CN115521601B - 一种聚合物合金材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L69/00—Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
-
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- C08K2201/011—Nanostructured additives
Landscapes
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Abstract
本发明提供了一种聚合物合金材料及其制备方法和用途。以重量份计所述聚合物合金材料包括聚碳酸酯50～90份、聚对苯二甲酸乙二醇酯10～50份、改性矿物填料1～8份和酯交换抑制剂0.5～1份；所述改性矿物填料采用的改性剂包括含氨基偶联剂、聚芳酯和稀土盐的组合。所述聚合物合金材料中改性矿物填料通过采用偶联剂、聚芳酯和稀土盐对矿物填料进行协同改性，能够增强矿物与填料的相互作用，提高矿物填料在聚合物中的分散性，并且能够吸收紫外线；通过改性矿物填料与酯交换抑制剂的协同作用，使得所述聚合物合金材料具有优异的力学性能、耐候性和耐刮擦性，且表面光泽度高。
Description
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种聚合物合金材料及其制备方法和用途。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯基的芳香族高分子聚合物，机械强度高、耐冲击韧性好、尺寸稳定、耐热性好、透光率好，电绝缘性好，是性能优异的工程塑料，被广泛应用于机械、汽车、电器等行业。但是PC熔体粘度高，不易加工，内应力大使成品易发生应力开裂，不耐化学试剂，尤其是在碱性以及有机溶剂中易溶胀、开裂和降解。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种高性能聚酯类材料，分子链中含有的刚性组分和柔性组分赋予其优异的性能。刚性苯环使得PET材料在宏观上具有优异的机械性能和耐热性；柔性的亚甲基使得PET材料具有优异的韧性、加工性、结晶性，耐溶剂性且价格便宜，但是其单独使用时耐热性能差，且抗冲击强度低。
综合PC和PET的优缺点，通过熔融挤出制备PC/PET合金，可以有效提高PC的加工流动性以及耐化学药品性，同时也可以解决PET单独使用时冲击强度差的问题。但应用于汽车内外饰、通讯器材等领域时，往往需要进行二次加工以此来满足人们对产品耐磨、耐候、美观等方面的要求，但二次加工会带来生产成本的提高、环境污染等问题。
现有技术中提高PC/PET合金耐刮擦性通常方法是添加无机矿物、金属氧化物和高硬度树脂等。例如CN101974214A公开了一种矿物增强PC+PET复合材料及其制备方法，所述复合材料包括聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、增韧剂、增容剂、矿物纤维、抗氧剂和加工助剂。所述复合材料通过矿物纤维对PC/PET改性，提高复合材料的刚性和强度。但是矿物纤维容易在PC/PET树脂中分散不均匀，导致材料外观差、着色不均，使材料在应用领域方面有局限性。
CN104672871A公开了一种耐磨抗划伤PC/PET改性合金及其制备方法。所述PC/PET改性合金包括PC树脂、PET树脂、增韧剂、耐刮擦剂、抗划伤改性剂、相容剂、抗氧剂和润滑剂。上述内容通过在PC/PET基体中添加耐刮擦剂和抗划伤改性剂来提高PC/PET改性合金的刮擦性。但是，外加耐刮擦剂及抗划伤改性剂增加成本，且性能不稳定，改善程度小。
CN107573666A公开了一种耐候PC/PET合金，包括PC树脂、PET树脂、相容剂、增韧剂、磷酸酯类阻燃剂、抗氧剂和其他助剂；所述合金通过在PC/PET树脂基体中添加含有痕量三苯基氧化膦的磷酸酯类阻燃剂和3.0～100ppm的磷酸根离子，从而降低酯交换反应引起的降解问题。但所述合金的耐刮擦性能差。
因此，开发一种机械性能优异、耐候性好、耐刮擦性能好的聚合物合金材料，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种聚合物合金材料及其制备方法和用途。所述聚合物合金材料通过添加改性矿物填料和酯交换抑制剂，使得所述聚合物合金材料具有优异的力学性能、耐侯性和耐刮擦性，且所述聚合物合金材料的表面光泽度好。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种聚合物合金材料，以重量份计所述聚合物合金材料包括聚碳酸酯50～90份、聚对苯二甲酸乙二醇酯10～50份、改性矿物填料1～8份和酯交换抑制剂0.5～1份；所述改性矿物填料采用的改性剂包括含氨基偶联剂、聚芳酯和稀土盐的组合。
本发明中，通过采用含氨基偶联剂、聚芳酯和稀土盐对矿物填料进行改性，提高矿物填料在聚合物中的分散性，增强矿物填料与聚合物的相互作用，使得所述聚合物合金材料韧性好、强度高，并且具有优异的耐刮擦性；通过改性矿物填料与酯交换抑制剂的协同作用，抑制了PC和PET酯交换反应引起的降解，并且通过聚芳酯对矿物填料进行改性，能够吸收紫外线，抑制了紫外线对PC和PET的光降解，协同提高了PC/PET合金的耐候性。
