CN117511170A - 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
本发明涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。该聚碳酸酯组合物包括如下组分：PC树脂、阻燃剂、HIPS树脂、复合增韧剂和抗滴落剂。该聚碳酸酯组合物具有良好的弯曲强度和弯曲模量，且在保持良好缺口冲击强度的情况下，阻燃性能能达到V‑0(1.5mm)。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料改性技术领域，更具体地，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(PC)是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，其透明性和阻燃性优良，具有广阔的应用领域。现有技术常将聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(ABS)共混，以获得良好的材料的加工性能。然而，聚碳酸酯的分子刚性大，为了满足使用的要求，一般需加入MBS、硅系增韧剂等抗冲击改善剂来提高韧性。
为了进一拓展聚碳酸酯材料在消费电子的穿戴设备、打印机外壳产品、新能源车部件等的应用场景，还要求聚碳酸酯材料具有较好的阻燃性能，尤其是薄壁阻燃性能，要求达到V-0(1.5mm)。但是，如果抗冲击改善剂的用量太大，是难以使聚碳酸酯材料的阻燃性能达到V-0(1.5mm)的。
此外，当聚碳酸酯材料应用在新能源车部件时，还要求其具备良好的弯曲强度和弯曲模量，以保证部件的抗变形水平和刚性水平，目前要求弯曲强度至少达到80MPa以上，弯曲模量达到2000MPa以上。
因此，如何在保证优异的韧性的情况下，使聚碳酸酯材料具有良好的薄壁阻燃性能，同时使聚碳酸酯材料具备良好的弯曲强度和弯曲模量，是目前聚碳酸酯材料领域需要解决的难题之一。
发明内容
本发明的首要目的是克服目前的聚碳酸酯材料无法兼顾良好的韧性与良好薄壁阻燃性能(V-0(1.5mm))，且弯曲强度和弯曲模量不佳的问题，提供一种聚碳酸酯组合物。本发明的聚碳酸酯组合物具有良好的弯曲强度和弯曲模量，且在保持良好缺口冲击强度的情况下，阻燃性能能达到V-0(1.5mm)。
本发明的进一步目的是提供上述聚碳酸酯组合物的制备方法。
本发明的进一步目的是提供上述聚碳酸酯组合物在制备消费电子的穿戴设备、打印机外壳产品或新能源车部件应用。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种聚碳酸酯组合物，包括如下重量份数的组分：
PC树脂 62～80份，
阻燃剂 8～14份，
HIPS树脂8～18份，
复合增韧剂 4～12份，
抗滴落剂 0.2～1份；
所述HIPS树脂的丁二烯含量为17～26wt％；所述复合增韧剂包括质量比为(4～1):1的第一增韧剂和第二增韧剂；所述第一增韧剂为SBS、SEBS或马来酸酐接枝的SEBS中的至少一种，所述第二增韧剂为MBS或ABS中的至少一种。
本发明的发明人通过多次研究发现，加入特定的增韧剂(第一增韧剂和第二增韧剂进行复配)和特定丁二烯含量的HIPS树脂，得到的聚碳酸酯组合物可以在保持良好缺口冲击强度的情况下，具有良好的薄壁阻燃性能V-0(1.5mm)。其原因可能是：特定丁二烯含量的HIPS具有较好的提升抗冲击效果，然而，如果直接将HIPS树脂加入到PC树脂中，其提升抗冲击的效果并不明显，而在加入HIPS树脂的基础上再加入特定的复合增韧剂，则可以提高HIPS树脂的分散性和相容性，进而可以在保持良好韧性(缺口冲击强度)的情况下，提升聚碳酸酯组合物的薄壁阻燃性能。具体地，本发明的聚碳酸酯组合物的缺口冲击强度达到500J/m以上，阻燃性能都能达到V-0(1.5mm)。
此外，本发明的聚碳酸酯组合物通过各组分的配合，还具有良好的弯曲强度和弯曲模量，具体地，弯曲强度可以达到80MPa以上，弯曲模量达到2000MPa以上。
即本发明的聚碳酸酯组合物具有良好的弯曲强度和弯曲模量，且在保持良好缺口冲击强度的情况下，阻燃性能能达到V-0(1.5mm)。
本发明的聚碳酸酯组合物中，PC树脂的含量不低于55wt％。
可选地，所述PC树脂的数均分子量为17000～45000。
优选地，所述PC树脂的数均分子量为23000～28000，在该数均分子量范围下，得到的聚碳酸酯组合物具有更高的缺口冲击强度。
本发明中，PC树脂的数均分子量可通过GPC法测得。
优选地，所述HIPS树脂的丁二烯含量为18.4～25wt％，在该范围下，聚碳酸酯组合物的弯曲模量和缺口冲击强度更好。
优选地，所述HIPS树脂的橡胶平均粒径为0.8～2.5μm。
更为优选地，所述HIPS树脂的橡胶平均粒径为2.0～2.5μm。
本发明中，所述HIPS树脂的橡胶平均粒径可通过透射电镜测得。
优选地，所述第一增韧剂为马来酸酐接枝的SEBS。
选用马来酸酐接枝的SEBS，得到的聚碳酸酯组合物具有更高的缺口冲击强度，且弯曲强度和弯曲模量也更高。
优选地，所述第二增韧剂为ABS。
