CN117603570A - 一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物 - Google Patents
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Abstract
一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，属于可降解聚酯技术领域。其特征在于，重量份组成为：结晶型聚碳酸酯70~90份、增韧剂10~30份、扩链剂0.1~5份、相容剂3~10份。本发明在结晶型聚碳酸酯中加入增韧剂，提高其柔韧性，并添加扩链剂和相容剂提高材料的混炼性能，从而得到一种韧性的尺寸稳定的聚碳酸酯组合物材料。
Description
技术领域
一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，属于可降解聚酯技术领域。
背景技术
聚碳酸酯材料是一种热塑性聚合物，具有优异的光学性能、高抗冲击强度和良好的热稳定性尺寸稳定性。然而，聚碳酸酯确实存在尺寸稳定性方面的缺陷。例如聚碳酸酯具有一定的水分吸收性，虽然相对较低，但长时间暴露在潮湿环境中会导致聚碳酸酯材料的尺寸不稳定。同时聚碳酸酯的热膨胀系数相对较高，热膨胀对其尺寸稳定性也有影响。为了提高聚碳酸酯制品的尺寸稳定性，在专利CN116375989A中公开了一种结晶型聚碳酸酯，在共聚单体中引入丙交酯单体，使得上述聚碳酸酯中能够形成结晶，该结晶型聚碳酸酯具有良好的尺寸稳定性。但是该种结晶型聚碳酸酯的柔韧性仍有不足，需要进一步改进才能实现良好的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种改善柔韧性的尺寸稳定的聚碳酸酯组合物。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，其特征在于，重量份组成为：结晶型聚碳酸酯70~90份、增韧剂10~30份、扩链剂0.1~5份、相容剂3~10份。
在结晶型聚碳酸酯中加入增韧剂，提高其柔韧性，并添加扩链剂和相容剂提高材料的混炼性能，从而得到一种韧性的尺寸稳定的聚碳酸酯组合物材料。
优选的重量份组成为：结晶型聚碳酸酯75~80份、增韧剂20~25份、扩链剂0.5~2份、相容剂3~5份。
优选的，上述尺寸稳定的聚碳酸酯组合物中，所述的结晶型聚碳酸酯为碳酸乙烯酯-乳酸共聚物（PECLA）、邻苯二甲酸乙二醇酯-碳酸乙烯酯-乳酸共聚物（PECPLA）或/和邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯-乳酸共聚物（PPCPLA）。PECLA、PECPLA和PPCPLA均为尺寸稳定的聚碳酸酯，能够通过添加增韧剂来提高韧性。
优选的，上述尺寸稳定的聚碳酸酯组合物中，所述的碳酸乙烯酯-乳酸共聚物的数均分子量为1.5×105g/mol~3.0×105g/mol，所述的邻苯二甲酸乙二醇酯-碳酸乙烯酯-乳酸共聚物的数均分子量为1.0×105g/mol~2.0×105g/mol，所述的邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯-乳酸共聚物的数均分子量为5.0×104g/mol~1.0×105g/mol。含有丙交酯的PECLA、PECPLA和PPCPLA很难与常用的增韧剂共混均匀，优选的分子量下能在尽可能保证材料的强度的情况下，混料更均匀。
优选的，上述尺寸稳定的聚碳酸酯组合物中，所述的增韧剂为聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）或/和邻苯二甲酸乙二醇酯-碳酸乙烯酯共聚物（PECP）。上述增韧剂的使用均能良好的提高材料的韧性。
优选的，上述尺寸稳定的聚碳酸酯组合物中，所述的扩链剂为甲苯二异氰酸酯（TDI）、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）、己内酯二异氰酸酯（HDI）或异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）。加入适当的扩链剂能更好的两者性能相结合。
优选的，上述尺寸稳定的聚碳酸酯组合物中，所述的相容剂为丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与滑石粉的复配相容剂。本发明将尺寸稳定的结晶型聚碳酸酯材料与增韧剂混炼为组合物，最大的难点在于含有丙交酯的结晶型聚碳酸酯很难与增韧剂良好的共混，为此本发明提供一种复配相容剂，用丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与传统的滑石粉进行复配，优选的丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与滑石粉的质量比为10﹕1~4，使用该复配相容剂后，大大改善结晶型聚碳酸酯材料与增塑剂的相容性，不但能降低共混能耗，还能减少热降解、改善混炼材料的加工性能。更好的保持材料的高阻隔性、韧性和尺寸稳定性。
上述尺寸稳定的聚碳酸酯组合物的混炼工艺为：
1）称取配比量的结晶型聚碳酸酯、增韧剂、扩链剂和相容剂，并放入高速混合机中进行混合，混合温度为180℃~200℃，混合时间为10min~15min；
