CN115612275A - 一种聚苯醚-聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚苯醚‑聚碳酸酯组合物及其制备方法，其由聚苯醚80‑200份、聚碳酸酯50‑80份、HIPS 30‑50份、富马酸酐接枝PPO 5‑15份、润滑剂1‑2份、第一抗氧剂3‑8份和第二抗氧剂0.5‑1份按照重量份制备而成，其中，所述第一抗氧剂为炭黑，所述第二抗氧剂为抗氧剂CA。该聚苯醚‑聚碳酸酯组合物的耐热老化性能明显提高，且热老化后机械性能保持率高；组合物的机械性能和加工性能优异，熔融流动性好，无断条、堵塞模头等工艺问题，具有显著的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种聚苯醚-聚碳酸酯组合物及其制备方法。
背景技术
聚苯醚化学名称为聚2,6—二甲基—1,4—苯醚，简称PPO(Polyphenylene Oxide)或PP，又称为聚亚苯基氧化物或聚苯撑醚。其具有无毒、透明、相对密度小的优点，还具有优良的机械强度、耐应力松弛、抗蠕变性、耐热性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸稳定性。在很宽温度、频率范围内电性能好，其主要的缺点是熔融流动性差，加工成型困难，实际应用大部分为MPPO(PPO共混物或合金)，如用PS改性PPO，可大大改善加工性能，改进耐应力开裂性和冲击性能，降低成本，只是耐热性和光泽略有降低。改性聚合物有PS(包括HIPS)、PA、PTFE、聚碳酸酯、PPS和各种弹性体，聚硅氧烷，其中，PS改性PPO历史长，产品量大，MPPO是用量最大的通用工程塑料合金品种。比较大的MPPO品种有PPO/PS、PPO/PA/弹性体和PPO/PBT/弹性体合金。PPO和MPPO可以采用注塑、挤出、吹塑、模压、发泡和电镀、真空镀膜、印刷机加工等各种加工方法，因熔体粘度大，加工温度较高。
将聚苯醚和聚碳酸酯混合制成合金材料，其兼有聚苯醚和聚碳酸酯的优点,能够明显改善聚苯醚树脂的综合性能，但是聚苯醚和聚碳酸酯合金耐热老化方面有待提高。目前改善聚苯醚/聚碳酸酯合金材料耐候性主要是在体系中添加抗氧剂、热稳定剂的方式，但效果并不明显。并且聚苯醚与聚碳酸酯间存在界面张力，影响了其机械性能，此外，合金材料的熔融流动性差，后续生产过程中容易出现工艺问题。
发明内容
有鉴于此，本发明有必要提供一种聚苯醚-聚碳酸酯组合物及其制备方法，通过在体系中添加第一抗氧剂和第二抗氧剂，利用第一抗氧剂和第二抗氧剂的复配协同作用，显著提高聚苯醚-聚碳酸酯组合物的耐热老化能力；体系中添加富马酸酐接枝PPO降低合金材料之间的内应力，改善组合物的机械性能；同时利用HIPS与润滑剂的共同作用，改善了组合物的熔融流动性能，显著提高了其加工性能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种聚苯醚-聚碳酸酯组合物，其由聚苯醚80-200份、聚碳酸酯50-80份、HIPS 30-50份、富马酸酐接枝PPO 5-15份、润滑剂1-2份、第一抗氧剂3-8份和第二抗氧剂0.5-1份按照重量份制备而成，其中，所述第一抗氧剂为炭黑，所述第二抗氧剂为抗氧剂CA。
该聚苯醚-聚碳酸酯组合物体系中添加了HIPS 30-50份、富马酸酐接枝PPO 5-15份、润滑剂1-2份、第一抗氧剂3-8份和第二抗氧剂0.5-1份，其中，HIPS与润滑剂共同作用改善了聚苯醚-聚碳酸酯组合物的熔融流动性，从而解决了在后续生产过程中出现的断条、堵塞模头等工艺问题。而富马酸酐接枝PPO则降低了组合物内聚苯醚和聚碳酸酯之间的界面张力以及两相间的内应力，提升了组合物的机械性能。更重要的是，通过添加炭黑的第一抗氧剂和抗氧剂CA的第二抗氧剂，惊喜的发现，其具有协同作用，能够大幅度提升聚苯醚-聚碳酸酯组合物的耐热老化性能，并且添加的炭黑还起到抗静电剂的作用，改善聚苯醚-聚碳酸酯组合物的抗静电能力。
进一步方案，本发明中所述的聚苯醚没有特殊的限制，可根据所述的组合物性能进行选择，在本发明的一个或多个实施例中，所述聚苯醚的特性黏度为0.35-0.45dl/g。
进一步方案，本发明中所述的聚碳酸酯没有特殊的限制，可以采用本领域中常规的聚碳酸酯，在本发明的一个或多个实施例中，为了进一步提高聚苯醚-聚碳酸酯组合物的性能，所述聚碳酸酯选自双酚A型聚碳酸酯树脂，其在300℃、1.2kg测试条件下的熔融指数为20-25g/10min。
进一步方案，本发明中所述的HIPS作为改性剂添加在该配方体系中，其具体的参数没有特殊的限制，可根据聚苯醚和聚碳酸酯的参数进行调整，从而获得熔融流动性的最佳改性效果，在本发明的一个或多个实施例中，所述HIPS在试验温度200℃、试验负荷5.0Kg下的熔融指数为3.5-5.5g/10min，其橡胶含量≥10％(质量分数)。
进一步方案，本发明中所述富马酸酐接枝PPO没有特殊的限制，可根据需要进行选择或添加，在本发明的一个或多个实施例中，所述富马酸酐接枝PPO的接枝率为2-4％。
进一步方案，本发明中润滑剂没有特殊的限制，在本发明的一个或多个实施例中，所述润滑剂采用季戊四醇硬脂酸脂，其与HIPS配合效果更加明显，优选的，熔程50～65℃，酸值(mg·KOH/g)≤5.0。
