CN115558271A - 一种耐高温型耐刮擦pc材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法;包括备料:PC树脂60‑90份,耐温树脂10‑40份,抗氧剂0.2‑1份,润滑剂0.2‑1份,表面改性助剂1‑5份,相容剂0.5‑4份,封端剂0.2‑1份,着色剂2‑5份;将耐温树脂、抗氧剂和封端剂混合后螺杆挤出造粒,得封端耐温树脂母粒;将封端耐温树脂母粒与PC树脂、润滑剂、相容剂、着色剂和表面改性助剂混合后经螺杆挤出造粒。本发明通过耐温树脂的引入显著提高PC的耐温性能,并且相容剂有效改善两种树脂的界面结合力,使改性后树脂能最大限度保留PC的韧性和着色性能,使得PC的应用范围拓宽至高温材料领域;实现耐刮擦PC材料在高温领域的应用。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域,涉及一种耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法。
背景技术
耐刮擦性能是评判一款材料能否用于外观件的一项重要指标,外观的持久性也成为顾客是否愿意为产品买单的重要考虑因素。正因为强烈的市场需求,许多优秀的材料工程师都在耐刮材料的研究领域付出了非常大的努力。
PC由于其优异的韧性和透明性在五大工程塑料的使用量上名列前茅,被广泛应用在家电、汽车、电子产品外壳、照明产品等领域。因此对PC的耐温性能和耐刮性能都提出更高的要求。然而PC本身的铅笔硬度只有2B,耐摩擦光泽变化率高达90%以上,这种耐刮性远远低于外观件对于材料的性能要求,这也严重限制了PC在外观件上的应用。另外普通等级的双酚A型PC的热变形温度(1.80MPa)在120-130℃左右,这也就限制了PC在一些高温领域的应用。如何在不影响PC染色性能的前提下改善耐温和耐刮性能成为研究的难题。如中国专利CN104910605A采用马来酸酐-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯三元共聚物P(MAH-St-MMA)来改善PC耐刮擦性能,注塑时,产品容易发黄、出现银丝,严重影响产品外观,加工稳定性差。中国专利CN201410328787.4中提供了一种制备透明PMMA/PC合金的方法。但该方法需在丙烯酸甲酯树脂熔融后通入高压惰性气体,使用高压注射泵从挤出机的侧喂口注入,控制气体压力高于7.4MPa,并使用长径比较大的挤出机,在工艺要求及其严格,设备复杂,不利于大量生产。中国专利CN106280368A中利用聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯来改善PC/ABS耐刮擦性能,但该技术会降低PC材料的耐温性能。现有技术中,关于本发明的耐高温型耐刮擦PC材料,目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足,提供一种耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
本发明提供了一种耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,所述方法包括入步骤:
S1、按照以下组分及重量份数备料:
S2、将所述耐温树脂、抗氧剂以及封端剂混合后经螺杆挤出造粒,得到封端耐温树脂母粒;
S3、将所述封端耐温树脂母粒与PC树脂、润滑剂、着色剂、相容剂以及表面改性助剂混合后螺杆挤出造粒,得所述耐高温型耐刮擦PC材料。
作为一个实施方案,所述PC树脂为光气法合成双酚A型聚碳酸酯,包括高分子量PC和低分子量PC。高分子量PC可以提供稳定的冲击韧性和机械强度,但是高分子量会降低整体材料的流动性,而低分子量聚碳酸酯可以改善相容性,提高表面改性助剂和其它助剂在体系里面的分散性。优选高分子量PC和低分子量PC的质量比为1:4~1:1。
作为一个实施方案,所述高分子量PC的重均分子量范围在26000-30000,熔融指数在300℃,1.2kg的测试条件下为2-7g/10min。
作为一个实施方案,所述低分子量的PC的重均分子量范围在14000-22000,熔融指数在300℃,1.2kg的测试条件下为15-30g/10min。
作为一个实施方案,所述耐温树脂为聚芳酯(PAR)或者聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)中的一种或几种。
作为一个实施方案,所述抗氧剂为受阻酚类或者亚磷酸酯类抗氧剂。优选地,选自CIBA精化公司的Irganox 1010、Irganox 1076或Irganox 168的一种或几种。
作为一个实施方案,所述润滑剂选自有机硅化合物、白矿油、脂肪酸及其酯类、硅酮粉、硬脂酸及其盐类、石蜡、烃类、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。