选用ABS，得到的聚碳酸酯组合物具有更高的缺口冲击强度。
优选地，所述阻燃剂为含磷阻燃剂，所述含磷阻燃剂为双酚A双(磷酸二苯酯)、间苯二酚(二苯基磷酸酯)或磷腈阻燃剂中的至少一种。
更为优选地，所述磷腈阻燃剂为磷腈阻燃剂。选用磷腈阻燃剂，得到的聚碳酸酯组合物具有更高的缺口冲击强度。
更为优选地，所述磷腈阻燃剂为聚烷氧基磷腈阻燃剂、聚芳氧基磷腈阻燃剂或含环三聚磷腈聚合物中的至少一种。
优选地，所述聚碳酸酯组合物还包括其他助剂0.4～1份。
可选地，所述其它助剂包括但不限于抗氧剂、润滑剂或抗滴落剂。
可选地，所述抗氧剂包括但不限于双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯或季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)。
可选地，所述润滑剂包括但不限于脂酸金属盐类、酯类润滑剂、酰胺类润滑剂、石蜡、褐煤蜡或硅酮等。
可选地，所述脂酸金属盐类润滑剂包括但不限于硬脂酸镁润滑剂、或硬脂酸钠润滑剂等。
可选地，所述酯类润滑剂包括但不限于季戊四醇四硬脂酸酯、脂肪酸酯等。
可选地，所述酰胺类润滑剂包括但不限于油酸酰胺类润滑剂、酰胺皂润滑剂或硬脂基芥酸酰胺润滑剂等。
可选地，所述抗滴落剂包括但不限于聚四氟乙烯。
优选地，所述聚碳酸酯组合物包括如下重量份数的组分：
PC树脂 65～72份，
阻燃剂 11～13份，
HIPS树脂 10～13份，
复合增韧剂 7～9份，
抗滴落剂 0.2～1份。
上述聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：将各组分混合，熔融挤出，即得所述聚碳酸酯组合物。
优选地，所述熔融挤出的温度为210～230℃。
上述聚碳酸酯组合物在制备消费电子的穿戴设备、打印机外壳产品或新能源车部件应用也在本发明的保护范围内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的聚碳酸酯组合物具有良好的弯曲强度和弯曲模量，且在保持良好缺口冲击强度的情况下，阻燃性能能达到V-0(1.5mm)。
具体实施方式
为了更清楚、完整的描述本发明的技术方案，以下通过具体实施例进一步详细说明本发明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，可以在本发明权利限定的范围内进行各种改变。
本发明各实施例及对比例选用的部分试剂说明如下：
PC树脂1#：数均分子量为28000，S-2000F，三菱；
PC树脂2#：数均分子量为23000，S-3000F，三菱；
PC树脂3#：数均分子量为40000，K-1000F，三菱；
HIPS树脂1#：PS 350K，中国台湾国亨，橡胶平均粒径2.0～2.5μm，丁二烯含量为18.4wt％；
HIPS树脂2#：PH-888G，镇江奇美，橡胶平均粒径为1.0～1.2μm，丁二烯含量为24.1wt％；
HIPS树脂3#：HIPS 825G，中国台化塑胶(宁波)有限公司，橡胶平均粒径为0.9～1.1μm，丁二烯含量为15％；
GPPS树脂：123P，上海赛科，不含丁二烯；
第一增韧剂1#：SEBS接枝马来酸酐，SEBS FG1901 GT，美国科腾；
第一增韧剂2#：SEBS，YH-501，巴陵石化；
第一增韧剂3#：SBS，YH-792，巴陵石化；
第二增韧剂1#：MBS，M-505，中国台塑；
第二增韧剂2#：ABS，ABS 8434，高桥石化；
普通增韧剂1#：POE接枝马来酸酐，N493，美国杜邦；
复合增韧剂1～11#的配方如表1所示。
表1复合增韧剂的配方(重量份)
磷系阻燃剂1#：磷酸脂类阻燃剂，FP-600，日本艾迪科；
磷系阻燃剂2#：磷腈类阻燃剂，SPB-100，日本大塚；
抗滴落剂：TS 30A，市售；
其它助剂：润滑剂，LOXIOL P861/3.5，市售。
如未特别说明，各平行实施例和对比例中选用的各组分(例如抗滴落剂、其他助剂)均为相同的市售产品。
本发明各实施例和对比例提供的聚碳酸酯组合物按如下测试方法进行性能测定：
(1)弯曲强度：按照标准ASTM D790-2003，在Zwick电子万能试验机上测试；
(2)弯曲模量：按照标准ASTM D790-2003，在Zwick电子万能试验机上测试；
(3)悬臂梁缺口冲击强度：按照标准ASTM D256-2010，在Zwick电子万能试验机上测试；
(4)阻燃等级：按照标准UL94-2021，测试时厚度选为1.5mm。
本发明各实施例聚碳酸酯组合物通过如下制备方法制备得到：
按照表2～3的配方，称取好各组分；然后将各组分混合，熔融挤出(挤出机的各区温度为：一区温度210℃，二区温度220℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度230℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度230℃，九区温度230℃，十区温度230℃，十一区温度230℃，主机转速450转/分钟)，造粒，即得聚碳酸酯组合物。
实施例1～15