优选地，以重量份计所述聚合物合金材料包括聚碳酸酯50～90份，例如可以为55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、88份等。
优选地，以重量份计所述聚合物合金材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯10～50份，例如可以为12份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份等。
优选地，以重量份计所述聚合物合金材料包括改性矿物填料1～8份，例如可以为2份、3份、4份、5份、6份、7份等。
优选地，以重量份计所述聚合物合金材料包括酯交换抑制剂0.5～1份，例如可以为0.6份、0.7份、0.8份、0.85份、0.9份、0.95份等。
优选地，所述聚碳酸酯的数均分子量为10000～30000，例如可以为12000、15000、18000、20000、22000、25000、28000等。
优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的数均分子量为10000～30000，例如可以为12000、15000、18000、20000、22000、25000、28000等。
优选地，所述改性矿物填料包括改性纳米矿物填料。
优选地，所述改性纳米矿物填料包括改性纳米二氧化硅。
优选地，所述改性纳米二氧化硅的粒径为30～80nm，例如可以为35、40、45、50、55、60、65、70、75等。
优选地，所述含氨基偶联剂包括含氨基硅烷偶联剂。
优选地，所述含氨基硅烷偶联剂包括3-氨丙基三乙氧基硅烷。
优选地，所述聚芳酯的数均分子量为8000～12000，例如可以为8200、8500、8800、10000、11000等。
优选地，所述稀土盐包括稀土醋酸盐。
优选地，所述稀土醋酸盐包括醋酸铥、醋酸镝或醋酸铽中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述改性剂中含氨基偶联剂、聚芳酯和稀土盐的质量比为1:(10～20):(0.5～0.8)，例如可以为1:10:0.5、1:10:0.8、1:15:0.6、1:15:0.8、1:20:0.8、1:18:0.5、1:20:0.5、1:20:0.6等。
优选地，所述改性矿物填料采用如下方法进行制备，所述方法包括：
(1)将纳米矿物填料与含氨基偶联剂进行反应，得到纳米矿物填料A；
(2)将步骤(1)得到的纳米矿物填料A与聚芳酯进行反应，得到纳米矿物填料B；
(3)将步骤(2)得到的纳米矿物填料B与含氨基偶联剂进行反应，得到纳米矿物填料C；
(4)将步骤(3)得到的纳米矿物填料C与稀土盐混合，得到所述改性矿物填料。
本发明中，通过含氨基硅烷偶联剂与纳米矿物填料进行反应，得到表面含有氨基的矿物填料，随后，通过聚芳酯的羧基与氨基反应将聚芳酯包覆在纳米矿物表面，再次采用含氨基偶联剂处理聚芳酯包覆的纳米矿物填料，提高聚芳酯在体系中的分散性，最后加入稀土盐，通过稀土离子与聚合物配位，进一步促进矿物填料在聚合物中的分散，并且能够提高聚合物合金材料的韧性和强度，使得所述聚合物合金材料具有优异的耐候性和耐刮擦性。
优选地，步骤(1)所述纳米矿物填料在反应前还包括真空干燥的步骤。
优选地，所述真空干燥的温度为100～120℃，例如可以为100℃、110℃、120℃等。
优选地，所述真空干燥的时间为4～6h，例如可以为4h、5h、6h等。
优选地，步骤(1)所述反应的溶剂包括水。
优选地，步骤(1)所述反应的时间为9～11h，例如可以为9h、10h、11h等。
优选地，步骤(2)所述反应的溶剂包括四氯化碳。
优选地，步骤(2)所述反应的温度为50～70℃，例如可以为52℃、55℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃等。
优选地，步骤(2)所述反应的时间为6～10h，例如可以为7h、8h、9h等。
优选地，步骤(3)所述反应的溶剂包括甲苯。
优选地，步骤(3)所述反应的时间为9～11h，例如可以为9h、10h、11h等。
优选地，步骤(4)所述混合的时间为36～40h，例如可以为36h、37h、38h、39h、40h等。
本发明中，所述改性矿物填料的制备方法中步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中所述反应的原料还包括十二烷基磺酸钠。
优选地，所述酯交换抑制剂包括磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、磷酸二氢二钠、磷酸二氢钠、、焦磷酸二氢二钠、硫酸锌、正硅酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，以重量份计所述聚合物合金材料还包括1～8份相容剂，例如可以为2份、3份、4份、5份、6份、7份等。
