CN114921077A - 一种透明pc/pbt复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种透明PC/PBT复合材料,按重量份计,包括以下组分:PC树脂83‑91份;PBT树脂9‑17份;苯基环硅氧烷0.05‑2份;其中,PC树脂与PBT树脂的总和为100份;透明PC/PBT复合材料树脂基体中,PC树脂的重均分子量范围是24000‑32000,PBT树脂的重均分子量是PC树脂的重均分子量的1.01‑1.65倍;所述的透明PC/PBT复合材料在2mm厚度下,透明度大于85%,雾度小于1%。本发明通过针对透明PC/PBT复合材料树脂基体中的PC树脂与PBT树脂的重均分子量分布进行探索,使得本发明的透明PC/PBT复合材料具有大于85%的透光率(2mm)。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,特别是涉及一种透明PC/PBT复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种无定形的高分子材料,具有良好的透明性,透光率可达88~90%,雾度小于0.3,虽然透明性上略低于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),但PC在韧性、阻燃性能等方面具有显著优势,因此最有希望应用于制备一些对透明度要求较高的产品,如家电面板、可视化电控盒、个人护理产品、水箱、墨盒等。但PC的非结晶性同时也带来一些缺点:无定形区的分子链排列松散,容易被小分子侵入,因此PC产品在接触化学品时容易出现开裂。
为了提高PC树脂的耐溶剂性,现有技术为在PC中加入高结晶度的PBT,耐溶剂性提升明显。但是,当PBT超过某临界含量后,高结晶下使得透明度快速下降至不透明。
中国专利申请CN112029252A公开了一种充电桩面板用耐候无卤阻燃光扩散PC/PBT材料,其中主要包括77-85份PC、8-12份PBT,阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)7-11份、甲基苯基硅氧烷0.3-0.7份作为阻燃协效剂,并且加入透明增韧剂0.3-1份等。其材料具有1mm厚度90%以上的透光率,但是,该技术方案中采用高粘度(高重均分子量)PC与低粘度(低重均分子量)PBT进行复配,参见本发明的对比例发现无法重复出上述透光率的样品,这是由于高粘度PC与低粘度PBT的复配下树脂基体形成半透明状态,很难通过添加其他组分提高透光率。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种PC/PBT复合材料,具有透明度高的优点。
本发明的另一目的在于,提供上述PC/PBT复合材料的制备方法和应用。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种透明PC/PBT复合材料,按重量份计,包括以下组分:
PC树脂 83-91份;
PBT树脂 9-17份;
苯基环硅氧烷 0.05-2份;
其中,PC树脂与PBT树脂的总和为100份;
透明PC/PBT复合材料树脂基体中,PC树脂的重均分子量范围是24000-32000,PBT树脂的重均分子量是PC树脂的重均分子量的1.01-1.65倍;所述的透明PC/PBT复合材料在2mm厚度下,透明度大于85%,雾度小于1%。
透明度与雾度使用注塑机将制备得到的透明PC/PBT合金粒子注塑成厚度为2mm的样片,使用透光率仪对其透光率和雾度进行测量,透光率越高越好,雾度越低越好。
优选的,透明PC/PBT复合材料树脂基体中,PC树脂的重均分子量范围是24000-32000,PBT树脂的重均分子量是PC树脂的重均分子量的1.2-1.6倍。
更优选的,透明PC/PBT复合材料树脂基体中,PC树脂的重均分子量范围是24000-32000,PBT树脂的重均分子量是PC树脂的重均分子量的1.4-1.5倍。
透明PC/PBT复合材料树脂基体中PC树脂和PBT树脂的重均分子量测试方法可以是:在室温环境下,使用四氢呋喃对PC/PBT复合材料进行溶解24h,对溶液进行过滤分离。上清溶液(溶液1)中溶有PC树脂。将不溶物至于四氢呋喃中,加热至50℃溶解2小时后,滤去上清液,重复此操作3次以确保PC树脂被完全除去。将得到的不溶物在室温下溶解于邻氯苯酚与三氯甲烷的混合溶剂中,(二者体积比为邻氯苯酚:三氯甲烷=1:3),溶解时间24h,得到溶液2。将溶液1和溶液2导入凝胶渗透色谱(GPC)中,进行分子量测试。
本发明的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯。
所述的苯基环硅氧烷选自六苯基环三硅氧烷、八苯基环四硅氧烷中的至少一种。
优选的,所述的苯基环硅氧烷选自八苯基环四硅氧烷,透明度更高。
为了实现透明彩色复合材料,还可以添加适量的有机颜料,如酞菁类、喹酞酮类、吡咯类、喹吖啶酮类、蒽醌类、硫靛类、偶氮类、联苯类、芘类、苝类等。
为了使PC/PBT合金保持高透明度,列举的,以下物质的含量分别不能够超过2份,总含量不能超过4份,否则会对透明度带来严重的负面影响。透明PC/PBT合金无机填料含量小于1份,增强纤维含量小于1份,增韧剂含量小于1份,阻燃剂含量小于2份,抗静电剂含量小于2份,耐磨剂含量小于1份、无机着色物小于0.5份。
无机填料如滑石粉、云母等;
增强纤维如玻璃纤维、碳纤维等;
增韧剂如POE、EPDM等;
阻燃剂如溴系阻燃剂、无卤阻燃剂、无机阻燃剂等;
抗静电剂如聚醚酰胺、乙氧基化脂肪族烷基胺、乙氧基化烷基酸胺、烷基磺酸钠等等;
耐磨剂如聚四氟乙烯、二硫化钼、二氧化硅微球等;
无机着色物如炭黑、无机金属颜料等颗粒型。
