CN115637036B - 一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚碳酸酯组合物，按重量份计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂40‑70份；ABS 10‑40份；气相二氧化硅5‑15份；超支化聚碳酸酯1‑5份。本发明通过在普通聚碳酸酯体系中引入微米级气相二氧化硅、ABS、超支化聚碳酸酯，协同之下能够同时实现耐刮擦、耐化学品、韧性好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯树脂无色透明，具有优秀的阻燃性、耐热性、高强度以及环保性能，且尺寸稳定，属于一种用途非常广泛的工程塑料。ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，由于ABS树脂协调了三种组分的优越性能，所以具有优良的抗冲击强度、良好的加工性能和化学稳定性，易于模塑成型，制品富有光泽，且兼具韧性和柔性，综合性能优良。
随着社会的不断发展与进步，人们对车辆的需求也来越大，汽车已经走进千家万户，汽车内外饰作为经常能接触到的部位，对耐化学药品的要求越来越高。同时，且考虑碰撞或汽车头碰实验等，一般内饰外饰材料都需要有较高的冲击，以满足零部件抗冲击的要求。同时，车载内外饰件需要耐刮擦性能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种同时具有耐刮擦、耐化学性、韧性强的优点的聚碳酸酯组合物，及其制备方法和应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚碳酸酯组合物，按重量份计，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂 40-70份；
ABS 10-40份；
气相二氧化硅 5-15份；
超支化聚碳酸酯 1-5份；
所述的气相二氧化硅的平均粒径范围是1-8微米，表面含有接枝的硅烷基。
所述的聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯。
所述聚碳酸酯树脂的重均分子量范围是2万-10万。
优选的，ABS中AN重量含量范围是20-35wt%，更优选的范围是22-30wt%。
所述的超支化聚碳酸酯主链结构的聚合单体为双酚A与碳酸二苯酯。
可选的，所述超支化聚碳酸酯的分子量范围是1000-12000；优选2600-6400。
可以根据实际需求决定是否加入0-2份助剂，助剂为抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中的至少一种。
抗氧剂可以是受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
光稳定剂可以是苯并三唑类抗紫外线剂、受阻胺类抗紫外线剂、三嗪类抗紫外线剂等。
润滑剂可以是硬脂酸盐类润滑剂、脂肪酸类润滑剂、硬脂酸酯类润滑剂等。
本发明聚碳酸酯组合物的制备方法，包括以下步骤：按照配比，将各组分混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中螺杆的温度范围是240-260℃，得到聚碳酸酯组合物。
本发明聚碳酸酯组合物的应用，用于制备家用电器外壳、汽车内外饰件。
本发明具有如下有益效果
1. 气相二氧化硅具有亲水性，通过将气相二氧化硅与具有反应活性的硅烷基接枝反应后制得表面具有硅烷基接枝基团的气相二氧化硅，具有亲油疏水性。其加入聚碳酸酯体系中，会在基体树脂和超支化聚碳酸酯的作用下，均匀的分散到体系表面形成一层防护层，起到耐化学品、耐刮擦的效果。
2. 优选AN含量的ABS树脂能够进一步提升外观耐刮擦性和耐化学药性。
3. 超支化聚碳酸酯与气相二氧化硅在聚碳酸酯/ABS基体中均匀的分散在一起，而超支化聚碳酸酯与聚碳酸酯树脂本身具有良好的相容性，同时其枝化链段与ABS相态相结合（链接作用），形成三维立体的“网状”结构，使得气相二氧化硅在这种作用下，更均匀的分散到材料体系中。
4. 超支化聚碳酸酯的分散作用和链接作用，大大提升了体系对外来能量的吸收能力，在银纹剪切带理论的作用下，拥有更好的冲击表现。
从而使本发明的聚碳酸酯组合物同时具有耐刮擦性（在实施例的测试方法下△L小于0.53）、耐化学品性（耐防嗮乳液不明显发白）和高韧性（简支梁缺口冲击≥43kJ/m2）的优点。
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。
本发明所用实验原料来源如下：
聚碳酸酯-1：日本出光，牌号PC FN2200，重均分子量是4.5万；
聚碳酸酯-2：日本三菱，牌号PC H-2000F，重均分子量是3万；
ABS-1：高桥石化，牌号ABS 275，AN重量含量20wt%；
ABS-2：高桥石化，牌号ABS 3504，AN重量含量22wt%；
ABS-3：中国台湾国桥，牌号ABS D-670，AN重量含量29wt%；
ABS-4：韩国锦湖，牌号ABS 745N，AN重量含量32wt%；
ABS-5：高桥石化，牌号ABS 8391，AN重量含量19wt%；
ABS-6：中国台湾国桥，牌号ABS D-120S，AN重量含量36wt%；
超支化PC-1：武汉超支化，牌号Hyper C102，相对分子量2600；
超支化PC-2：武汉超支化，牌号Hyper C104，相对分子量12000；
超支化PC-3：武汉超支化，牌号Hyper C101，相对分子量1000；
超支化PC-4：武汉超支化，牌号Hyper C103，相对分子量6400；
