CN115572472B - 一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料及其制备方法，材料包括以下重量份组分：PC树脂71‑93份；表面改性助剂5.0‑15份；增韧剂1.0‑4.0份；无机填料1.0‑5.0份；抗氧剂0.1‑1.0份；润滑剂0.1‑1.0份；增容剂0.5‑5.0份。将原料置于高速混合机内搅拌，混合均匀后送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250‑280℃，主机转速为300‑500rpm，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即得到耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料。与现有技术相比，本发明可以在有效改善耐防晒霜性能的同时又可以满足免喷涂材料的外观要求。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯简称PC，具有突出的抗冲击性能、透明性、耐热性、尺寸稳定性，是一种综合性能优良的工程塑料。但由于其熔融温度较高，粘度较大，在注塑成型时会有较大的残余应力，易发生开裂。并且PC的耐化学品性较差，对其应用的场景的酸碱性有着非常高的要求，极易发生断链降解，这些限制了PC在免喷涂外观件上的应用。因为各大汽车主机厂都对汽车内饰外观件提出了一系列的耐化学品要求，其中大众、吉利、马自达以及通用都明确要求PC材料必须满足耐防晒霜的要求。但是市面上的防晒霜有着不同等级的防晒指数，指数越高，对于材料的耐化学品性要求越高。如何提高PC的耐防晒霜性能成为了研究的热点，如CN109852026A公开了一种耐防晒霜PC/ABS合金材料及其制备方法，通过引入特定的耐磨助剂来提高耐磨性能的同时提高了耐防晒霜的性能，但该方法中使用的防晒霜是PV3964中大众主机厂做实验特制的防晒霜，并不能代表市面上通用的防晒霜。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料，包括以下重量份组分：
优选地，所述的PC树脂包含普通PC和含硅PC，普通PC和含硅PC的重量比为(2～4):1。
进一步优选地，所述的PC树脂包含重量比为3:1的普通PC和含硅PC。
进一步优选地，所述的普通PC为光气法合成的双酚A型聚碳酸酯，含硅PC为有机硅氧烷与聚碳酸酯无规共聚PC。
更进一步优选地，所述的普通PC的分子量范围在25000-30000，熔融指数在300℃，1.2kg的测试条件下为7-13g/10min。
更进一步优选地，所述的含硅PC为折射率与普通PC接近的有机硅氧烷与聚碳酸酯无规共聚PC，折射率n＝1.56，硅含量范围为4wt％-25wt％。
优选地，所述的表面改性助剂为苯基丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯的共聚物PHMA-MMA。
进一步优选地，所述的PHMA-MMA的折光指数为1.56。所述的PHMA-MMA既有丙烯酸酯类材料优异的耐化学品性，又具有与PC(折光指数n＝1.58)相近的折光指数，从而避免了因折光指数差异过大带来的外观影响。
优选地，所述的增韧剂为EMA、EBA、EEA、Si/MMA、MBS、SEBS中的一种或几种。
优选地，所述的无机填料为硅烷偶联剂处理的云母、滑石粉、玻片等片状填料中的一种或几种。
进一步优选地，所述的无机填料为硅烷偶联剂处理过的金云母。
更进一步优选地，所述的金云母的径厚比为120，D50＝38μm。
优选地，所述的抗氧剂为受阻酚类或者亚磷酸酯类抗氧剂。
进一步优选地，所述的抗氧剂选自CIBA精化公司的Irganox 1010、Irganox 1076或Irganox 168的一种或几种。
优选地，所述的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。
优选地，所述的增容剂为马来酸酐或者甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚苯乙烯、聚烯烃、苯乙烯-丙烯腈的共聚物中或者树枝状聚酯中的一种或几种。
一种上述耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料的制备方法，将原料置于高速混合机内搅拌，混合均匀后送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250-280℃，主机转速为300-500rpm，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即得到耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料。
进一步优选地，将PC树脂、抗氧剂、润滑剂、增容剂、表面改性助剂、增韧剂以及无机填料按配方比例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。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明表面改性助剂PHMA-MMA树脂可以在有效改善耐防晒霜性能的同时又可以与PC很好的相容，保持较高的PC透过率；
2.本发明引入了金云母，利用增容剂以及生产工艺将它均匀的分散在树脂体系里面，利用它的片状结构阻挡防晒霜与树脂基材的接触，进而起到耐腐蚀的目的；
3.本发明通过引入PHMA-MMA树脂以及无机填料来改善PC材料的耐防晒霜的性能，并选用市面上通用的高倍数防晒霜进行测试，将PC的耐防晒霜能力改善到最优水平，满足了大部分汽车主机厂对于内饰免喷涂PC材料的耐化要求；
4.本发明通过引入PHMA-MMA和含硅PC来共同提高基体PC树脂的耐化性能，本发明选择的经过与PHMA共聚后的MMA具有与PC相近的折光指数，使改性后的PC保持较高的透明度，因此着色性优异，满足了免喷涂制件的着色要求；并且本发明选择了特定有机硅含量范围的PC，避免了硅含量过高或者过低对力学性能和耐化性能的不良影响，除了引入有机的改性助剂以外，本发明还尝试了引入具有高径厚比的表面处理过的金云母，通过阻隔防晒霜与树脂PC的接触，从而提高耐化性能，最终制备了耐高倍数防晒霜的PC材料。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，以下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。
实施例1