可以根据实际需要决定是否加入0-2份的助剂;所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂、光稳定剂中的至少一种。
抗氧剂可以是:1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯;2,5-二-叔丁基-4-羟基苄基二甲胺;二乙基-3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基磷酸酯;硬脂基-3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基磷酸酯;3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基-3,5-二硬脂基-硫代三唑基胺;2,6-二-叔丁基-4-羟基甲基苯酚;2,4-二-(正辛硫基)-6-(4-羟基-3,5-二-叔丁基甘油烯丙基醚基)-1,3,5-三嗪;N,N’-六亚甲基二(3,5-二-叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺);N,N’-双-(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺;十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯;季戊四醇基-四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯];三甘醇-二[3-(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙酸酯];二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯];2,2’-硫代二乙基-二[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯,等。
润滑剂可以是:硬脂酸盐类润滑剂、脂肪酸类润滑剂、硬脂酸酯类润滑剂中的至少一种;所述的硬脂酸盐类润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的至少一种;所述的脂肪酸类润滑剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、脂肪酸酯中的至少一种;所述的硬脂酸酯类润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
光稳定剂可以是:羟基苯甲酸酯类紫外线吸收剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、HALS类紫外线吸收剂;
羟基苯甲酸酯类紫外线吸收剂可以选自3,5-二异丁基-4-羟基苯甲酸十六醇酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸-2,4-二叔丁基苯酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯;
二苯甲酮类紫外线吸收剂可以选自2,4-二羟基二苯甲酮;2-羟基-4-烷氧基二苯甲酮、1,3-二(甲氧基-3-羟基-4二苯甲酮)苯、2-羟基-4-苯烷氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲基丙烯酸甲酯基二苯甲酮。
苯并三唑类紫外线吸收剂可以选自2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑、2-(2’-羟基-5’-甲基)-苯并三唑、2-(3’,5’-二叔丁基-2’-羟基)-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-异丁基-5’-叔丁基)-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-双(1,1-二甲基苯基)-苯并三唑、2-(2’-羟基-5’-叔辛基)-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-(1,1-二甲基苯基)-5’-[1,1,3,3-四甲基丁基]-苯并三唑、2,2’亚甲基-(6-(2H-苯并三唑)-4-叔辛基)苯酚中的至少一种;
HALS类紫外线吸收剂可以选自癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、N,N’-(2,2,6,6-四甲基,4-胺基哌啶)-间苯二酰胺、癸二酸双1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、甲基丙烯酸(1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇)酯中的至少一种。
本发明的透明PC/PBT复合材料的制备方法,包括以下步骤:按照配比,将各组分混合均匀,再通过双螺杆挤出机挤出造粒,得到透明PC/PBT复合材料;其中,当PC树脂原料的重均分子量范围是30001-33000时,螺杆的温度范围是240-270℃,转速范围是450-600rpm;当PC树脂原料的重均分子量范围是24000-30000时,螺杆的温度范围是200-240℃,转速范围是300-450 rpm。
当螺筒温度范围是240-270℃、转速范围是450-600rpm时,属于强加工,在此加工工艺条件下PC树脂、PBT树脂的重均分子量在熔融剪切的过程中下降幅度较大。
当螺筒温度范围是200-240℃、转速范围是300-450rpm时,属于弱加工,在此加工工艺条件下PC树脂、PBT树脂的重均分子量在熔融剪切的过程中下降幅度较小。
