物，其特征在于，包括以下按重量份计算的组分：
Figure FDA0003576681060000011
所述超支化聚碳酸酯的支化度为0.3-0.5；重均分子量为6400-12000。
2.根据权利要求1所述高耐候黑色PC树脂组合物，其特征在于，包括以下按重量份计算的组分：
Figure FDA0003576681060000012
3.根据权利要求1所述高耐候黑色PC树脂组合物，其特征在于，所述超支化聚碳酸酯的支化度为0.35-0.4；重均分子量为9000-10000。
4.根据权利要求1所述高耐候黑色PC树脂组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂为光气法聚碳酸酯树脂。
5.根据权利要求1所述高耐候黑色PC树脂组合物，其特征在于，所述黑色粉为有机高光黑色粉。
6.根据权利要求1所述高耐候黑色PC树脂组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
7.根据权利要求1所述高耐候黑色PC树脂组合物，其特征在于，所述光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂、受阻胺类光稳定剂中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述高耐候黑色PC树脂组合物，其特征在于，所述耐水解剂为碳化二亚胺、疏水气相二氧化硅、疏水超细滑石粉中的至少一种。
9.权利要求1～8任一项所述高耐候黑色PC树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将组分按配比混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出造粒，即得所述高耐候黑色PC树脂组合物；其中，熔融温度为280-310℃，螺杆转速为200-400转/分钟。
10.权利要求1～8任一项所述高耐候黑色PC树脂组合物在制备免喷涂用塑料制品中的应用。
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