一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料及其制备方法，具体由以下重量份的原料组成：PC树脂25‑60份、PET树脂10‑25份、表面改性的无机晶须3‑10份、成核剂0.5‑3份、润滑剂1‑3份、抗氧剂1‑5份，所述表面改性的无机晶须是指通过水乳液原位聚合法得到的丙烯酸酯弹性体表面改性的纳米级无机晶须。本发明专利技术利用独特的原位乳液聚合工艺，在纳米级分散尺度的无机晶须表面引入了丙烯酸酯弹性体层，这种改性后的无机填料在少量使用时(≤6％)即可将PC/PET合金材料的成型收缩率从0.7‑0.8％降低至0.3％左右，而材料的线性热膨胀系数CLTE也随之大幅度降低，更重要的是所得聚碳酸酯合金材料具有良好的抗冲击性能。

A polycarbonate alloy with low shrinkage, high dimensional stability and high impact resistance and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料及其制备方法。
技术介绍
聚碳酸酯(双酚A型，简称PC树脂)是一类应用广泛的高性能工程塑料，其分子主链是由柔性碳酸酯基团、刚性苯环基团共同组成，因而兼具高刚性、高抗冲、高耐热等多重优良特性。更为重要的是，PC树脂能与多种聚合物如ABS、ASA、PET、PBT等形成相容性良好的两相聚合物合金材料，以针对性改善其固有的性能缺陷，而其中PC/PET正是其中一类研究应用较多的种类，PET的加入一方面改善了PC树脂耐溶剂性差、加工粘度高等劣势，但PET本身作为一种高结晶性聚合物，也同时导致所得PC/PET合金材料往往出现收缩率偏大、尺寸不稳定、易翘曲变形等尺寸问题。解决上述问题的常用方法就是在PC/PET合金材料中加入一定量的无机填充体，比如CN105086401A中所记述的玻璃强化PC/PET合金材料，采用了扁平状玻纤搭配球状玻璃微珠的复合填充体系，CN104387740A则采用了偶联剂表面处理的滑石粉为填充体，但上述2个案例的改性效果更侧重于材料的力学性能尤其是刚性指标的增强，而并非尺寸性能的改善。另外，已有的大多数案例对于无机粉体加入后，PC合金材料的低温抗冲击性能评估也少有涉及，CN108504060A中虽然采用了复配型增韧剂搭配无机填料的改性方法，重点关注了PC合金材料在低温条件下的抗冲击性能改善，但对于材料的尺寸稳定并未予以评估。因此，综合已有的研究状况来看，必须找到一种兼具尺寸特性与低温抗冲两者协同提升的改性方案，才能最大限度地发挥PC/PET材料的综合性能指标，进一步拓展其应用领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于填补现有技术方案的空白之处，提供一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料，针对现有的改性技术手段单一、改性范围较窄的局限性，凭借原位乳液聚合法制备了表面覆盖了丙烯酸酯弹性体层的无机晶须增强体，在改善PC/PET合金的尺寸稳定性的同时，该有机无机杂化的增强体所具备的丙烯酸酯弹性体层也促进了晶须与聚合物基体的相间黏合程度，提升了材料对外加冲击能量的吸收、耗散特性，从而协同改善了合金材料的成型加工稳定性及低温抗冲击特性。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料，包括以下重量份的原料：所述表面改性的无机晶须是指通过水乳液原位聚合法得到的丙烯酸酯弹性体表面改性的纳米级无机晶须。上述聚碳酸酯合金材料中：所述的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，在260℃、5Kg的测试条件下，其熔融指数为3～10g/10min，常温(23℃)缺口冲击强度≥60kJ/m2。所述的PET为聚对苯二甲酸乙二酯树脂，其特性黏数为0.3～1.0dL/g。所述的成核剂为聚酯齐聚物的碱金属盐、离子聚合物、液晶高分子LCP等高分子类成核剂的一种或几种。所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯PETS。所述的抗氧剂为能捕捉聚合物受热降解产生自由基的特定结构有机助剂如亚磷酸酯、受阻酚、硫代酯类化合物等的一种或几种。所述的表面改性的无机晶须的制备方法为：表面改性的无机晶须的制备方法为：称取3～10份的无机晶须，并与去离子水配置成1:10～1:50浓度的水分散溶液，在超声波分散机作用下加入微量的助分散剂六偏磷酸钠和羧甲基纤维素钠，超声功率为52w，分散时间为20min，频率为55Hz；将固含量44-46％的水性丙烯酸酯乳液以及过氧化物引发剂，提升温度至70℃，超声搅拌60min后得到表层有丙烯酸酯弹性体覆盖的无机晶须悬浮液，然后通过反复的旋转蒸发处理，去除掉其中所含的水分，从而得到表面改性的无机纳米晶体填料。所述的无机晶须为碳化硅晶须、碳化硼晶须、硫酸钙晶须、镁盐晶须等无机晶须的一种或几种。