螺杆的加工过程中影响树脂基体中PC树脂、PBT树脂的重均分子量的因素主要为热与剪切,当然还包括其他所添加的组分种类(如是否加入颗粒状硬物料)、各组分含量等相关,但是这些因素属于辅助因素,影响显著小于螺杆的热与剪切。
本发明的透明PC/PBT复合材料的应用,用于制备家电面板、可视化电控盒、个人护理产品包装、水箱、墨盒、烟油盒、透明视窗中的至少一种。
本发明具有如下有益效果
现有技术中,PC树脂与PBT树脂共混后透明度显著下降,特别是添加一定量苯基环硅氧烷后几乎做不到全透明(透光率低于60%)。本发明通过针对PC/PBT复合材料树脂基体中的PC树脂与PBT树脂的重均分子量分布进行探索,使得本发明的透明PC/PBT复合材料具有大于85%的透光率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例和对比例所用原材料如下:
PC树脂-A:重均分子量约25000,双酚A型,厂家LG公司;
PC树脂-B:重均分子量约26000,双酚A型,厂家LG公司;
PC树脂-C:重均分子量约27000,双酚A型,厂家台化出光公司;
PC树脂-D:重均分子量约30000,双酚A型,厂家三菱公司;
PC树脂-E:重均分子量约32000,双酚A型,厂家万华化学公司;
PC树脂-F:重均分子量约33000,双酚A型,厂家鲁西化工公司;
PC树脂-G:重均分子量约34000,双酚A型,厂家鲁西化工公司;
PC树脂-H:重均分子量约23000,双酚A型,厂家台化出光公司;
PC树脂-I:重均分子量约35000,双酚A型,厂家三菱公司;
PBT树脂-A:重均分子量约30000,厂家仪征化纤公司;
PBT树脂-B:重均分子量约32000,厂家蓝山屯河公司;
PBT树脂-C:重均分子量约33000,厂家仪征化纤公司;
PBT树脂-D:重均分子量约34000,厂家长春化工公司;
PBT树脂-E:重均分子量约38000,厂家仪征化纤公司;
PBT树脂-F:重均分子量约39000,厂家长春化工公司;
PBT树脂-G:重均分子量约40000,厂家仪征化纤公司;
PBT树脂-H:重均分子量约41000,厂家蓝山屯河公司;
PBT树脂-I:重均分子量约42000,厂家长春化工公司;
六苯基环三硅氧烷:纯度>99.9%,日本大阪燃气公司;
八苯基环四硅氧烷:纯度>99.9%,上海箴德化工公司。
润滑剂:季戊四醇硬脂酸酯,市售。
实施例和对比例PC/PBT复合材料的制备方法:将各组分混合均匀,再通过双螺杆挤出机挤出造粒,得到透明PC/PBT复合材料;加工强度如下:
弱1:螺杆各区间温度设置为200-220℃,转速300转/分;
弱2:螺杆各区间温度设置为210-230℃,转速350转/分;
弱3:螺杆各区间温度设置为220-240℃,转速450转/分;
强1:螺杆各区间温度设置为240-250℃,转速450转/分;
强2:螺杆各区间温度设置为250-265℃,转速500转/分;
强3:螺杆各区间温度设置为260-270℃,转速600转/分
项测试方法:
(1)透明度:使用注塑机将制备得到的透明PC/PBT合金粒子注塑成厚度为2mm的样片,使用透光率仪对其透光率和雾度进行测量,透光率越高越好,雾度越低越好。
表1:实施例1-12PC/PBT复合材料各组分含量(重量份)及测试结果
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
PC树脂含量 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
PC树脂种类 | A | A | A | A | B | C |
PBT树脂含量 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
PBT树脂种类 | G | G | H | I | G | G |
六苯基环三硅氧烷 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
八苯基环四硅氧烷 | 0.5 | |||||
加工强度 | 弱2 | 弱2 | 弱1 | 弱1 | 弱2 | 弱3 |
PC树脂重均分子量 | 24430 | 24237 | 24553 | 24580 | 25199 | 26145 |
备注降幅 | 570 | 763 | 447 | 420 | 801 | 855 |
PBT树脂重均分子量 | 37902 | 37867 | 39178 | 40099 | 37816 | 37693 |
备注降幅 | 2098 | 2133 | 1822 | 1901 | 2184 | 2307 |
重均分子量比值PBT:PC | 1.55 | 1.56 | 1.60 | 1.63 | 1.50 | 1.44 |
透明度% | 89.6 | 89.3 | 89.1 | 87.6 | 90.6 | 90.3 |
雾度% | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.3 |
续表1:
实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | |
PC树脂含量 | 90 | 90 | 90 | 90 | 83 | 91 |
PC树脂种类 | D | A | E | F | G | D |
PBT树脂含量 | 10 | 10 | 10 | 10 | 17 | 9 |
PBT树脂种类 | I | B | H | G | D | C |
六苯基环三硅氧烷 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.01 | 2 |
八苯基环四硅氧烷 | ||||||
润滑剂 | 0.2 | 0.2 | ||||
