CN115948040A - 一种聚碳酸酯组合物及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备和应用，组分包括：聚碳酸酯、PET树脂、流动改性剂、纤维素纤维、增韧剂、酯交换抑制剂剂、抗氧剂。本发明聚碳酸酯组合物具有较好的热稳定性，较高的刚性，同时具有较好的耐磨性能，在做成成品后可以大幅降低表面的磨损性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备和应用。
背景技术
聚碳酸酯(PC)树脂是一种高透明的工程树脂。具有耐温性高、尺寸稳定性好，韧性好以及阻燃性能佳的特性，但其也具有成型困难，耐磨性差，耐应力以及耐化学性能弱的特性。因此，通常与其他树脂如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)共混为合金材料，不仅可以改善聚碳酸酯材料的加工性能，而且制成的合金材料机械性能高，耐应力开裂也得到了大幅改善，但ABS的耐磨性也比较差，制成合金后对材料耐磨性能无法提高。
发明内容
针对现有技术的缺陷本发明所要解决的技术问题是提供一种聚碳酸酯组合物及其制备和应用。
本发明的一种聚碳酸酯组合物，按重量份数，组分包括：
其中聚碳酸酯的端羟基含量为不大于1000ppm；
流动改性剂为双酚A双二苯基磷酸酯。
优选地，所述聚碳酸酯的端羟基含量为400-950ppm，本专利中端羟基含量测试方法按照GB/T12008.3-2009测定得到。
优选地，所述PET树脂的熔点为170-190℃。
优选地，所述纤维素纤维的长径比为130-200。
用丙酮和苯酚按照2：1的比例混合后将树脂材料溶解分散后用显微镜拍摄若干区域的图片，用图片分析软件测量纤维素纤维的长径比。
优选地，所述增韧剂为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS、含有环氧功能团的乙烯-丙烯酸酯的三元共聚物中的至少一种。
优选地，所述酯交换抑制剂为磷酸二氢钠、磷酸三苯酯中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂为季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的至少一种。
优选地，按重量份数，组分包括：
本发明的一种所述聚碳酸酯组合物的制备方法，包括：
将配比称取各组分，其中组分中的粉体部分放置于高混机中，混合速度为500-800r/min，混合时间3-4分钟将得到的混合物和其余粒料加入双螺杆挤出机，纤维素纤维通过第五节螺筒侧喂的方式加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度范围第一区120-140℃，第二区是150-170℃，第三区是180-200℃，第四区是190-210℃，第五区是190-210℃，4，第六区是180-200℃，第七区是180-200℃，第八区是180-200℃，第九区是170-190℃，第十区是190-210℃，转速范围是350rpm，得到植物纤维增强聚碳酸酯复合材料，从螺杆挤出以后经过过水、风冷、切粒，得到聚碳酸酯组合物。
本发明的一种所述聚碳酸酯组合物在日用品、消费电子或包装领域中的应用，如杯托，电子产品支架等。
本发明采用的聚碳酸酯的端羟基含量不大于1000ppm，端羟基含量越高说明聚碳酸酯中的小分子含量越高，热稳定性较差，热滞留时熔指增长率较高，加工后由于分子链的大幅破坏，从而影响整体力学强度和耐磨性能；
双酚A双二苯基磷酸酯一般作为阻燃剂，而本发明中双酚A双二苯基磷酸酯作为流动改性剂加入聚碳酸酯和PET树脂体系中，磷酸酯液体状态，在25℃条件下粘度为18000mPa.s，当温度超过100℃时，粘度迅速下降到53mpa.s,因此在挤出加工过程中可以大幅提高组合物和纤维素纤维的润滑性能，保证了纤维素纤维的长径比，从而保证了最终材料具有较好的耐磨性能。
有益效果
本发明聚碳酸酯组合物具有较好的热稳定性，较高的刚性，同时具有较好的耐磨性能，在做成成品后可以大幅降低表面的磨损性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一、原料
表1原料来源
平行实施例和对比例的抗氧剂属于同一市售产品。
二、实施例和对比例采用的制备方法
将配比称取各组分，其中组分中的粉体部分放置于高混机中，混合速度为500-800r/min，混合时间3-4分钟将得到的混合物和其余粒料加入双螺杆挤出机，纤维素纤维通过第五节螺筒侧喂的方式加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度范围第一区120-140℃，第二区是150-170℃，第三区是180-200℃，第四区是190-210℃，第五区是190-210℃，第六区是180-200℃，第七区是180-200℃，第八区是180-200℃，第九区是170-190℃，第十区是190-210℃，转速是350rpm，得到植物纤维增强聚碳酸酯复合材料，从螺杆挤出以后经过过水、风冷、切粒，得到聚碳酸酯组合物。
三、测试标准和方法
熔融指数测试，按照ASTM D1238-2010，测试条件为250℃，2.16kg。
热滞留测试方法：在250℃停留10min测试熔指增长的幅度。
耐磨性测试：ASTM D4060-2010，“磨耗量”是用方形试验片(100mm*100mm*3mm方板)，使用泰伯磨耗试验机，以磨耗轮H-18、负重4.9N(500g)的条件将所述试验片旋转2500转，测量2500转前后的试验片的质量差而得的值。
