CN115806708A - 一种用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒、制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及增韧塑料领域，具体公开了一种用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒、制备方法与应用。抗热氧老化增韧母粒包括以下重量份原料：载体20‑70份、增韧剂30‑80份、抗氧剂0.3‑5份和助剂0.3‑5份；所述增韧剂为不含碳碳双键的有机类共聚物。其制备方法为：将增韧剂和抗氧剂混合，并搅拌均匀，接着再加入载体和助剂，混合搅拌4‑7min，使材料均匀混合，制得混合料；将混合完毕的混合料投入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机进行混炼、塑化并挤出，制得颗粒状增韧母粒。本申请的抗热氧老化增韧母粒可与聚碳酸酯均匀混合，制得聚碳酸酯组合物，制得的聚碳酸酯组合物具有增韧效果好，抗热氧老化性能好的优点。
Description
技术领域
本申请涉及增韧塑料领域，更具体地说，它涉及一种用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒、制备方法与应用。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯键的高分子聚合物，具有优异的的力学性能，耐热性能、冲击韧性、电绝缘性，透光性，耐蠕变，吸水率低、尺寸稳定性好，介电性能优良等，广泛应用于汽车、电子设备、塑料制品等领域。特别是应用于塑料制品领域时，聚碳酸酯在加工和使用过程中容易遇到高温，水汽和氧气等外界条件时，容易出现发黄、发脆以及热氧老化性能下降的现象。
为了解决上述问题，中国专利CN102030975A公开了一种具有提高的热稳定性的聚碳酸酯组合物，该发明通过在聚碳酸酯中加入有机磷化合物及空间位阻酚等助剂，从而降低聚碳酸酯在热氧环境下的黄变。中国专利CN105440624A公开了一种聚碳酸酯组合物及其制备方法，该发明通过在聚碳酸酯中添加苯酚类物质和金属锰元素等助剂，提高聚碳酸酯在长期热氧环境下的颜色稳定性和高光泽度。
上述两种技术仅仅针对聚碳酸酯组合物的发黄、发脆特性进行改善，并未提及抗热氧老化性，中国专利CN102532855A公开了一种聚碳酸酯注塑级增韧剂、增韧聚碳酸酯及聚碳酸酯注塑级增韧剂的制备方法，该发明通过在聚碳酸酯中加入丙烯酸酯类聚合物，丙烯酸酯接枝的苯乙烯类弹性体及抗氧剂等助剂，提高了聚碳酸酯的冲击强度，进而提高了抗热氧老化性。然而，该方法中聚碳酸酯和丙烯酸酯类聚合物需要通过双螺杆挤出机共混造粒，才能制得热氧老化性能高的聚碳酸酯组合物，而在共混造粒的过程中，聚碳酸酯和丙烯酸酯类聚合物难以均匀混合，不仅不便于后续注塑，也容易导致最终形成的聚碳酸酯组合物的抗热氧化性反倒降低。
发明内容
为了兼顾聚碳酸酯组合物的高抗热氧老化性和便于注塑的性能，本申请提供一种用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒、制备方法与应用。
第一方面，本申请提供一种用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒，采用如下的技术方案：
一种用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒，包括以下重量份原料：载体20-70份、增韧剂30-80份、抗氧剂0.3-5份和助剂0.3-5份；所述增韧剂为不含碳碳双键的有机类共聚物。
通过采用上述技术方案，载体在高温条件下容易降解，抗氧剂具有较好的抗氧化能力，能够抑制载体在高温条件下氧化降解；然而，仅仅在载体中加入抗氧剂，并无法提升制得的增韧母粒的韧性，因此，加入增韧剂与抗氧剂形成复配，在提升抗氧老化性的基础上增强增韧母粒的机械性能，尤其是断裂伸长率和抗冲击性。
重要的是，增韧剂为不含碳碳双键的有机类共聚物，当其与抗氧剂复配时，不仅能够进一步增强增韧母粒的抗热氧老化性，而且形成的增韧母粒为颗粒状，能够与其它物质均匀结合，便于后续直接注塑形成塑料制品。在载体、增韧剂和抗氧剂三者复配的基础上，加入助剂，利用助剂，进一步增强增韧母粒的稳定性。
可选的，所述增韧剂为甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物(ACR)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)，有机硅类增韧剂中的一种或多种。
可选的，所述有机硅类增韧剂为S2001增韧剂。