实施例1～15提供一系列聚碳酸酯组合物，其配方如表2和表3所示。
2实施例1～9的配方(重量份)
表3实施例10～15的配方(重量份)
对比例1
本对比例提供一种聚碳酸酯组合物，其制备方法和配方与实施例1的基本相同，不同之处在于：将HIPS树脂1#替换成HIPS树脂3#。
对比例2
本对比例提供一种聚碳酸酯组合物，其制备方法和配方与实施例1的基本相同，不同之处在于：将HIPS树脂1#替换成GPPS树脂。
对比例3
本对比例提供一种聚碳酸酯组合物，其制备方法和配方与实施例1的基本相同，不同之处在于：将复合增韧剂1#替换成复合增韧剂8#。
对比例4
本对比例提供一种聚碳酸酯组合物，其制备方法和配方与实施例1的基本相同，不同之处在于：将复合增韧剂1#替换成复合增韧剂9#。
对比例5
本对比例提供一种聚碳酸酯组合物，其制备方法和配方与实施例1的基本相同，不同之处在于：将复合增韧剂1#替换成复合增韧剂10#。
对比例6
本对比例提供一种聚碳酸酯组合物，其制备方法和配方与实施例1的基本相同，不同之处在于：将复合增韧剂1#替换成复合增韧剂11#。
对比例7
本对比例提供一种聚碳酸酯组合物，其制备方法和配方与实施例1的基本相同，不同之处在于：将复合增韧剂1#替换成普通增韧剂1#。
对比例8
本对比例提供一种聚碳酸酯组合物，其制备方法和配方与实施例1的基本相同，不同之处在于：将复合增韧剂1#替换成第一增韧剂1#。
对比例9
本对比例提供一种聚碳酸酯组合物，其制备方法和配方与实施例1的基本相同，不同之处在于：将复合增韧剂1#替换成第二增韧剂1#。
按上述提及的测试方法对各实施例和对比例的聚碳酸酯组合物的性能进行测定，测试结果如表4。
表4各实施例和对比例的聚碳酸酯组合物性能测试结果
从表4可知：
实施例1～15的聚碳酸酯组合物的缺口冲击强度达到500J/m以上，阻燃性能都能达到V-0(1.5mm)，表明本发明的聚碳酸酯组合物在良好缺口冲击强度的情况下，阻燃性能能达到V-0(1.5mm)。此外，实施例1～15的聚碳酸酯组合物的在80MPa以上，弯曲模量在2000MPa以上本发明的聚碳酸酯组合物还具有良好的弯曲强度和弯曲模量。
对比例1选用的HIPS树脂的乙烯含量不合适，得到的聚碳酸酯组合物的缺口冲击强度较低。对比例2不选用HIPS树脂，而是选用GPPS树脂，得到的聚碳酸酯组合物的缺口冲击强度也较低。对比例3和对比例4选用复合增韧剂8#和复合增韧剂9#，复合增韧剂8#和复合增韧剂9#的第一增韧剂和第二增韧剂的质量比不合适，导致得到的聚碳酸酯组合物不能兼顾好良好的缺口冲击强度和阻燃性能。对比例5和对比例6选用复合增韧剂10#和复合增韧剂11#，两者选用的第一增韧剂或第二增韧剂的种类不合适，导致得到的聚碳酸酯组合物不能兼顾好良好的缺口冲击强度和阻燃性能。对比例7未选用复合增韧剂，而是选用POE接枝马来酸酐，导致得到的聚碳酸酯组合物的缺口冲击强度和阻燃性能都较差。对比例8和对比例9未选用复合增韧剂，而是选用单一的增韧剂，两者的缺口冲击强度都较差，其中对比例9的阻燃性能也较差。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
所述HIPS树脂的丁二烯含量为17～26wt％；所述复合增韧剂包括质量比为(4～1):1的第一增韧剂和第二增韧剂；所述第一增韧剂为SBS、SEBS或马来酸酐接枝的SEBS中的至少一种，所述第二增韧剂为MBS或ABS中的至少一种。
2.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述PC树脂的数均分子量17000～45000。
3.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述HIPS树脂的橡胶平均粒径为0.8～2.5μm。
4.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述第一增韧剂为马来酸酐接枝的SEBS。
5.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述第二增韧剂为ABS。
6.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述阻燃剂为含磷阻燃剂，所述含磷阻燃剂为双酚A双(磷酸二苯酯)、间苯二酚(二苯基磷酸酯)、磷腈阻燃剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯组合物还包括其他助剂0.4～1份。
8.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯组合物包括如下重量份数的组分：
9.权利要求1～8任一所述聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分混合，熔融挤出，即得所述聚碳酸酯组合物。
10.权利要求1～8任一所述聚碳酸酯组合物在制备消费电子的穿戴设备、打印机外壳产品或新能源车部件应用。
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