2）将混合好的预热物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制挤出温度为200℃~220℃，螺杆转速为50rpm~100rpm；经冷却、造粒即得。
在制备时先将各物料经过一定温度的预混，使相容剂均匀的包覆在结晶型聚碳酸酯和增韧剂上，并保持预混时的高温状态直接加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，从而形成良好的共混。
优选的，上述混炼工艺中，步骤1）中所述的混合温度为190℃~195℃，混合时间为10min~12min；步骤2）中所述的挤出温度为205℃~210℃，螺杆转速为70rpm~80rpm。优选的混合与挤出温度下，物料混炼跟均匀，材料保持更好的尺寸稳定性和韧性。
本发明的组合物具有高阻隔性，可以用作食品包装材料，以保护食品不受氧气、水分和其他气体的影响，从而延长保质期。本发明的组合物制成薄膜，具有良好的耐候性和尺寸稳定性，可以用于农业覆盖或地膜，以保持土壤湿度、控制杂草生长和提高作物产量。当然也可以用于医疗器械的无菌包装等。
与现有技术相比，本发明的一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物具有以下有益效果：本发明在结晶型聚碳酸酯中加入增韧剂，提高其柔韧性，并添加扩链剂和相容剂提高材料的混炼性能，所用的复配相容剂用丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与传统的滑石粉进行复配，解决了含有丙交酯的结晶型聚碳酸酯难以与增韧剂良好共混的问题，大大改善结晶型聚碳酸酯材料与增塑剂的相容性，从而得到一种韧性的尺寸稳定的聚碳酸酯组合物材料。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述。如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例1
1）称取PECPLA78份、PBAT22份、HDI 1份、相容剂4.5份放入高速混合机中进行混合；PECPLA的数均分子量为1.5×105g/mol，相容剂为丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与滑石粉按质量比10﹕2.5的复配相容剂；混合温度为195℃，混合时间为10min；
2）将混合好的预热物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制挤出温度为210℃，螺杆转速为80rpm；经冷却、造粒即得。
实施例2
1）称取PECPLA 80份、PBS 20份、TDI 0.5份、相容剂5份放入高速混合机中进行混合；PECPLA的数均分子量为1.0×105g/mol，相容剂为丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与滑石粉按质量比10﹕2.5的复配相容剂；混合温度为190℃，混合时间为12min；
2）将混合好的预热物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制挤出温度为205℃，螺杆转速为70rpm；经冷却、造粒即得。
实施例3
1）称取PECPLA 75份、PCL25份、IPDI 2份、相容剂4份放入高速混合机中进行混合；PECPLA的数均分子量为2.0×105g/mol，PPCPLA的数均分子量为5.0×104g/mol~1.0×105g/mol，相容剂为丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与滑石粉按质量比10﹕2.5的复配相容剂；混合温度为195℃，混合时间为10min；
2）将混合好的预热物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制挤出温度为210℃，螺杆转速为70rpm；经冷却、造粒即得。
实施例4
1）称取PECLA90份、PBAT10份、MDI 0.1份、相容剂7份放入高速混合机中进行混合；PECLA的数均分子量为3.0×105g/mol，相容剂为丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与滑石粉按质量比10﹕4的复配相容剂；混合温度为180℃，混合时间为10min；
2）将混合好的预热物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制挤出温度为200℃，螺杆转速为50rpm；经冷却、造粒即得。
实施例5
1）称取PPCPLA 70份、PCL30份、HDI 5份、相容剂10份放入高速混合机中进行混合；PPCPLA的数均分子量为1.0×105g/mol，相容剂为丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与滑石粉按质量比10﹕1的复配相容剂；混合温度为200℃，混合时间为15min；
2）将混合好的预热物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制挤出温度为220℃，螺杆转速为70rpm；经冷却、造粒即得。
实施例6