通过采用上述技术方案，S2001是一种高效，耐候型抗冲击改性剂，虽然它属于甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)聚合物，但是与MBS不同的是，它是由甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯以及有机硅组成的聚合物，其中有机硅取代了MBS中的丁二烯，因此，S2001实际上不含碳碳双键，是一种性能优异的增韧剂。
可选的，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，抗氧剂1010毒性较低，是一种较好的抗氧剂。他在聚丙烯树脂中应用较多，是一种热稳定性高、非常适合于高温条件下使用的助剂，能延长制品的使用寿命；抗氧剂1076无毒，可作为聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺和丙烯酸等树脂的抗氧剂；抗氧剂168能够有效地防止聚苯乙烯、聚乙烯在基础注塑中的热降解，保护增韧剂和载体。
可选的，所述载体为PC树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂、聚苯乙烯(PS)树脂、聚乙烯(PE)树脂和聚丙烯(PP)树脂中的一种或者几种。
优选的，所述载体为PE树脂。
通过采用上述技术方案，PE树脂耐冲击性强，当其与抗氧剂结合时，不仅能够进一步加强PE树脂在常温下的冲击性，还能够保证PE树脂在80℃、50h老化后的冲击强度不低于35KJ/m2。
可选的，所述助剂为稳定剂、润滑剂、脱模剂、扩链剂、增塑剂、填料和着色剂的一种或多种。
第二方面，本申请提供一种用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒的制备方法，采用如下的技术方案：
一种用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒的制备方法，包括以下步骤：将增韧剂和抗氧剂混合，并搅拌均匀，接着再加入载体和助剂，混合搅拌4-7min，使材料均匀混合，制得混合料；将混合完毕的混合料投入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机进行混炼、塑化并挤出，制得颗粒状增韧母粒。
通过采用上述技术方案，制得的增韧母粒具有良好的耐冲击强度和抗热氧老化性，另外，通过双螺杆挤出机制得的增韧母粒为颗粒状，能够与其它物质均匀混合，制得稳定性好、力学性能强的塑料；相比起粉末状的增韧母粒而言，制备颗粒状的增韧母粒有效减少了双螺杆造粒的数量，在一定程度上节省了能源和时间成本。
可选的，所述双螺杆挤出机温度设置为：一区180～230℃，二区185～230℃，三区185～235℃，四区190～235℃，五区190～240℃，六区195～245℃，七区200～250℃，八区200～250℃，九区205～255℃，模头210～260℃。
第三方面，本申请提供一种聚碳酸酯组合物，采用如下的技术方案：
一种聚碳酸酯组合物，包括聚碳酸酯以及增韧母粒，按照总重量份为100份计，所述聚碳酸酯和增韧母粒的添加量为：聚碳酸酯94-98份，增韧母粒2-6份。
通过采用上述技术方案，聚碳酸酯和增韧母粒能够均匀混合，使得形成聚碳酸酯混合物不仅具有良好的耐冲击强度和抗热氧老化性，而且提高了聚碳酸酯混合物的拉伸强度，解决了增韧母粒带来的韧性比较差的问题。
第四方面，本申请提供一种聚碳酸酯组合物的制备方法，采用如下的技术方案：一种聚碳酸酯组合物的制备方法，包括以下步骤：按照一定重量份将聚碳酸酯和增韧母粒进行高速混合，即可制得聚碳酸酯组合物。
通过采用上述技术方案，增韧母粒为颗粒状，容易与聚碳酸酯均匀混合，使制得的聚碳酸酯组合物具有较好的热氧老化性和耐冲击性。
可选的，所述聚碳酸酯和增韧母粒高速混合的转速为600-800rpm/min。
第五方面，本申请提供一种聚碳酸酯组合物的应用，其在制备塑料制品中的应用。
第六方面，本申请提供一种塑料制品的制备方法，采用以下技术方案：
一种塑料制品的制备方法，包括如下步骤：所述塑料制品是由聚碳酸酯组合物注塑而成。
通过采用上述技术方案，聚碳酸酯组合物结构均匀，能够直接注塑形成机械性能优良、耐冲击性好、抗热氧老化性强的塑料。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请在载体中加入抗氧剂，利用抗氧剂较好的抗氧化能力，从而抑制载体在高温下分解，然而，在载体中加入抗氧剂之后，并无法提升制得的增韧母粒的韧性，于是，在载体中加入增韧剂，并且增韧剂为不含碳碳双键的有机类共聚物，增韧剂和抗氧剂复配，不仅能够进一步增强增韧母粒的抗热氧老化性，而且制得的增韧母粒为颗粒状，能够与其它物质均匀混合，便于后期注塑形成力学性能优异的塑料制品。