进一步方案，所述炭黑的粒径在10-20μm，比表面积在300-500m2/g。
本发明还提供了一种如前述任一项所述的聚苯醚-聚碳酸酯组合物的制备方法，包括以下步骤：
按照重量份配比将聚苯醚、聚碳酸酯、HIPS、富马酸酐接枝PPO、润滑剂、第一抗氧剂和第二抗氧剂充分混合，获得均匀的混合物料，可以理解的是，这里的充分混合方式、转速和时间等没有特殊的限制，只要能够保证物料的均匀混合即可，在本发明的一个或多个实施例中，采用加入高速混合机中进行混合；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒，制得聚苯醚-聚碳酸酯组合物。
进一步方案，双螺杆挤出机的加工温度根据原料的不同进行调整，因此，没有特殊的限定，在本发明的一个或多个实施例中，所述双螺杆挤出机的加热温度区间为200-285℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中的聚苯醚-聚碳酸酯组合物的综合性能优异，尤其是耐热老化性能，本发明采用炭黑与抗氧剂CA作为复配抗氧剂，使得聚苯醚-聚碳酸酯组合物的耐热老化性能显著提高，老化后机械性能保持率高。此外，炭黑因其本身具有导电性，在本发明中还可以作为抗静电剂，改善聚苯醚-聚碳酸酯组合物的抗静电性能。
本发明中添加富马酸酐接枝PPO可以降低聚苯醚与聚碳酸酯间的界面张力与两相之间的内应力，提升组合物的机械性能，相比传统的相容剂马来酸酐接枝PPO效果更加优异。
本发明中通过添加HIPS与润滑剂可以共同调节聚苯醚-聚碳酸酯合金的熔融流动性能，从而解决在生产过程中出现的断条、堵塞模头等工艺问题，改善聚苯醚-聚碳酸酯组合物的加工性能。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
以下实施例中采用的原料具体信息如下：
聚苯醚树脂为美国沙伯基础CRX1005；
聚碳酸酯为韩国LG 1302HP-22，在300℃、1.2kg测试条件下的熔融指数22g/10min；
HIPS树脂为上海赛科HIPS 632EP，橡胶含量14％，熔融指数为3.8；
富马酸酐接枝PPO为昆山易间新材料CX-1F；
季戊四醇硬脂酸脂为苏州联胜化学PETS-3.0，酸值(mg KOH/g)≤5.0；
炭黑为安阳市旺泰新材料高黑度炭黑111，平均粒径15微米，比表面积360m2/g；
抗氧剂CA生产商为武汉拉那白医药化工有限公司。
可以理解的是，以上原料组成是为了使得本发明的技术方案更加清楚做出的示例，不代表本发明仅能采用以上原料，具体范围以权利要求书为准。本文中所述的“份”、“份数”等，如无特别的说明，均制得是重量份。
实施例1
将80份聚苯醚、50份聚碳酸酯、30份HIPS、5份富马酸酐接枝PPO、2份润滑剂、3份炭黑与0.5份抗氧剂CA一起加入高混机中混合均匀，获得均匀的混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒，制得聚苯醚-聚碳酸酯组合物；其中，挤出机各加热区间温度依次为200℃、220℃、240℃、260℃、270℃、280℃，模头285℃。
实施例2
将100份聚苯醚、60份聚碳酸酯、40份HIPS、10份富马酸酐接枝PPO、3份润滑剂、4份炭黑与1份抗氧剂CA一起加入高混机中混合均匀，获得均匀的混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出后造粒，制得聚苯醚-聚碳酸酯组合物；其中，挤出机各加热区间温度依次为200℃、230℃、250℃、260℃、270℃、280℃，模头285℃。
实施例3
将150份聚苯醚、70份聚碳酸酯、50份HIPS、15份富马酸酐接枝PPO、5份润滑剂、8份炭黑与1份抗氧剂CA一起加入高混机中混合均匀，获得均匀的混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出后造粒，制得聚苯醚-聚碳酸酯组合物；其中，挤出机各加热区间温度依次为210℃、230℃、250℃、260℃、270℃、280℃，模头285℃。
实施例4
将200份聚苯醚、80份聚碳酸酯、50份HIPS、15份富马酸酐接枝PPO、5份润滑剂、8份炭黑与1份抗氧剂CA一起加入高混机中混合均匀，获得均匀的混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出后造粒，制得聚苯醚-聚碳酸酯组合物；其中，挤出机各加热区间温度依次为200℃、240℃、260℃、270℃、270℃、280℃，模头285℃。
实施例5
将180份聚苯醚、80份聚碳酸酯、50份HIPS、15份富马酸酐接枝PPO、5份润滑剂、5份炭黑与1份抗氧剂CA一起加入高混机中混合均匀，获得均匀的混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出后造粒，制得聚苯醚-聚碳酸酯组合物；其中，挤出机各加热区间温度依次为200℃、230℃、250℃、260℃、270℃、280℃，模头285℃。
对比例1
