CN115028980B - 一种pc用高效复合助剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PC用高效复合助剂，由如下重量份的原料组成：PA6树脂10‑15份、PBT树脂6‑10份、丁二烯‑苯乙烯共聚物接枝马来酸酐4‑6份、纳米改性二氧化硅1‑5份、纳米氧化锌2‑6份、纳米碳纤维2‑4份、聚酯蜡3‑4份、复合抗氧化剂1‑3份、增韧剂2‑5份。本发明各个原料成分选择合理，原料配比合理，能够显著提高PC材料的流动性，便于加工成型，提高了丁二烯‑苯乙烯共聚物接枝马来酸酐的热稳定性，改善所形成的共混体系的力学性能，并能够降低PC材料色差的产生，提高产品的质量，还能够明显改善PC材料的耐溶剂性和耐磨性，无应力开裂，从整体上提升了PC材料的产品性能，使其能够很好的满足使用需求。

Description

一种PC用高效复合助剂
技术领域
本发明属于高分子材料助剂技术领域，特别是涉及一种PC用高效复合助剂。
背景技术
聚碳酸酯（PC）作为一种热塑性高分子材料，由于其兼具高抗冲、高透光和高耐热的优点，而被广泛应用于航空航天、汽车车窗及照明系统等领域。PC作为一种高分子材料，在加工、储存或使用过程中，由于各种原因很容易发生氧化，尤其是在受热、光照或有重金属离子存在时自动氧化更会加速进行，从而引起高聚合物分子链的降解和交联，使PC材料的外观、物理性能和机械性能等发生改变，影响其正常使用。因此，为了防止PC材料的劣化，通常需要在PC材料中添加多种助剂，用以改善PC材料的产品质量。
现有技术中用于PC材料的助剂大致分为三大类，分别为高温加工保护助剂抗氧剂、材料加工成型用润滑剂、调节颜色的有机颜料。然而，将上述助剂与PC材料混合后制备得到的PC制品仍然存在一些缺点：（一）熔体粘度依然很高，加工流动性差，影响制品成型；（二）耐应力开裂、耐溶剂性和耐磨性差，强度低。针对上述存在的问题，现有技术中也尝试采用在助剂中添加少量的与PC材料性能互补的其他树脂材料的方法，用于改善PC制品的性能。然而，由于不同的树脂材料在热力学上的不相容性，两相之间的界面张力大以及界面粘接力弱导致了相与相之间的分散状况不好，从而使所得的共混体系的力学性能很差，通常需要加入相容剂来实现不同树脂材料之间的共混。然而，现有技术中的相容剂不耐高温，在高温条件下分子链容易发生降解，不仅无法实现改善不同树脂之间的相容性的目的，而且发生降解后的相容剂还容易与PC材料本体发生副反应，造成PC材料性能的急剧劣化，大大降低了PC材料的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种PC用高效复合助剂，用以解决现有的PC用助剂不能有效地改善PC材料的产品质量的技术问题。
本发明提供一种PC用高效复合助剂，该高效复合助剂由如下重量份的原料组成：PA6树脂10-15份、PBT树脂6-10份、丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐4-6份、纳米改性二氧化硅1-5份、纳米氧化锌2-6份、纳米碳纤维2-4份、聚酯蜡3-4份、复合抗氧化剂1-3份、增韧剂2-5份。
优选地，该高效复合助剂由如下重量份的原料组成：PA6树脂12份、PBT树脂10份、丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐5份、纳米改性二氧化硅4份、纳米氧化锌2份、纳米碳纤维4份、聚酯蜡3份、复合抗氧化剂2份、增韧剂4份。
优选地，所述纳米改性二氧化硅为氨基改性纳米二氧化硅，所述氨基改性纳米二氧化硅由γ-氨基丙基三乙氧基硅烷表面处理纳米二氧化硅制备得到。
优选地，所述复合抗氧化剂为抗氧剂1076与抗氧剂DSTP的混合物或抗氧剂1010与抗氧剂DSTP的混合物或抗氧剂1076与抗氧剂168的混合物。
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-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中的一种或多种。
优选地，该高效复合助剂应用于PC树脂制备得到一种改性PC复合材料，PC树脂与高效复合助剂的重量份比为100/10-15。
本发明还提供一种改性PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按重量份比依次称取各个原料和PC树脂，并将其置于高速混合机中充分混合，搅拌均匀；（2）在双螺杆挤出机中以250-300℃的加工温度进行共混挤出、冷却、切粒，制备得到改性PC复合材料颗粒。
本发明的有益效果：（1）通过添加PA6树脂、PBT树脂、丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐和纳米改性二氧化硅，PA6树脂用于改善PC材料的流动性，降低熔体粘度，便于加工成型，PBT树脂用于改善PC材料的耐溶剂性，耐应力开裂，而丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐则作为相容剂用于改善PC树脂、PA6树脂、PBT树脂所形成的共混体系的力学性能，使其具有良好的相容性，从而得到具有较高的抗冲强度的改性PC复合材料，而加入纳米改性二氧化硅的目的是：由于纳米改性二氧化硅表面具有较多的活性官能团，不仅有助于提高其与共混体系的相容性和分散性，纳米改性二氧化硅表面的活性官能团与丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐有很高的反应活性，丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐会键合在纳米改性二氧化硅的表面，形成以纳米改性二氧化