优选地，所述相容剂包括马来酸酐接枝的聚合物和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚合物。
优选地，所述相容剂包括马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝苯氢化乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝丙烯酸橡胶-苯乙烯-丙烯腈共聚物、马来酸酐接枝低密度聚乙烯、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝超高分子量聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯-丙烯腈共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，以重量份计所述聚合物合金材料还包括0.1～0.2份抗氧化剂，例如可以为0.1份、0.12份、0.14份、0.16份、0.18份、0.2份等。
优选地，所述抗氧化剂包括四[(β-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
优选地，以重量份计所述聚合物合金材料还包括0.1～0.2份紫外吸收剂，例如可以为0.1份、0.12份、0.14份、0.16份、0.18份、0.2份等。
优选地，所述紫外吸收剂包括2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑、2-(2′-羟基-3′,5′-双(α,α-二甲基苄基)苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-4′-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚、水杨酸苯酯、水杨酸-4-异丙基苄酯、水杨酸-2-乙基己基酯或六甲基磷酰三胺中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，以重量份计所述聚合物合金材料还包括0.1～0.2份热稳定剂，例如可以为0.1份、0.12份、0.14份、0.16份、0.18份、0.2份等。
优选地，所述热稳定剂包括金属皂类化合物、有机锡化合物、亚磷酸酯类化合物或磷酸盐类化合物中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，以重量份计所述聚合物合金材料还包括0.1～0.2份润滑剂，例如可以为0.1份、0.12份、0.14份、0.16份、0.18份、0.2份等。
优选地，以重量份计所述聚合物合金材料还包括0.3～0.6份色粉，例如可以为0.35份、0.4份、0.45份、0.5份、0.55份等。
第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的聚合物合金材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、改性矿物填料和酯交换抑制剂混合，得到所述聚合物合金材料。
优选地，所述混合前还包括预混的步骤。
优选地，所述预混的时间为5～10min，例如可以为5min、6min、7min、8min、9min等。
优选地，所述混合的物料还包括相容剂、抗氧化剂、紫外吸收剂、热稳定剂、润滑剂或色粉中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述混合的设备为双螺杆挤出机。
优选地，所述双螺杆挤出机的转速为350～850rpm，例如可以为400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm等。
优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆温度为230～290℃，例如可以为235℃、240℃、245℃、250℃、255℃、260℃、265℃、270℃、275℃、280℃、285℃、290℃等。
本发明中，所述螺杆挤出机的一区温度为230℃～260℃，二区温度为240℃～270℃，三区温度为250℃～280℃，四区温度为250℃～280℃，五区温度为250℃～280℃，六区温度为250℃～280℃，七区温度为250℃～280℃，八区温度为250℃～280℃，九区温度为250℃～280℃，十区温度250℃～280℃，十一区温度245℃～285℃。
优选地，所述混合的时间为1～3min，例如可以为1min、2min、3min等。
优选地，所述混合后还包括挤出、干燥、切粒的步骤。
优选地，所述制备方法包括以下步骤：
将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、改性矿物填料和酯交换抑制剂以及任选的相容剂、抗氧化剂、紫外吸收剂、热稳定剂、润滑剂或色粉预混5～10min后，在双螺杆挤出机中，230～290℃的条件下熔融1～3min后挤出，干燥、切粒得到所述聚合物合金材料。