本对比例采用与实施例5相同的实施方式，不同之处在于：将实施例5中“5份炭黑与1份抗氧剂CA”替换为“6份炭黑”。
对比例2
本对比例采用与实施例5相同的实施方式，不同之处在于：将实施例5中“5份炭黑与1份抗氧剂CA”替换为“6份抗氧剂CA”。
对比例3
本对比例采用与实施例5相同的实施方式，不同之处在于：将实施例5中“1份抗氧剂CA”替换为“1份抗氧剂1098”。
对比例4
本对比例采用与实施例5相同的实施方式，不同之处在于：将实施例5中“1份抗氧剂CA”替换为“1份抗氧剂DNP”。
对比例5
本对比例采用与实施例5相同的实施方式，不同之处在于：将实施例5中“5份炭黑与1份抗氧剂CA”替换为“3份抗氧剂1098与3份抗氧剂168”。
对比例6
本对比例采用与实施例5相同的实施方式，不同之处在于：将实施例5中“15份富马酸酐接枝PPO”替换为“15份富马酸酐接枝PPO”。
对比例7
将235份聚苯醚、80份聚碳酸酯、15份富马酸酐接枝PPO、5份炭黑与1份抗氧剂CA一起加入高混机中混合均匀，获得均匀的混合物料；
将混合物料加入双螺杆挤出机，经熔融挤出后造粒，制得聚苯醚-聚碳酸酯组合物；其中，挤出机各加热区间温度依次为200℃、230℃、250℃、260℃、270℃、280℃，模头285℃。
本对比例在生产的过程中，出现了断条、堵塞模头、真空口冒料等工艺问题，无法正常生产。
测试例
将实施例1-5和对比例1-7中制得的聚苯醚-聚碳酸酯组合物采用ASTM标准注塑，样条尺寸(长度×宽度×厚度)分别为：
拉伸样条(哑铃型)，170mm×13mm×3.2mm；
缺口冲击样条，127mm×13mm×3.2mm，V型缺口，缺口深度为1/5。
其中，拉伸强度采用ASTM D 638标准测试，拉伸速度5mm/min；
缺口冲击强度采用ASTM D 6110标准测试；
耐热老化试验具体为：使用鼓风式恒温干燥箱，温度的波动度和均与度为±1℃，材料老化温度为190℃。
测试结果见表1。
表1聚苯醚-聚碳酸酯组合物性能测试结果
注：表1中拉伸强度保持率％＝2000h热老化后拉伸强度/热老化前拉伸强度×100％；
缺口冲击强度保持率％＝2000h热老化后缺口冲击强度/热老化前缺口冲击强度×100％。
通过表1中的测试结果可以看出，本发明中聚苯醚-聚碳酸酯组合物的耐热老化性能明显提高，且热老化后机械性能保持率高；此外，组合物的机械性能和加工性能优异，熔融流动性好，无断条、堵塞模头等工艺问题。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种聚苯醚-聚碳酸酯组合物，其特征在于，其由聚苯醚80-200份、聚碳酸酯50-80份、HIPS 30-50份、富马酸酐接枝PPO 5-15份、润滑剂1-2份、第一抗氧剂3-8份和第二抗氧剂0.5-1份按照重量份制备而成，其中，所述第一抗氧剂为炭黑，所述第二抗氧剂为抗氧剂CA。
2.如权利要求1所述的聚苯醚-聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚苯醚的特性黏度为0.35-0.45dl/g。
3.如权利要求1所述的聚苯醚-聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯选自双酚A型聚碳酸酯树脂，其在300℃、1.2kg测试条件下的熔融指数为20-25g/10min。
4.如权利要求1所述的聚苯醚-聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述HIPS在试验温度200℃、试验负荷5.0Kg下的熔融指数为3.5-5.5g/10min，其橡胶含量≥10％。
5.如权利要求1所述的聚苯醚-聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述富马酸酐接枝PPO的接枝率为2-4％。
6.如权利要求1所述的聚苯醚-聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述润滑剂选自季戊四醇硬脂酸脂。
7.如权利要求1所述的聚苯醚-聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述炭黑的粒径在10-20μm，比表面积在300-500m2/g。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的聚苯醚-聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照重量份配比将聚苯醚、聚碳酸酯、HIPS、富马酸酐接枝PPO、润滑剂、第一抗氧剂和第二抗氧剂充分混合，获得均匀的混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒，制得聚苯醚-聚碳酸酯组合物。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的加热温度区间为200-285℃。
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