弯曲模量测试：ISO 178-2019，样条尺寸80mm*10mm*4mm,测试速率：2mm/min。
表2实施例1-10的组分配比(重量份)
表3对比例1-4的组分配比(重量份)
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | |
| 聚碳酸酯-1 | 40 | 40 | 40 | |
| 聚碳酸酯-5 | 40 | |||
| PET-1 | 37 | 37 | 37 | 37 |
| 流动改性剂-1 | 3 | 3 | 7 | |
| 流动改性剂-2 | 3 | |||
| 纤维素纤维-1 | 15 | 15 | 15 | |
| 植物纤维 | 15 | |||
| 增韧剂 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 酯交换抑制剂 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
表4实施例1-10的性能效果数据
表5对比例1-4的性能效果数据
分析说明：
实施例和对比例1相比，实施例1中采用的聚碳酸酯的端羟基含量小于1000ppm，小分子含量低，热稳定性好，热滞留时熔指增长率低，加工后保证了分子链和纤维素纤维的长径比，耐磨性好。对比例1中采用的聚碳酸酯的端羟基含量大于1000ppm，端羟基含量越高，聚碳酸酯中的小分子含量越高，热稳定性较差，热滞留时熔指增长率较高，加工后由于分子链的大幅破坏，使得纤维素纤维的长径比降低，耐磨性较差。
实施例1和对比例2相比，实施例1中采用改性流动剂双酚A双二苯基磷酸酯，该流动改性剂在挤出加工过程中可以大幅提高组合物和纤维素纤维的润滑性能，保证了纤维素纤维的长径比和较好耐磨性。而对比例2中采用的季戊四醇硬脂酸酯和树脂之间的相容性差，在热滞留过程中易产生相态分离，使得纤维素长径比降低，磨耗量增加。
实施例1和对比例3相比，实施例1中采用纤维素纤维，而对比例3中采用植物纤维，实施例1采用的纤维素纤维相比植物纤维和树脂之间的连接力会更加紧密，在磨耗测试过程中难以和树脂分离，具有较好纤维长径比和耐磨耗的特性。
实施例1和对比例4相比，实施例1采用改性流动剂双酚A双二苯基磷酸酯,当添加量在合适的范围内时，该流动改性剂在挤出加工过程中可以大幅提高组合物和纤维素纤维的润滑性能，保证了纤维素纤维的长径比和较好耐磨性,而对比例4中的流动改性剂含量相对较高，对流动性的提高比较明显，同时双酚A双二苯基磷酸酯含量增加，弯曲模量会提高，但流动改性剂含量增加会减小树脂分子链之间的内聚力及内摩擦，延长了物料在挤出机内的停留时间，致使植物纤维受到螺杆的剪切作用加强，从而使GF的长径比减小。
本发明实施例的聚碳酸酯组合物保证了熔融指数10.9-22.9g/10min、热滞留熔指增长率15.5-32.2％，弯曲模量均在3900MPa以上，且磨耗量均控制在40mg以下，具有较好的热稳定性、刚性和耐磨性。
Claims (10)
1.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于，按重量份数，组分包括：
其中聚碳酸酯的端羟基含量为不大于1000ppm；
流动改性剂为双酚A双二苯基磷酸酯。
2.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯的端羟基含量为400-950ppm。
3.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述PET树脂的熔点为170-190℃。
4.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述纤维素纤维的长径比为130-200。
5.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述增韧剂为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS、含有环氧功能团的乙烯-丙烯酸酯的三元共聚物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述酯交换抑制剂为磷酸二氢钠、磷酸三苯酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述抗氧剂为季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，按重量份数，组分包括：
9.一种权利要求1所述聚碳酸酯组合物的制备方法，包括：
将配比称取各组分，其中组分中的粉体部分放置于高混机中，混合速度为500-800r/min，混合时间3-4分钟将得到的混合物和其余粒料加入双螺杆挤出机，纤维素纤维通过第五节螺筒侧喂的方式加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度范围第一区120-140℃，第二区是150-170℃，第三区是180-200℃，第四区是190-210℃，第五区是190-210℃，4，第六区是180-200℃，第七区是180-200℃，第八区是180-200℃，第九区是170-190℃，第十区是190-210℃，转速范围是350rpm，从螺杆挤出以后经过过水、风冷、切粒，得到聚碳酸酯组合物。
10.一种权利要求1所述聚碳酸酯组合物在日用品、消费电子或包装领域中的应用。
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