第三方面，本发明提供一种装饰材料，所述装饰材料包括如第一方面所述的聚合物合金材料。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的聚合物合金材料，通过在PC和PET中添加改性矿物填料和酯交换抑制剂，使得所述聚合物合金材料具有优异的力学性能、耐侯性和耐刮擦性，且所述聚合物合金材料的表面光泽度好；所述聚合物合金材料的表面光泽度≥100，光泽留存率≥76％，色差≤0.62，拉伸强度≥57.2MPa，常温缺口冲击强度≥30.8KJ/m2。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无特别说明，本发明中实施例和对比例所用到材料均可市售购买得到或采用常规制备方法制备得到。
制备例1
一种改性矿物填料，所述改性矿物填料的具体制备方法包括：
(1)将100g的纳米二氧化硅在110℃条件下进行抽真空干燥5h后，在真空条件下冷却到常温；在盛有200mL去离子水的500mL圆底烧瓶中加10.0g纳米二氧化硅，超声分散60min后加入1.0g 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和0.05g的十二烷基磺酸钠(SDS)，加热搅拌回流反应10h，离心除去溶剂后，用乙醇超声洗涤3次，然后80℃真空干燥至恒重，得到含氨基偶联剂改性的纳米二氧化硅；
(2)称取5.0g步骤(1)得到的纳米二氧化硅，加入100mL四氯化碳中超声分散60min，向其中加入2.0g聚芳酯(PAR)和0.15g的SDS，在60℃恒温槽中反应8h；反应液在常温、转速为12000r/min离心分离后，用无水乙醇洗涤3次，真空干燥8h得到PAR包覆纳米二氧化硅；
(3)称取2.0g步骤(2)得到的纳米氧化硅，加入50mL甲苯中超声分散60min，向其中加入0.5g APTES和0.05g SDS，加热搅拌回流反应10h，离心除去溶剂后，用乙醇超声洗涤3次，然后在80℃下真空干燥至恒重，得到含氨基偶联剂改性的PAR包覆纳米二氧化硅；
(4)将10质量份步骤(3)得到的含氨基偶联剂改性的PAR包覆纳米二氧化硅加入去离子水中，搅拌，过滤，再加入无水乙醇中，搅拌，静置20h，过滤，烘干，待用；配置1％质量浓度150mL的稀土醋酸盐去离子水溶液，静置24h，加入所述含氨基偶联剂改性的PAR包覆纳米二氧化硅，超声波分散2h，静置36h，过滤后真空干燥至恒重，得到所述改性矿物填料。
制备对比例1
一种改性矿物填料，其与制备例1的区别在于，所述改性矿物填料的制备方法中没有进行步骤(3)和步骤(4)，其它原料、用量及制备方法与制备例1相同。
制备对比例2
一种改性矿物填料，其与制备例1的区别在于，所述改性矿物填料的制备方法中没有进行步骤(4)，其它原料、用量及制备方法与制备例1相同。
制备对比例3
一种改性矿物填料，其与制备例1的区别在于，所述改性矿物填料的制备方法中没有进行步骤(3)，其它原料、用量及制备方法与制备例1相同。
制备对比例4
一种改性矿物填料，其与制备例1的区别在于，所述改性矿物填料的制备方法中步骤(2)中将PAR替换为等摩尔比的马来酸酐接枝聚乙烯(美国陶氏，型号为TY1353)，其它原料、用量及制备方法与制备例1相同。
本发明中，所有实施例和对比例提供的聚合物合金材料用到的原料包括：
聚碳酸酯(PC)：日本三菱工程塑料，型号为M7026U；
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)：日本帝人，型号为TRN-8580FH；
相容剂：SAN-g-MAH，佳易容聚合物(上海)有限公司，型号为SAM-010；
酯交换抑制剂：磷酸二氢钠，上海光铧科技有限公司；
抗紫外剂：巴斯夫，型号为Tinuvin 1577；
润滑剂：日本理研，型号为SA-1000；
热稳定剂：Dover Corporation，型号为S-9228；
色粉：日本三菱，型号为MA11。
实施例1
本实施例提供一种聚合物合金材料，以重量份计所述聚合物合金材料包括70份PC、30份PET、3份改性矿物填料(制备例1)、5份相容剂、0.5份酯交换抑制剂、0.5份色粉、0.1份抗氧化剂1010、0.1份抗紫外剂、0.1份润滑剂和0.1份热稳定剂。
本实施例提供一种所述聚合物合金材料的制备方法，具体步骤包括：
按配方量，将PC、PET、改性矿物填料、相容剂、酯交换抑制剂、色粉、抗氧化剂1010、抗紫外剂、润滑剂和热稳定剂采用高速混合机均匀混合8min，随后加入到螺杆转速为500rpm的双螺杆挤出机中进行熔融共混2min，经挤出后冷却、干燥、切粒，得到所述聚合物合金材料；所述双螺杆挤出机的各区温度如表1所示。
表1
实施例2
本实施例提供一种聚合物合金材料，以重量份计所述聚合物合金材料包括70份PC、30份PET、1份改性矿物填料(制备例1)、5份相容剂、0.5份酯交换抑制剂和0.5份色粉。
本实施例提供一种所述聚合物合金材料的制备方法，具体步骤与实施1相同。
实施例3
本实施例提供一种聚合物合金材料，以重量份计所述聚合物合金材料包括70份PC、30份PET、5份改性矿物填料(制备例1)、5份相容剂、0.5份酯交换抑制剂、0.5份色粉、0.1份抗氧化剂1010、0.1份抗紫外剂、0.1份润滑剂和0.1份热稳定剂。