1）称取PPCPLA 85份、PECP15份、IPDI 2份、相容剂3份放入高速混合机中进行混合；PPCPLA的数均分子量为5.0×104g/mol，相容剂为丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与滑石粉按质量比10﹕2.5的复配相容剂；混合温度为200℃，混合时间为15min；
2）将混合好的预热物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制挤出温度为220℃，螺杆转速为100rpm；经冷却、造粒即得。
实施例7
1）称取PECLA 80份、PECP20份、HDI 1.5份、相容剂3份放入高速混合机中进行混合；PECLA的数均分子量为1.5×105g/mol，相容剂为丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与滑石粉按质量比10﹕3的复配相容剂；混合温度为185℃，混合时间约为11min；
2）将混合好的预热物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制挤出温度为200℃，螺杆转速为60rpm；经冷却、造粒即得。
实施例8
1）称取PECPLA78份、PBAT22份、HDI 1份、滑石粉4.5份放入高速混合机中进行混合；PECPLA的数均分子量为1.5×105g/mol；混合温度为195℃，混合时间为10min；
2）将混合好的预热物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制挤出温度为210℃，螺杆转速为80rpm；经冷却、造粒即得。
本发明实施例所制备的共混材料的性能对比如表1所示。
表1 样品的性能指标表
。
尺寸稳定性通过产品的收缩率表征，具体为：将各实施例得到的有机物挤出为直径2cm、长度50cm的圆柱形样品，体积为V0，将样品置于30℃、70%空气饱和湿度的密闭环境下，历时30d后测量体积V30d，计算体积收缩比=V30d/V0。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，其特征在于，重量份组成为：结晶型聚碳酸酯70~90份、增韧剂10~30份、扩链剂0.1~5份、相容剂3~10份。
2.根据权利要求1所述一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，其特征在于，重量份组成为：结晶型聚碳酸酯75~80份、增韧剂20~25份、扩链剂0.5~2份、相容剂3~5份。
3.根据权利要求1或2所述一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的结晶型聚碳酸酯为碳酸乙烯酯-乳酸共聚物、邻苯二甲酸乙二醇酯-碳酸乙烯酯-乳酸共聚物或/和邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯-乳酸共聚物。
4.根据权利要求3所述一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的碳酸乙烯酯-乳酸共聚物的数均分子量为1.5×105g/mol~3.0×105g/mol，所述的邻苯二甲酸乙二醇酯-碳酸乙烯酯-乳酸共聚物的数均分子量为1.0×105g/mol~2.0×105g/mol，所述的邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯-乳酸共聚物的数均分子量为5.0×104g/mol~1.0×105g/mol。
5.根据权利要求1或2所述一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的增韧剂为PBAT、PCL、PBS或/和PECP。
6.根据权利要求1或2所述一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的扩链剂为甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、己内酯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。
7.根据权利要求1或2所述一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的相容剂为丙烯酸酯接枝聚碳酸酯与滑石粉的复配相容剂。
8.根据权利要求1或2所述一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，其特征在于，混炼工艺为：
1）称取配比量的结晶型聚碳酸酯、增韧剂、扩链剂和相容剂，并放入高速混合机中进行混合，混合温度为180℃~200℃，混合时间为10min~15min；
2）将混合好的预热物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制挤出温度为200℃~220℃，螺杆转速为50rpm~100rpm；经冷却、造粒即得。
9.根据权利要求7所述一种尺寸稳定的聚碳酸酯组合物，其特征在于：步骤1）中所述的混合温度为190℃~195℃，混合时间为10min~12min；步骤2）中所述的挤出温度为205℃~210℃，螺杆转速为70rpm~80rpm。
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