一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
其中，PC树脂由MI(300℃，1.2kg)＝10的普通PC和硅含量为13wt％的含硅PC两支料按照3:1重量比的混合物、表面改性助剂为日之升的苯基丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯的共聚物PHMA-MMA、抗氧剂为Irganox 1076和Irganox 168按照重量比1:1混合、润滑剂为硅酮6019P、增韧剂为EBA、增容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的苯乙烯-丙烯腈的共聚物SAG001、无机填料为硅烷偶联剂处理过的金云母；
(2)将上述PC树脂、抗氧剂、润滑剂、增容剂、表面改性助剂、增韧剂以及无机填料按配方比例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250～280℃，主机转速为400rpm，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即得到耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料。
实施例2
一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
其中，PC树脂由MI(300℃，1.2kg)＝10的普通PC和硅含量为13wt％的含硅PC两支料按照3:1重量比的混合物、表面改性助剂为苯基丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯的共聚物PHMA-MMA、抗氧剂为Irganox 1076和Irganox 168按照重量比1:1混合、润滑剂为硅酮6019P、增韧剂为EBA、增容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的苯乙烯-丙烯腈的共聚物SAG001、无机填料为硅烷偶联剂处理过的金云母；
(2)将上述PC树脂、抗氧剂、润滑剂、增容剂、表面改性助剂、增韧剂以及无机填料按配方比例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250～280℃，主机转速为400rpm，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即得到耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料。
实施例3
一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
其中，PC树脂由MI(300℃，1.2kg)＝10的普通PC和硅含量为13wt％的含硅PC两支料按照3:1重量比的混合物、表面改性助剂为苯基丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯的共聚物PHMA-MMA、抗氧剂为Irganox 1076和Irganox 168按照重量比1:1混合、润滑剂为硅酮6019P、增韧剂为EBA、增容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的苯乙烯-丙烯腈的共聚物SAG001、无机填料为硅烷偶联剂处理过的金云母；
(2)将上述PC树脂、抗氧剂、润滑剂、增容剂、表面改性助剂、增韧剂以及无机填料按配方比例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250～280℃，主机转速为400rpm，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即得到耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料。
实施例4
一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
其中，PC树脂由MI(300℃，1.2kg)＝10的普通PC和硅含量为20wt％的含硅PC两支料按照3:1重量比的混合物、表面改性助剂为苯基丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯的共聚物PHMA-MMA、抗氧剂为Irganox 1076和Irganox 168按照重量比1:1混合、润滑剂为硅酮6019P、增韧剂为EBA、增容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的苯乙烯-丙烯腈的共聚物SAG001、无机填料为硅烷偶联剂处理过的金云母；
(2)将上述PC树脂、抗氧剂、润滑剂、增容剂、表面改性助剂、增韧剂以及无机填料按配方比例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250～280℃，主机转速为400rpm，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即得到耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料。
对比例1
一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
其中，PC树脂由MI(300℃，1.2kg)＝10的普通PC和硅含量为13wt％的含硅PC两支料按照3:1重量比的混合物、抗氧剂为Irganox 1076和Irganox 168按照重量比1:1混合、润滑剂为硅酮6019P、增韧剂为EBA、增容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的苯乙烯-丙烯腈的共聚物SAG001、无机填料为硅烷偶联剂处理过的金云母；
(2)将上述PC树脂、抗氧剂、润滑剂、增容剂、表面改性助剂、增韧剂以及无机填料按配方比例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250～280℃，主机转速为400rpm，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即得到耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料。
对比例2