本实施例提供一种所述聚合物合金材料的制备方法，具体步骤与实施1相同。
实施例4
本实施例提供一种聚合物合金材料，以重量份计所述聚合物合金材料包括70份PC、30份PET、8份改性矿物填料(制备例1)、5份相容剂、0.5份酯交换抑制剂、0.5份色粉、0.1份抗氧化剂1010、0.1份抗紫外剂、0.1份润滑剂和0.1份热稳定剂。
本实施例提供一种所述聚合物合金材料的制备方法，具体步骤与实施1相同。
实施例5
本实施例提供一种聚合物合金材料，以重量份计所述聚合物合金材料包括50份PC、50份PET、1份改性矿物填料(制备例1)、1份相容剂、0.5份酯交换抑制剂、0.3份色粉、0.1份抗氧化剂1010、0.1份抗紫外剂、0.1份润滑剂和0.1份热稳定剂。
本实施例提供一种所述聚合物合金材料的制备方法，具体步骤与实施1相同。
实施例6
本实施例提供一种聚合物合金材料，以重量份计所述聚合物合金材料包括80份PC、20份PET、8份改性矿物填料(制备例1)、5份相容剂、1份酯交换抑制剂、0.5份色粉、0.2份抗氧化剂1010、0.2份抗紫外剂、0.2份润滑剂和0.2份热稳定剂。
本实施例提供一种所述聚合物合金材料的制备方法，具体步骤与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种聚合物合金材料，其与实施例1的区别仅在于，所述聚合物合金材料中没有改性矿物填料、酯交换抑制剂和相容剂，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种聚合物合金材料，其与实施例1的区别仅在于，所述聚合物合金材料中没有改性矿物填料和酯交换抑制剂，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种聚合物合金材料，其与实施例1的区别仅在于，所述聚合物合金材料中没有酯交换抑制剂，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种聚合物合金材料，其与实施例1的区别仅在于，将改性矿物填料替换为等重量份的酯交换抑制剂，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供一种聚合物合金材料，其与实施例1的区别仅在于，将所述改性矿物填料替换为纳米二氧化硅，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例6
本对比例提供一种聚合物合金材料，其与实施例1的区别仅在于，将所述改性矿物填料替换为制备对比例1提供的改性矿物填料，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例7
本对比例提供一种聚合物合金材料，其与实施例1的区别仅在于，将所述改性矿物填料替换为制备对比例2提供的改性矿物填料，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例8
本对比例提供一种聚合物合金材料，其与实施例1的区别仅在于，将所述改性矿物填料替换为制备对比例3提供的改性矿物填料，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例9
本对比例提供一种聚合物合金材料，其与实施例1的区别仅在于，将所述改性矿物填料替换为制备对比例4提供的改性矿物填料，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
性能测试
(1)黑度：采用ISO 1164方法进行测试；
(2)表面光泽度：采用ISO 2813方法进行测试；
(3)光泽留存率：采用PV3987方法进行测试；
(4)色差：采用ISO 7724/1及PV3930方法进行测试；
(5)拉伸强度：采用ISO 527方法进行测试；
(6)简支梁缺口冲击强度：采用ISO 179-1e/A方法进行测试。
具体测试结果如表2所示：
表2
由上表可知，本发明提供的聚合物合金材料，通过选用特定改性剂对矿物填料进行改性，并且通过改性矿物填料与酯交换抑制剂的协同使用，使得所述聚合物合金材料具有优异的力学性能、耐刮擦性和耐候性，表面光泽度好。
由实施例1～6可知，所述聚合物合金材料的黑度为0.7～0.94，表面光泽度为100～112，光泽留存率为76～86％，色差为0.25～0.62，拉伸强度为57.2～62.5MPa，缺口冲击强度为30.8～45.2KJ/m2；由实施例1与对比例1～4比较可知，所述聚合物合金材料没有采用本发明优选的配方时，强度降低，色差变大、光泽留存率变小，耐候性变差；由实施例1与对比例5～9比较可知，当没有采用特定组合的改性剂处理纳米矿物填料，所述聚合物合金材料的力学性能下降，耐候性变差。
综上所述，本发明提供的聚合物合金材料，通过采用偶联剂、聚芳酯和稀土盐对矿物填料进行协同改性，使得所述聚合物合金材料具有优异的耐刮擦性和力学性能；通过改性矿物填料与酯交换抑制剂的协同作用，使得所述聚合物合金材料具有优异的耐候性，且表面光泽度高。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (41)