硅为核心的交联网络，即使高温使丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐发生降解，但是纳米改性二氧化硅还能够将裂解的丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐片段连接在一起，并不会影响交联网络结构的稳定性，提高了丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐的热稳定性，改善所形成的共混体系的力学性能，并能够避免出现因丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐降解所导致的PC材料透明度降低的问题，提高产品的质量；（2）通过添加纳米氧化锌和复合抗氧化剂，提高了PC材料的抗氧化性和抗光老化性，提高了PC材料的表面性能，具有良好的耐候性和热稳定性，保持了PC材料的优良性能，延长了制品的使用寿命，通过添加纳米碳纤维、增韧剂，提高了聚碳酸酯的屈服强度和弹性模量，大 大提高了聚碳酸酯的力学性能，增强了耐磨性，聚酯蜡则赋予PC材料优异的加工流动性，使本发明制得的改性PC复合材料具有优异的综合性能和广阔的应用前景。
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。
本发明提供了一种PC用高效复合助剂，该高效复合助剂由如下重量份的原料组成：PA6树脂10-15份、PBT树脂6-10份、丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐4-6份、纳米改性二氧化硅1-5份、纳米氧化锌2-6份、纳米碳纤维2-4份、聚酯蜡3-4份、复合抗氧化剂1-3份、增韧剂2-5份。纳米氧化锌作为一种光稳定剂，能够反射或吸收太阳光紫外线，在PC聚合物与光源之间设置一道屏障，阻止紫外线深入PC聚合物内部，从而可使PC聚合物得到保护。聚酯蜡具有非常强的极性中心和很长的非极性碳链，聚酯蜡在极性上与PC聚合物相容的部分起到内润滑的作用，聚酯蜡在极性上与PC聚合物不相容的部分起到外润滑和脱模的作用，改善PC材料的加工流动性，方便加工成型。
该高效复合助剂由如下重量份的原料组成：PA6树脂12份、PBT树脂10份、丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐5份、纳米改性二氧化硅4份、纳米氧化锌2份、纳米碳纤维4份、聚酯蜡3份、复合抗氧化剂2份、增韧剂4份。
所述纳米改性二氧化硅为氨基改性纳米二氧化硅，所述氨基改性纳米二氧化硅由γ-氨基丙基三乙氧基硅烷表面处理纳米二氧化硅制备得到。
所述复合抗氧化剂为抗氧剂1076与抗氧剂DSTP的混合物或抗氧剂1010与抗氧剂DSTP的混合物或抗氧剂1076与抗氧剂168的混合物。其中，抗氧剂1076、抗氧剂1010作为主抗氧剂，化合物结构中均含有-OH，-OH与PC树脂争夺自动氧化中形成的过氧自由基，通过氢原子的转移，形成一个稳定的抗氧剂自由基，该自由基又具有捕获活性自由基的能力，从而抑制PC树脂氧化过程的发生，从而改善PC产品的颜色。抗氧剂DSTP与抗氧剂168作为辅助抗氧剂，作为良好的螯合剂，能够与反应体系中残存的有害金属离子如Fe2+、Mn2+等形成螯合物，避免了有色金属离子与PC分子中的酚羟基反应形成深颜色的复合物，与抗氧剂1076、抗氧剂1010复配后，能够起到很好的抗氧化协同作用，保证了PC的外观颜色，提高了产品的透明性。
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-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中的一种或多种。
优选地，该高效复合助剂应用于PC树脂制备得到一种改性PC复合材料，PC树脂与高效复合助剂的重量份比为100/10-15。
本发明还提供一种改性PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按重量份比依次称取各个原料和PC树脂，并将其置于高速混合机中充分混合，搅拌均匀；（2）在双螺杆挤出机中以250-300℃的加工温度进行共混挤出、冷却、切粒，制备得到改性PC复合材料颗粒。
实施例1
一种PC用高效复合助剂，该高效复合助剂由如下重量份的原料组成：PA6树脂10份、PBT树脂6份、丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐4份、氨基改性纳米二氧化硅1份、纳米氧化锌2份、纳米碳纤维2份、聚酯蜡3份、抗氧剂1076与抗氧剂DSTP的混合物共计1份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2份。
实施例2
一种PC用高效复合助剂，该高效复合助剂由如下重量份的原料组成：PA6树脂15份；PBT树脂10份；丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐6份；氨基改性纳米二氧化硅5份；纳米氧化锌6份；纳米碳纤维4份；聚酯蜡4份；抗氧剂1010与抗氧剂DSTP的混合物共计3份；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物共计5份。
实施例3
一种PC用高效复合助剂，该高效复合助剂由如下重量份的原料组成：PA6树脂12份、PBT树脂10份、丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐5份、氨基改性纳米二氧化硅4份、纳米氧化锌2份、纳米碳纤维4份、聚酯蜡3份、抗氧剂1076与抗氧剂168的混合物共计2份、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物4份。