2、相关技术中，采用粉状MBS作为增韧剂，与载体共混过程中难以均匀混合，通过双螺杆造粒的次数多，最终制得的增韧母粒性能较差。本申请中增韧剂为不含碳碳双键的有机类共聚物，其与载体共混后、经过双螺杆造粒的方式制得的增韧母粒为颗粒状增韧母粒，造粒数量大大减少，节省了时间和能源，而且颗粒状增韧母粒和PC树脂能够均匀混合，便于后期注塑形成机械性能优异的塑料制品。
附图说明
图1是本申请提供的方法制得的增韧母粒的产品图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
增韧母粒的制备步骤：
参照表1，将增韧剂和抗氧剂混合，并搅拌均匀，接着再加入载体和助剂，混合搅拌4-7min，使材料均匀混合，制得混合料；将混合完毕的混合料投入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机进行混炼、塑化并挤出，设置挤出温度为：一区180～230℃，二区185～230℃，三区185～235℃，四区190～235℃，五区190～240℃，六区195～245℃，七区200～250℃，八区200～250℃，九区205～255℃，模头210～260℃，从而制得颗粒状增韧母粒。
表1：实施例1-6以及对比例1-2各组分的添加量
应用例
聚碳酸酯组合物的制备步骤：
按照一定重量份比例，具体参照如表2和表3，将聚碳酸酯和增韧母粒进行高速混合设置高速混合时间为4-5min，转速为700rpm/min，制得颗粒状聚碳酸酯混合物。
对比应用例3
与应用例3不同的是：本实施例采用MBS代替增韧母粒。
对比应用例4
与应用例3不同的是：本实施例增韧母粒的添加量为0。
表2：应用例1-6以及对比应用例1-2使用的增韧母粒的类型
表3：应用例1-6以及对比应用例1-2中各组分添加量
性能检测试验
检测方法
冲击强度(KJ/m2)：按照GB/T 1843进行检测，冲击强度数值越高，说明制得的产品的耐冲击性能越强。
80℃、500h老化后冲击强度(KJ/m2)：按照GB/T 1843进行检测，数值越高，说明制得的产品的抗热氧老化性能越强。
拉伸强度：参照GB/T 1040进行检测，数值越高，说明制得的产品的拉伸强度越强。
断裂伸长率：参照GB/T 1040进行检测，数值越高，说明制得的产品柔软性能和弹性越好。
数据分析
表4：应用例3以及对比应用例1-4的检测数据
结合表2和表3，应用例3、对比应用例1-2均采用相同重量份的聚碳酸酯和增韧母粒，然而对比应用例1采用的增韧母粒并未添加增韧剂，对比应用例2采用的增韧母粒并未添加抗氧剂。从表4中可以看出，应用例3制得的聚碳酸酯组合物的冲击强度为50.3KJ/m2，经过80℃、500h老化冲击后的强度达到了35.7KJ/m2，对比应用例1制得的聚碳酸酯组合物的冲击强度为28KJ/m2，经过80℃、500h老化冲击后的强度达到了7.2KJ/m2，对比应用例2制得的聚碳酸酯组合物的冲击强度为50.3KJ/m2，经过80℃、500h老化冲击后的强度达到了17.9KJ/m2，即应用例3制得的聚碳酸酯组合物的抗热氧老化性是对比应用例1或2制得的聚碳酸酯组合物的抗热氧老化的2倍及以上。从拉伸强度来看，应用例3、对比应用例1-2形成的聚碳酸酯组合物的强度基本上没有差别；然而，应用例3的断裂伸长率是对比应用例1-2的断裂伸长率的2倍左右。
对比应用例3中采用MBS代替本申请中的增韧母粒，制得的聚碳酸酯组合物在80℃、500h老化后的冲击强度为15KJ/m2，是应用例3的1/2，即由本申请的增韧母粒制得的聚碳酸酯组合物的抗热氧老化性能较强。从表4中还可以看出，对比应用例3制得的聚碳酸酯组合物的拉伸强度和断裂伸长率与应用例3差别不大，说明采用其他类型的增韧母粒，并不会影响聚碳酸酯组合物的拉伸强度和断裂伸长率。
对比应用例4并未采用增韧母粒，而是全部采用聚碳酸酯，从表4中可以看出，对比应用例4的拉伸强度和断裂伸长率和应用例3无显著差别，然而，对比应用例4制得的聚碳酸酯组合物的冲击强度为38.4KJ/m2，在80℃、500h老化后的冲击强度仅为31.3KJ/m2，均比应用例3制得的聚碳酸酯组合物的数值差。
表5：应用例1-6下制得的聚碳酸酯组合物的检测数据
结合表2、表3以及表5，应用例1与2分别采用不同类型的增韧母粒，应用例2-5分别采用了不同重量份的聚碳酸酯和增韧母粒，从表5中可以看出，应用例1-6形成的聚碳酸酯组合物的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率均无显著差别。而在80℃、500h老化后，应用例1制得的聚碳酸酯组合物的冲击强度是应用例6制得的聚碳酸酯组合物的冲击强度的3倍左右，可见，不同类型的增韧母粒、聚碳酸酯和增韧母粒之间的重量百分比均会影响聚碳酸酯组合物的抗热氧化特性。