作为一个实施方案,所述表面改性助剂选自聚甲基丙烯酸环己酯(PHMA)与PS或者MMA的嵌段共聚物中一种或几种。
作为一个实施方案,所述相容剂选为噁唑啉接枝改性苯乙烯-丙烯腈(SAN)的共聚物。
作为一个实施方案,所述封端剂为环氧类、甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的苯乙烯或者苯乙烯-丙烯腈共聚物中的一种或几种。
作为一个实施方案,所述着色剂为以PC为载体的自制炭黑母粒,炭黑所占质量百分比为40%。
作为一个实施方案,步骤S2中,双螺杆挤出机的温度为2902330℃,主机转速为200-500rpm。
在一些实施例中,步骤S2具体为:将耐温树脂、抗氧剂以及封端剂按配方置于高速混合机内搅拌,混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机中,控制双螺杆挤出机的温度为2902330℃,主机转速为200-500rpm,在螺杆的输送、剪切和混炼下,将物料熔化、混合,然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤,即得到封端耐温树脂母粒。
作为一个实施方案,步骤S3中,双螺杆挤出机的温度为2502300℃,主机转速为200-500rpm。
在一些实施例中,步骤S3具体为:将步骤S2中的封端耐温树脂母粒、PC树脂、润滑剂、表面改性助剂、相容剂以及着色剂按配方置于高速混合机内搅拌,混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机,控制双螺杆挤出机的温度为2502300℃,主机转速为200-500rpm,在螺杆的输送、剪切和混炼下,将物料熔化、混合,然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤,即得到耐高温型耐刮擦PC材料。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1)本发明通过耐温树脂的引入显著提高了PC的耐温性能,并且对耐温树脂进行封端处理后再选用特定相容剂改善两种树脂的界面结合力,使改性后的树脂能最大限度的保留PC的韧性以及耐温树脂的高温性能,使得PC的应用范围拓宽至高温材料领域;实现了耐刮擦PC材料在高温领域的应用。
2)本发明选用的表面改性助剂不仅可以有效改善耐刮擦性能,并且不会对其他力学性能或者PC的着色性能产生不良影响,从而得到了适合用作外观材料的PC树脂。
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。
实施例1
本实施例提供一种耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)按照表1所示的组分及重量份含量备料;
其中,PC树脂由MI(300℃,1.2kg)=4和MI(300℃,1.2kg)=23的两支光气法PC按照3:7的比例混合、耐温树脂为PAR、抗氧剂为Irganox 1076和Irganox 168按照比例1:1混合、润滑剂为苯基硅酮6019P、表面改性助剂为PHMA-PS共聚物、相容剂为聚(2-甲基-2-恶唑啉)-SAN嵌段共聚物、封端剂优选为耐高温型环氧类牌号CE-33A;着色剂为自制炭黑母粒(以PC为载体,炭黑含量为40wt.%)。
(2)将上述耐温树脂、抗氧剂以及封端剂按配方置于高速混合机内搅拌,混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机中,控制双螺杆挤出机的温度为2902330℃,主机转速为350rpm,在螺杆的输送、剪切和混炼下,将物料熔化、混合,然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤,即得到封端耐温树脂母粒。
(3)将上述(2)中的封端耐温树脂母粒、PC树脂、润滑剂、表面改性助剂、相容剂以及着色剂按配方置于高速混合机内搅拌,混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机,控制双螺杆挤出机的温度为2502300℃,主机转速为400rpm,在螺杆的输送、剪切和混炼下,将物料熔化、混合,然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤,即得到耐高温型耐刮擦PC材料。
实施例2-4
实施例2-4提供耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,PC材料的组成分别如表1所示,其制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例提供一种PC材料的制备方法,PC材料的组成如表1所示,其制备方法同实施例1的区别在于步骤(1)中未添加表面改性助剂。
对比例2
本对比例提供一种PC材料的制备方法,PC材料的组成如表1所示,与实施例4相同。其制备方法基本同实施例1,所不同之处在于:
将PC树脂、抗氧剂、表面改性助剂、封端剂、耐温树脂、润滑剂、相容剂以及着色剂按配方置于高速混合机内搅拌,混合均匀后经计量装置送入双螺杆挤出机,控制双螺杆挤出机的温度为2502300℃,主机转速为400rpm,在螺杆的输送、剪切和混炼下,将物料熔化、混合,然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤,即得到耐高温型耐刮擦PC材料。
对比例3-5
对比例3-5提供一种PC材料的制备方法,PC材料的组成如表1所示,其制备方法基本同实施例1。
将实施例124以及对比例124所制备的PC树脂注塑成高光板和样条,比较其热变形温度、铅笔硬度以及耐磨擦情况,总结如下表1。
表1 PC材料配方以及性能测试结果
注:L值是通过色差测试仪得出的,L值越低代表黑度越高,着色性越好;
铅笔硬度按照GB6739-2006进行测试;
热变形温度是参考ISO 75-1:2020进行测试;
光泽保持率是根据PV3987载荷9N,往复摩擦5次测得,变化率越大代表耐摩擦性能越差。
由表1可以得出以下结论:
a、本发明选用的两种耐温树脂都可以有效的提高PC的耐温性能,本发明通过选择特殊的封端剂制备母粒,有效抑制了PC和耐温树脂之间的酯交换,又通过选定特定的相容剂使两相树脂间形成强的界面结合力,最终达到提升热变形温度的目的。
b、本发明选用的特定结构的相容剂恶唑啉-SAN使PC和耐温树脂形成较强的界面结合力,并且高温下形成的微交联结构还有助于提高耐刮擦性能。
c、实施例4和对比例2分别采用了母粒和一步混合的制备方法,结果表明一步法制得的产品由于发生了严重的酯交换反应,使得材料的耐热性能、铅笔硬度以及耐摩擦性能都比母粒法要差。因此本发明中母粒法以及封端剂的选用是得到最优结果的关键。
d、当选用不同的表面改性助剂时铅笔硬度、耐磨擦以及对着色性的影响都不同,本发明优选的PHMA-PS不仅不影响PC材料的着色性,还提供优异的耐刮擦性能,最终制备成了适合作为外观部件的耐刮PC材料。
e、本发明选用的润滑剂也是通过多重筛选后选择了一款既具有润滑又具有耐摩擦协同的作用的硅酮,使得本发明的结果达到最优。
本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出,以上实施例仅用于说明本发明,而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,其特征在于,所述PC树脂为光气法合成的双酚A型聚碳酸酯,包括高分子量PC和低分子量PC,两者质量比为1:4~1:1。
3.根据权利要求2所述的耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,其特征在于,所述高分子量PC的重均分子量范围在26000-30000,熔融指数在300℃,1.2kg的测试条件下为2-7g/10min;所述低分子量的PC的重均分子量范围在14000-22000,熔融指数在300℃,1.2kg的测试条件下为15-30g/10min。
4.根据权利要求1所述的耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,其特征在于,所述耐温树脂为聚芳酯、聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,其特征在于,所述抗氧剂为受阻酚类或者亚磷酸酯类抗氧剂。
6.根据权利要求1所述的耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,其特征在于,所述润滑剂选自有机硅化合物、白矿油、脂肪酸及其酯类、硅酮、硬脂酸及其盐类、石蜡、烃类、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,其特征在于,所述表面改性助剂选自聚甲基丙烯酸环己酯与PS或者MMA的嵌段共聚物。
8.根据权利要求1所述的耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,其特征在于,所述相容剂选为噁唑啉接枝改性苯乙烯-丙烯腈的共聚物。
9.根据权利要求1所述的耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,其特征在于,所述封端剂为环氧类、甲基丙烯酸缩水甘油酯改性苯乙烯或者苯乙烯-丙烯腈共聚物中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的耐高温型耐刮擦PC材料的制备方法,其特征在于,步骤S2中,双螺杆挤出机的温度为2902330℃,主机转速为200-500rpm;步骤S3中,双螺杆挤出机的温度为2502300℃,主机转速为200-500rpm。
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