实施例4
一种PC用高效复合助剂，该高效复合助剂由如下重量份的原料组成：PA6树脂11份、PBT树脂7份、丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐5份、氨基改性纳米二氧化硅2份、纳米氧化锌3份、纳米碳纤维3份、聚酯蜡3份、抗氧剂1076与抗氧剂DSTP的混合物共计2份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物3份。
实施例5
一种PC用高效复合助剂，该高效复合助剂由如下重量份的原料组成：PA6树脂12份、PBT树脂8份、丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐6份、氨基改性纳米二氧化硅3份、纳米氧化锌4份、纳米碳纤维4份、聚酯蜡3份、抗氧剂1076与抗氧剂168的混合物共计3份、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物4份。
实施例6
一种PC用高效复合助剂，该高效复合助剂由如下重量份的原料组成：PA6树脂13份；PBT树脂9份；丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐5份；氨基改性纳米二氧化硅4份；纳米氧化锌5份；纳米碳纤维3份；聚酯蜡3份；抗氧剂1076与抗氧剂168的混合物共计2份；乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物共计3份。
实施例7
一种PC用高效复合助剂，该高效复合助剂由如下重量份的原料组成：PA6树脂14份；PBT树脂6份；丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐4份；氨基改性纳米二氧化硅5份；纳米氧化锌6份；纳米碳纤维4份；聚酯蜡4份；抗氧剂1076与抗氧剂168的混合物共计3份；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物共计5份。
将实施例1-7所述的高效复合助剂分别与PC树脂按照重量份比为10-15/100的比例制备得到七种不同的改性PC复合材料，并将实施例1所述的配方中去掉氨基改性纳米二氧化硅，将得到的复合助剂制备而成的PC复合材料作为对比例1，将实施例1所述的配方中去掉纳米碳纤维，将得到的复合助剂制备而成的PC复合材料作为对比例2，将实施例1所述的配方中去掉纳米氧化锌，将得到的复合助剂制备而成的PC复合材料作为对比例3，对实施例1-7以及对比例1-3分别进行综合性能测试，测试结果见表1。
表1
由实施例1-7和对比例1可以看出，添加纳米改性二氧化硅后，能够显著提高PC材料的力学性能和抗氧化性能，制备得到的PC材料强度高，且能够降低色差料的产生，降低产品颜色发黄的概率，提高产品的透明度。由实施例1-7和对比例2可以看出，添加纳米碳纤维后，能够辅助改善PC材料的力学性能，提高PC材料的屈服强度和弹性模量，延长产品的使用寿命。由实施例1-7和对比例3可以看出，添加纳米氧化锌之后，能够显著提高PC材料的抗氧化性和抗光老化性，提高了PC材料的表面性能，保持了PC材料的优良性能。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。

Claims (6)

1.一种PC用高效复合助剂，其特征在于：由如下重量份的原料组成：PA6树脂10-15份、PBT树脂6-10份、丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐4-6份、纳米改性二氧化硅1-5份、纳米氧化锌2-6份、纳米碳纤维2-4份、聚酯蜡3-4份、复合抗氧化剂1-3份、增韧剂2-5份；所述纳米改性二氧化硅为氨基改性纳米二氧化硅，所述氨基改性纳米二氧化硅由γ-氨基丙基三乙氧基硅烷表面处理纳米二氧化硅制备得到。
2.根据权利要求1所述的一种PC用高效复合助剂，其特征在于：由如下重量份的原料组成：PA6树脂12份、PBT树脂10份、丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐5份、纳米改性二氧化硅4份、纳米氧化锌2份、纳米碳纤维4份、聚酯蜡3份、复合抗氧化剂2份、增韧剂4份。
3.根据权利要求1所述的一种PC用高效复合助剂，其特征在于：所述复合抗氧化剂为抗氧剂1076与抗氧剂DSTP的混合物或抗氧剂1010与抗氧剂DSTP的混合物或抗氧剂1076与抗氧剂168的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种PC用高效复合助剂，其特征在于：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-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种PC用高效复合助剂，其特征在于：该高效复合助剂应用于PC树脂制备得到一种改性PC复合材料，PC树脂与高效复合助剂的重量份比为100/10-15。
6.一种改性PC复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）按重量份比为100/10-15称取PC树脂和权利要求5所述的PC用高效复合助剂，并将其置于高速混合机中充分混合，搅拌均匀；（2）在双螺杆挤出机中以250-300℃的加工温度进行共混挤出、冷却、切粒，制备得到改性PC复合材料颗粒。
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