超支化PC-5：武汉超支化，牌号Hyper C404，相对分子量13200。
气相二氧化硅-1：上海蝶林化工，牌号H20，平均粒径为2微米，表面含有接枝的硅烷基；
气相二氧化硅-2：上海蝶林化工，牌号H30，平均粒径为3微米，表面含有接枝的硅烷基；
气相二氧化硅-3：上海蝶林化工，牌号H10，平均粒径为1微米，表面含有接枝的硅烷基；
气相二氧化硅-4：上海蝶林化工，牌号H80，平均粒径为8微米，表面含有接枝的硅烷基；
气相二氧化硅-5：广州新稀冶金，牌号SH101，平均粒径为3微米，表面不含有接枝的硅烷基；
气相二氧化硅-6：龙创新材料，牌号CQ-102，平均粒径为6微米，表面不含有接枝的硅烷基；
气相二氧化硅-7：龙创新材料，牌号CQ-200A，平均粒径为35纳米，表面不含有接枝的硅烷基；
滑石粉：北海添源，牌号TYT-777A，平均粒径为5微米；
抗氧剂为受阻酚抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的混合物，是由Ciba公司生产提供，平行试验采用同样的抗氧剂。
实施例和对比例聚碳酸酯组合物的制备方法：按照配比，将各组分混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中螺杆的温度范围：主机筒各段控制温度（从加料口至机头出口）分别为240℃、245℃、245℃、250℃、260℃，双螺杆转速为300转/分钟，得到聚碳酸酯组合物。
各项测试方法：
将上述聚碳酸酯组合物在鼓风烘箱中于100℃干燥4小时后，用塑料注射成型机注塑成标准样条和100mm*100mm*3mm样板，注塑温度为280℃；将注塑好的样条和样板在50%的相对湿度、23℃放置至少24小时后进行性能测试。
（1）耐化学药品测试：按标准Q/JLY J7110849B-2017进行，根据发白严重程度分为不发白、轻微发白、明显发白、严重发白。具体为，用浸有防嗮乳液的布，在试样表面擦拭10次，在（23±2）℃的室内环境中竖着放1H后，然后在温度为（90±2）℃的规定的湿热老化箱存放1H，然后观察检测试样的表面情况。
（2）简支梁缺口冲击测试：按标准ISO 179-1-2010进行。
（3）耐刮擦测试：按标准Q/JLY J7110536B-2016进行，△L数值越低越好。具体为，选用318型硬度试验笔的刮擦头，直径Φ为1mm，刮刀速度为（1000±50）mm/min，载荷10N。
表1：实施例1-7聚碳酸酯组合物各组分（重量份）及测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
| 聚碳酸酯-1 | 40 | 55 | 65 | 55 | 55 | 55 | |
| 聚碳酸酯-2 | 70 | ||||||
| ABS-1 | 40 | 25 | 15 | 10 | 25 | 25 | 25 |
| 气相二氧化硅-1 | 10 | 5 | 8 | 15 | |||
| 气相二氧化硅-2 | 5 | ||||||
| 气相二氧化硅-3 | 5 | ||||||
| 气相二氧化硅-4 | 5 | ||||||
| 超支化PC-1 | 2 | 1 | 3 | 5 | 1 | 1 | 1 |
| 抗氧剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | - | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 耐化学药品性 | 不发白 | 不发白 | 不发白 | 不发白 | 不发白 | 不发白 | 轻微发白 |
| 简支梁缺口冲击测试，kJ/m2 | 45 | 51 | 48 | 43 | 56 | 50 | 47 |
| 耐刮擦性 | 0.38 | 0.40 | 0.41 | 0.21 | 0.45 | 0.43 | 0.47 |
表2：实施例8-11聚碳酸酯组合物各组分（重量份）及测试结果
| 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | |
| 聚碳酸酯-1 | 55 | 55 | 55 | 55 |
| ABS-1 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 气相二氧化硅-1 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 超支化PC-2 | 1 | |||
| 超支化PC-3 | 1 | |||
| 超支化PC-4 | 1 | |||
| 超支化PC-5 | 1 | |||
| 抗氧剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 耐化学药品性 | 不发白 | 轻微发白 | 不发白 | 轻微发白 |
| 简支梁缺口冲击测试，kJ/m2 | 54 | 47 | 52 | 55 |
| 耐刮擦性 | 0.45 | 0.47 | 0.38 | 0.53 |
由实施例2/8/9/10/11可知，超支化PC优选分子量2600-6400。
表3：实施例12-16和对比例1-4聚碳酸酯组合物各组分（重量份）及测试结果
| 实施例12 | 实施例13 | 实施例14 | 实施例15 | 实施例16 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | |
| 聚碳酸酯-1 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 |
| ABS-1 | 5 | 50 | 25 | 25 | |||||