本专利技术的第二目的在于提供一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)按所述的重量份称取PC树脂、PET树脂、成核剂、润滑剂，混合均匀，得到混合原料：(2)将干燥后的混合原料放置于一台紧密啮合同向旋转的双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内；按比例称取一定量的无机纳米晶须填料，经侧向喂料螺杆加入到挤出机的机筒内。所用螺杆挤出机的直径为36mm，长径比L/D为44，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：100℃、220℃、230℃、245℃、245℃、235℃、230℃，主机转速为200转/分钟，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述的低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料。本专利技术具有如下有益效果：1、通过高效、定向的原位乳液聚合法，在具有高长径比、低收缩、纳米尺度分散级别的无机晶须填充体表面覆盖了一层丙烯酸弹性体层，与常规方法中的偶联剂表面处理无机粉体如碳酸钙、滑石粉、硅灰石等相比，该填充体表层极性物质覆盖均匀，分散程度高，对于在PC/PET合金中的分散分布以及形成良好黏结的界面层结构提供了非常有利的基础。2、通过本专利技术技术方案得到PC/PET两相合金材料，具有非常优良的尺寸稳定性，仅添加少量(≤5％)晶须填充体的前提下，所得聚碳酸酯合金材料的模塑收缩率可从0.7-0.8％显著降低至0.4％或者更低水平，通过材料的热力学参数测试表明，晶须的加入可大幅度改善PC/PET材料在平行流动方向上的线性膨胀系数，当然尺寸稳定性的改善也部分归功于适当用量的成核剂；而在常规的力学性能方面，受益于少量、高效的无机填充体的使用，PC/PET合金材料的常温抗冲击韧性得到良好的保持，而材料的刚性指标如弯曲强度、弯曲模量还略有提高，更重要的是，对于更为关键的低温(-30℃)缺口冲击性能，作为界面中间相的丙烯酸酯弹性体层对外界冲击能量的传递、耗散、吸收有着显著的增益效果，这尤其有利于改善PC合金的低温缺口敏感性，材料的多轴冲击测试表明，改性后的PC/PET合金材料已实现了低温环境中缺口断裂方式从脆性转变为韧性，是一种耐综合环境性能优异的高性能聚碳酸酯合金材料，尤其适用于汽车外饰中对于形状稳定性要求极高的零部件如尾翼、前后保险杠饰板、前进气格栅、保险杠支架等。具体实施方式下面通过具体的实施方式对本专利技术做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本专利技术而不是对本专利技术的限制。本专利技术实施例所用原料：PC-1：低熔指高分子量聚碳酸酯，双酚A型，韩国三星，分子量在30000-35000，熔融指数MFR为3.8g/10min(260℃、5Kg)，缺口冲击强度68kJ/m2。PC-2：高熔指低分子量聚碳酸酯，双酚A型，韩国LG，分子量在18000-25000，熔融指数MFR为22g/10min(260℃、5Kg)，缺口冲击强度45kJ/m2。PET:CZ-333，中石化仪征化纤，熔点为248℃，特性黏数为0.57dL/g。无机晶须本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：/n

【技术特征摘要】
1.一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：



所述表面改性的无机晶须是指通过水乳液原位聚合法得到的丙烯酸酯弹性体表面改性的纳米级无机晶须。


2.根据权利要求1所述一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，在260℃、5Kg的测试条件下，其熔融指数为3～10g/10min，常温(23℃)缺口冲击强度≥60kJ/m2。


3.根据权利要求1所述一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的PET为聚对苯二甲酸乙二酯树脂，其特性黏数为0.3～1.0dL/g。


4.根据权利要求1所述一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的成核剂为聚酯齐聚物的碱金属盐、离子聚合物、液晶高分子LCP等高分子类成核剂的一种或几种。


5.根据权利要求1所述一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯PETS。


6.根据权利要求1所述一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂为能捕捉聚合物受热降解产生自由基的特定结构有机助剂如亚磷酸酯、受阻酚、硫代酯类化合物中的一种或几种。


7.根据权利要求1所述一种低收缩、高尺寸稳定性、高抗冲的聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的表面改性的无机晶须的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯华，
申请(专利权)人：上海华合复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31