应用例3和应用例6采用了相同重量百分比的聚碳酸酯和增韧母粒，但是选择的增韧母粒的类型不同，应用例3中制备增韧母粒采用的载体是PE树脂，应用例6中制备增韧母粒采用的载体是PC树脂，然而，应用例3制得的聚碳酸酯组合物在80℃、500h老化后的冲击强度为35.7KJ/m2，而应用例6制得的聚碳酸酯组合物在80℃、500h老化后的冲击强度仅为19.4KJ/m2，是应用例3的一半左右。可见，采用PE树脂作为载体，制得的聚碳酸酯组合物的抗热氧老化性能更强。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒，其特征在于，包括以下重量份原料：载体 20-70份、增韧剂 30-80份、抗氧剂 0.3-5份和助剂 0.3-5份；所述增韧剂为不含碳碳双键的有机类共聚物。
2.根据权利要求1所述的用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒，其特征在于：所述增韧剂为甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和有机硅类增韧剂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒，其特征在于：所述载体为PC树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS）树脂、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）树脂、聚苯乙烯（PS）树脂、聚乙烯（PE）树脂和聚丙烯（PP）树脂中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒，其特征在于：所述助剂为稳定剂、润滑剂、脱模剂、扩链剂、增塑剂、填料和着色剂的一种或多种。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述增韧剂和所述抗氧剂混合，并搅拌均匀，接着再加入所述载体和所述助剂，混合搅拌4-7min，使材料均匀混合，制得混合料；将混合完毕的混合料投入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机进行混炼、塑化并挤出，制得颗粒状增韧母粒。
6.根据权利要求5所述的用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机温度设置为：一区180~230℃，二区185~230℃，三区185~235℃，四区190~235℃，五区190~240℃，六区195~245℃，七区200~250℃，八区200~250℃，九区205~255℃，模头210~260℃。
7.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括聚碳酸酯以及如权利要求1所述的增韧母粒，按照总重量份为100份计，所述聚碳酸酯和增韧母粒的添加量为：聚碳酸酯 94-98份，增韧母粒 2-6份。
8.根据权利要求7所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：按照一定重量份将聚碳酸酯和增韧母粒进行高速混合，即可制得聚碳酸酯组合物。
9.一种如权利要求7所述的聚碳酸组合物在制备塑料制品中的应用。
10.一种塑料制品，其特征在于，所述塑料制品是由权利要求7的聚碳酸酯组合物注塑而成。
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| CN202210892816.4A CN115806708A (zh) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | 一种用于聚碳酸酯直接注塑的抗热氧老化增韧母粒、制备方法与应用 |
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| CN102234416A (zh) * | 2011-05-06 | 2011-11-09 | 深圳市兴迪塑胶有限公司 | 户外通信柜用聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法 |
| CN102719077A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-10 | 上海锦湖日丽塑料有限公司 | 高耐候的pc/abs合金组合物及其制备方法 |
| CN110128808A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-16 | 飞雕电器集团有限公司 | 一种聚碳酸酯功能性母粒及其制备方法和应用 |
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