| ABS-2 | 25 | ||||||||
| ABS-3 | 25 | ||||||||
| ABS-4 | 25 | ||||||||
| ABS-5 | 25 | ||||||||
| ABS-6 | 25 | ||||||||
| 气相二氧化硅-1 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 超支化PC-1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 7 | |
| 抗氧剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 耐化学药品性 | 不发白 | 不发白 | 不发白 | 不发白 | 不发白 | 不发白 | 明显发白 | 严重发白 | 明显发白 |
| 简支梁缺口冲击测试，kJ/m2 | 53 | 55 | 52 | 43 | 48 | 23 | 41 | 38 | 52 |
| 耐刮擦性 | 0.38 | 0.37 | 0.43 | 0.44 | 0.50 | 0.63 | 0.46 | 0.69 | 0.43 |
由实施例2/12-16可知，优选AN含量的ABS，增韧效果、耐刮擦性综合更好。
由对比例1/2可知，如ABS含量过低时简支梁缺口冲击强度低，并且耐刮擦性差；如ABS含量过高时会明显影响耐化学品性能。
由对比例3/4可知，当不添加超支化PC时耐化学品性很差；当超支化PC含量过高时也容易造成耐化学品性的恶化。
表4：对比例5-10聚碳酸酯组合物各组分（重量份）及测试结果
| 对比例5 | 对比例6 | 对比例7 | 对比例8 | 对比例9 | 对比例10 | |
| 聚碳酸酯-1 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 |
| ABS-1 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 气相二氧化硅-1 | 3 | 20 | ||||
| 气相二氧化硅-5 | 5 | |||||
| 气相二氧化硅-6 | 5 | |||||
| 气相二氧化硅-7 | 5 | |||||
| 滑石粉 | 5 | |||||
| 超支化PC-1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 抗氧剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 耐化学药品性 | 轻微发白 | 不发白 | 明显发白 | 明显发白 | 明显发白 | 明显发白 |
| 简支梁缺口冲击测试，kJ/m2 | 45 | 15 | 46 | 52 | 51 | 49 |
| 耐刮擦性 | 0.73 | 0.47 | 0.71 | 0.64 | 0.59 | 0.58 |
由对比例5/6可知，如气相二氧化硅含量过低则耐刮擦性较低（相比于实施例2耐化学品性不足）；如气相二氧化硅含量过高则导致简支梁缺口冲击的严重下降。
由对比例7可知，滑石粉作为耐刮擦剂时耐化学品性差。
由对比例8-10可知，表面不含有接枝的硅烷基气相二氧化硅，耐化学品性、耐刮擦性较差。
Claims (11)
1.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂 40-70份；
ABS 10-40份；
气相二氧化硅 5-15份；
超支化聚碳酸酯 1-5份；
所述的气相二氧化硅的平均粒径范围是1-8微米，表面含有接枝的硅烷基。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂的重均分子量范围是2万-10万。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，ABS中AN重量含量范围是20-35wt%。
5.根据权利要求4所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，ABS中AN重量含量的范围是22-30wt%。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的超支化聚碳酸酯主链结构的聚合单体为双酚A与碳酸二苯酯。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述超支化聚碳酸酯的相对分子量范围是1000-12000。
8.根据权利要求7所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述超支化聚碳酸酯的相对分子量范围是2600-6400。
9.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，按重量份计，还包括0-2份助剂，助剂为抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中的至少一种。
10.权利要求1-9任一项所述聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照配比，将各组分混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中螺杆的温度范围是240-260℃，得到聚碳酸酯组合物。
11.权利要求1-9任一项所述聚碳酸酯组合物的应用，其特征在于，用于制备家用电器外壳、汽车内外饰件。
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