一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
其中，PC树脂由MI(300℃，1.2kg)＝10的普通PC和硅含量为20wt％的含硅PC两支料按照3:1重量比的混合物、表面改性助剂为苯基丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯的共聚物PHMA-MMA、抗氧剂为Irganox 1076和Irganox 168按照重量比1:1混合、润滑剂为硅酮6019P、增韧剂为EBA、增容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的苯乙烯-丙烯腈的共聚物SAG001、无机填料为硅烷偶联剂处理过的金云母；
(2)将上述PC树脂、抗氧剂、润滑剂、增容剂、表面改性助剂、增韧剂以及无机填料按配方比例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250～280℃，主机转速为400rpm，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即得到耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料。
对比例3
一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
其中，PC树脂由MI(300℃，1.2kg)＝10的普通PC和硅含量为20wt％的含硅PC两支料按照3:1重量比的混合物、表面改性助剂为苯基丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯的共聚物PHMA-MMA、抗氧剂为Irganox 1076和Irganox 168按照重量比1:1混合、润滑剂为硅酮6019P、增韧剂为EBA、增容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的苯乙烯-丙烯腈的共聚物SAG001、无机填料为玻纤；
(2)将上述PC树脂、抗氧剂、润滑剂、增容剂、表面改性助剂、增韧剂以及无机填料按配方比例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250～280℃，主机转速为400rpm，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即得到耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料。
将实施例1～4以及对比例1～3所制备的PC树脂注塑成高光色板，将色板置于60℃下48h，取出后将0.1ml的防晒霜直接涂敷于色板表面，涂覆面积10mm*10mm，再将板置于80℃下24h，取出色板置于23℃环境中12h，擦除表面防晒霜观察表面外观情况。汇总结果见表1。
表1耐防晒霜结果汇总
注：防晒霜是从市面购得，挑选了销售量靠前的品牌曼秀雷敦
由表1可以得出以下结论：
a、实施例1-3得出当改变表面改性助剂的添加量时，PC的耐防晒霜性能随之发生明显的变化，当添加量达到15份时达到最优状态，可以满足高倍数防晒霜的要求。
b、实施例3和实施例4对比得出含硅PC的硅含量越多，材料的耐化性能越好，但随着硅含量的增加会影响PC作为免喷涂外观件的外观，因此通过数据积累，最佳的硅含量在4-25wt％。
c、对比例1-2得出未添加表面改性助剂的PC树脂耐化性能较差，低倍数的防晒霜也会被腐蚀。另外增韧剂的添加量必须严格控制在2-4份，低于这个范围没有起到增韧的效果，高于这个范围会使耐化学品性能急剧下降。
d、对比例3得出无机填料的形貌对PC耐化学品性能有着显著的影响，为了不影响高亮外观，填料添加份数为1-5份，并且本发明通过大量实验验证了片状填料的效果优于其他形貌的填料，因为片状填料拥有与树脂更大的遮盖面积，可以更有效地阻隔防晒霜的腐蚀。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，包括以下重量份组分：
PC树脂 71-93份；
表面改性助剂 5.0-15份；
增韧剂 1.0-4.0份；
无机填料 1.0-5.0份；
抗氧剂 0.1-1.0份；
润滑剂 0.1-1.0份；
增容剂 0.5-5.0份；
所述的PC树脂包含普通PC和含硅PC，普通PC和含硅PC的重量比为（2~4）:1；
所述的表面改性助剂为苯基丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯的共聚物PHMA-MMA；
所述的无机填料为片状的硅烷偶联剂处理的云母、滑石粉、玻片中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的普通PC为光气法合成的双酚A型聚碳酸酯，含硅PC为有机硅氧烷与聚碳酸酯无规共聚PC。
3.根据权利要求1所述的耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的增韧剂为EMA、EBA、EEA、MBS、SEBS中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类或者亚磷酸酯类抗氧剂。
5.根据权利要求1所述的耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的润滑剂选自有机硅化合物、白矿油、脂肪酸及其酯类、硅酮、硬脂酸盐类、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。
6.根据权利要求1所述的耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的增容剂为马来酸酐或者甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚苯乙烯、聚烯烃、苯乙烯-丙烯腈的共聚物中或者树枝状聚酯中的一种或几种。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，将原料置于高速混合机内搅拌，混合均匀后送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为250-280℃，主机转速为300-500rpm，在螺杆的输送、剪切和混炼下，将物料熔化、复合，然后经口模挤出、拉条、冷却、切粒步骤，即得到耐高倍数防晒霜的免喷涂聚碳酸酯材料。
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