1.一种聚合物合金材料，其特征在于，以重量份计所述聚合物合金材料包括聚碳酸酯50～90份、聚对苯二甲酸乙二醇酯10～50份、改性纳米矿物填料1～8份和酯交换抑制剂0.5～1份；
所述改性纳米矿物填料采用的改性剂包括含氨基偶联剂、聚芳酯和稀土盐的组合；
所述改性纳米矿物填料采用如下方法进行制备，所述方法包括：
(1)将纳米矿物填料与含氨基偶联剂进行反应，得到纳米矿物填料A；
(2)将步骤(1)得到的纳米矿物填料A与聚芳酯进行反应，得到纳米矿物填料B；
(3)将步骤(2)得到的纳米矿物填料B与含氨基偶联剂进行反应，得到纳米矿物填料C；
(4)将步骤(3)得到的纳米矿物填料C与稀土盐混合，得到所述改性矿物填料。
2.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述聚碳酸酯的数均分子量为10000～30000。
3.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的数均分子量为10000～30000。
4.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述改性纳米矿物填料包括改性纳米二氧化硅。
5.根据权利要求4所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅的粒径为30～80nm。
6.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述含氨基偶联剂包括含氨基硅烷偶联剂。
7.根据权利要求6所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述含氨基硅烷偶联剂包括3-氨丙基三乙氧基硅烷。
8.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述聚芳酯的数均分子量为8000～12000。
9.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述稀土盐包括稀土醋酸盐。
10.根据权利要求9所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述稀土醋酸盐包括醋酸铥、醋酸镝或醋酸铽中的任意一种或至少两种的组合。
11.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述改性剂中含氨基偶联剂、聚芳酯和稀土盐的质量比为1:(10～20):(0.5～0.8)。
12.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述改性矿物填料制备方法中步骤(1)所述反应的溶剂包括水。
13.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述改性矿物填料制备方法中步骤(1)所述反应的时间为9～11h。
14.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述改性矿物填料制备方法中步骤(2)所述反应的溶剂包括四氯化碳。
15.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述改性矿物填料制备方法中步骤(2)所述反应的温度为50～70℃。
16.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述改性矿物填料制备方法中步骤(2)所述反应的时间为6～10h。
17.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述改性矿物填料制备方法中步骤(3)所述反应的溶剂包括甲苯。
18.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述改性矿物填料制备方法中步骤(3)所述反应的时间为9～11h。
19.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述改性矿物填料制备方法中步骤(4)所述混合的时间为36～40h。
20.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述酯交换抑制剂包括磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、磷酸二氢二钠、磷酸二氢钠、焦磷酸二氢二钠、硫酸锌、正硅酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合。
21.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，以重量份计所述聚合物合金材料还包括1～8份相容剂。
22.根据权利要求21所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述相容剂包括马来酸酐接枝的聚合物和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚合物。