加工强度 | 弱3 | 弱1 | 强1 | 强2 | 强3 | 弱3 |
PC树脂重均分子量 | 29095 | 24449 | 30969 | 31449 | 31890 | 30596 |
备注降幅 | 905 | 551 | 1031 | 1551 | 2110 | 1404 |
PBT树脂重均分子量 | 39582 | 30360 | 37434 | 36717 | 33963 | 30945 |
备注降幅 | 2418 | 1640 | 3566 | 3283 | 4037 | 2055 |
重均分子量比值PBT:PC | 1.36 | 1.24 | 1.21 | 1.17 | 1.07 | 1.01 |
透明度% | 88.8 | 88.6 | 88.2 | 86.1 | 86.3 | 85.1 |
雾度% | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.5 | 0.3 | 0.5 |
由实施例1-12可知,本发明的PC/PBT复合材料的在2mm厚度下,透明度大于85%,雾度小于1%。
由实施例1-10可知,当PBT/PC的重均分子量比值在1.4-1.5范围时,透明度最高。
表2:对比例PC/PBT复合材料各组分含量(重量份)及测试结果
对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | |
PC树脂含量 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
PC树脂种类 | H | E | G | I | A |
PBT树脂含量 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
PBT树脂种类 | B | B | A | F | E |
六苯基环三硅氧烷 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 2.5 |
加工强度 | 弱1 | 强1 | 强2 | 强3 | 弱1 |
PC树脂重均分子量 | 22597 | 30998 | 32517 | 32850 | 24589 |
备注降幅 | 403 | 1008 | 1483 | 2150 | 411 |
PBT树脂重均分子量 | 30573 | 30163 | 28134 | 34796 | 36362 |
备注降幅 | 1427 | 1837 | 1866 | 4204 | 1638 |
重均分子量比值PBT:PC | 1.35 | 0.97 | 0.86 | 1.06 | 1.48 |
透明度% | 83.1 | 78.2 | 71.5 | 80.8 | 82.2 |
雾度% | 5.8 | 9.7 | 13.3 | 9.0 | 7.5 |
由对比例1可知,PC树脂的保留重均分子量过低,透明度不高。
由对比例2/3可知,当PBT/PC的保留重均分子量比值小于1.01时,透明度很差。
由对比例4可知,当PC树脂的保留重均分子量大于32000时,由于加工困难,透明度也会下降严重。
由对比例5可知,当六苯基环三硅氧烷添加量过多时,透明度下降严重。
Claims (8)
1.一种透明PC/PBT复合材料,其特征在于,按重量份计,包括以下组分:
PC树脂 83-91份;
PBT树脂 9-17份;
苯基环硅氧烷 0.05-2份;
其中,PC树脂与PBT树脂的总和为100份;
透明PC/PBT复合材料树脂基体中,PC树脂的重均分子量范围是24000-32000,PBT树脂的重均分子量是PC树脂的重均分子量的1.01-1.65倍;
所述的透明PC/PBT复合材料在2mm厚度下,透明度大于85%,雾度小于1%。
2.根据权利要求1所述的透明PC/PBT复合材料,其特征在于,透明PC/PBT复合材料树脂基体中,PC树脂的重均分子量范围是24000-32000,PBT树脂的重均分子量是PC树脂的重均分子量的1.2-1.6倍。
3.根据权利要求2所述的透明PC/PBT复合材料,其特征在于,透明PC/PBT复合材料树脂基体中,PC树脂的重均分子量范围是24000-32000,PBT树脂的重均分子量是PC树脂的重均分子量的1.4-1.5倍。
4.根据权利要求1所述的透明PC/PBT复合材料,其特征在于,所述的苯基环硅氧烷选自六苯基环三硅氧烷、八苯基环四硅氧烷中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的透明PC/PBT复合材料,其特征在于,所述的苯基环硅氧烷选自八苯基环四硅氧烷。
6.根据权利要求1所述的透明PC/PBT复合材料,其特征在于,按重量份计,还包括0-2份助剂;所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂、紫外吸收剂中的至少一种。
7.权利要求1-6任一项所述透明PC/PBT复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:按照配比,将各组分混合均匀,再通过双螺杆挤出机挤出造粒,得到透明PC/PBT复合材料;其中,当PC树脂原料的重均分子量范围是30001-33000时,螺杆的温度范围是240-270℃,转速范围是450-600 rpm;当PC树脂原料的重均分子量范围是24000-30000时,螺杆的温度范围是200-240℃,转速范围是300-450 rpm。
8.权利要求1-6任一项所述透明PC/PBT复合材料的应用,其特征在于,用于制备家电面板、可视化电控盒、个人护理产品包装、水箱、墨盒、烟油盒、透明视窗中的至少一种。
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