23.根据权利要求22所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述相容剂包括马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝苯氢化乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝丙烯酸橡胶-苯乙烯-丙烯腈共聚物、马来酸酐接枝低密度聚乙烯、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝超高分子量聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯-丙烯腈共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的任意一种或至少两种的组合。
24.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，以重量份计所述聚合物合金材料还包括0.1～0.2份抗氧化剂。
25.根据权利要求24所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述抗氧化剂包括四[(β-3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
26.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，以重量份计所述聚合物合金材料还包括0.1～0.2份紫外吸收剂。
27.根据权利要求26所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述紫外吸收剂包括2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑、2-(2′-羟基-3′,5′-双(α,α-二甲基苄基)苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-4′-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚、水杨酸苯酯、水杨酸-4-异丙基苄酯、水杨酸-2-乙基己基酯或六甲基磷酰三胺中的任意一种或至少两种的组合。
28.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，以重量份计所述聚合物合金材料还包括0.1～0.2份热稳定剂。
29.根据权利要求28所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述热稳定剂包括金属皂类化合物、有机锡化合物、亚磷酸酯类化合物或磷酸盐类化合物中的任意一种或至少两种的组合。
30.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，以重量份计所述聚合物合金材料还包括0.1～0.2份润滑剂。
31.根据权利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，以重量份计所述聚合物合金材料还包括0.3～0.6份色粉。
32.一种根据权利要求1～31任一项所述的聚合物合金材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、改性矿物填料和酯交换抑制剂以及任选的相容剂、抗氧化剂、紫外吸收剂、热稳定剂、润滑剂或色粉混合，得到所述聚合物合金材料。
33.根据权利要求32所述的制备方法，其特征在于，所述混合前还包括预混的步骤。
34.根据权利要求33所述的制备方法，其特征在于，所述预混的时间为5～10min。
35.根据权利要求32所述的制备方法，其特征在于，所述混合的设备为双螺杆挤出机。
36.根据权利要求32所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的转速为350～850rpm。
37.根据权利要求32所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆温度为230～290℃。
38.根据权利要求32所述的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为1～3min。
39.根据权利要求32所述的制备方法，其特征在于，所述混合后还包括挤出、干燥、切粒的步骤。
40.根据权利要求32所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、改性矿物填料和酯交换抑制剂以及任选的相容剂、抗氧化剂、紫外吸收剂、热稳定剂、润滑剂或色粉预混5～10min后，在双螺杆挤出机中，230～290℃的条件下混合1～3min后挤出，干燥、切粒得到所述聚合物合金材料。
41.一种装饰材料，其特征在于，所述装饰材料包括如权利要求1～31任一项所述的聚合物合金材料。
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