一種耐低溫高抗衝聚碳酸酯及其製備方法與流程

2023-12-03 10:34:16 2

本發明涉及高分子工程塑料領域，尤其涉及一種耐低溫高抗衝聚碳酸酯及其製備方法。

背景技術：

聚碳酸酯（PC）是一種綜合性能優越的工程塑料，也是近年來增長速度最快的通用工程塑料，具有優異的衝擊韌性、尺寸穩定性、電氣絕緣性、耐蠕變性、耐候性、透明性和無毒性等優點，目前廣泛應用於汽車、電子電氣、建築、辦公設備、包裝、運動器材、醫療保健等領域，隨著改性研究的不斷深入，正迅速拓展到航空航天、計算機、光碟等高科技領域、但它也存在一些缺點，如加工流動性差、易於應力開裂、對缺口比較敏感以及耐磨性欠佳等。

同時，由於聚碳酸酯的非結晶性，分子間的堆砌不夠緻密，在低溫甚至是超低溫環境下，聚碳酸酯的力學性能發生改變，耐衝擊力降低，強度減弱。雖然目前加入抗衝擊改性劑和阻燃劑的耐低溫阻燃聚碳酸酯的低溫性能 -30℃～-40℃，甚至更低，並且能達到較高阻燃級別，但聚碳酸酯材料本身的高透明性將受到較大的影響。

在先專利 CN101454210B 中公開了一種聚碳酸酯和甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸萘酯的混合物，該混合物保持有極佳的光學性質，但並未提及該混合物的耐低溫性能和阻燃性能。

在先專利JP2010185031A 公開一種耐水解的含有聚氨酯型樹脂的聚碳酸酯/ABS合金樹脂組合物，其中聚氨酯型樹脂是聚醯胺型樹脂和/或聚丙烯酸酯型樹脂。但是，該聚氨酯型樹脂不是熱塑性聚氨酯彈性體，抗衝擊性能和耐熱性能仍然不夠。

因此，如何獲得一種兼顧良好的耐低溫，及較好的抗衝擊性能，同時生產成本又相對合理的方法，依然值得人們不斷努力探索。

技術實現要素：

為了克服上述問題，本發明提供了一種具有耐低溫高抗衝的聚碳酸酯複合材料及其製備方法。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種耐低溫高抗衝聚碳酸酯，其原料配方是由以下重量份數的各組份組成：

聚碳酸酯65-80份；

閃石粉10-20份；

偶氮二異丁腈1-2.5份；

抗氧劑0.2-1.2份；

核殼納米粒子乳液5.5-8份；

增容劑4-6份；

光擴散劑5-9份；

潤滑劑0.5-1.5份；

阻燃劑0.5-1.8份。

所述閃石粉是由白雲石和石英混合沉積後形成的天然共存無機礦石粉經超細粉碎為粒徑在2000目-6000目的粉體。

一種耐低溫高抗衝聚碳酸酯的製備方法，其特徵在於：它包括以下步驟：

1）將閃石粉於65°C-95°C溫度下乾燥1-2小時，待用；

2）按重量配比稱取乾燥的閃石粉加入料筒溫度在 65℃-95℃的高速混合機中，攪拌4-5分鐘，然後按重量配比稱取偶氮二異丁腈2.5份和核殼納米粒子乳液7份攪拌10～15 分鐘，然後按重量配比加入聚碳酸酯78份，同時按重量配比稱取增容劑、光擴散劑、抗氧劑、潤滑劑和阻燃劑5-10分鐘，充分混合均勻；

3）將步驟2）中混合均勻後的混合料，送進高分子材料攪拌機中進行攪拌，攪拌速度為250r/min，攪拌時間為70min，當攪拌料達到30-35°C時，卸料；

4）將步驟3）中攪拌後的攪拌料投入雙螺旋杆擠出機中，機筒加熱溫度為120-160°C，口模溫度為120-150°C，螺杆轉速為12-55rpm、加料轉速為10-40rpm的條件下，擠出；

5）將步驟4）中擠出料引入切粒機中進行切粒操作，收集粒料即為耐低溫高抗衝聚碳酸酯。

上述技術方案的有益之處在於：

1、本發明提供了一種耐低溫高抗衝聚碳酸酯及其製備方法，選用了閃石粉、

偶氮二異丁腈、抗氧劑、核殼納米粒子乳液、增容劑及其他助劑結合協效增強產品的性能，並對各原料組份的比例進行了優化，有效解決了現有聚碳酸酯在低溫條件下抗衝性能及耐磨性能低、易於應力開裂及對缺口敏感等缺點，通過本發明的製備方法生產的產品其拉伸強度在-70°C的條件下可達75Mpa，彎曲強度在-70°C的條件下可大131Mpa，缺口衝擊強度在-70°C的條件下可達460J/M，缺口衝擊強度在23°C的條件下可達707 J/M，經實踐證明，本產品綜合性能好，適用於高寒環境中工作的燈殼體、汽車配件等各類儀表外殼或配件。

2、本發明的製備方法工藝簡單，操作控制方便，質量穩定，生產效率高，可大規模工業化生產。

下面將結合具體實施方式對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

具體實施方式

實施例1

一種耐低溫高抗衝聚碳酸酯，其原料配方是由以下重量份數的各組份組成：

聚碳酸酯78份；

閃石粉16份；

偶氮二異丁腈2.5份；

抗氧劑0.8份；

核殼納米粒子乳液7份；

增容劑4.5份；

光擴散劑9份；

潤滑劑0.5份；

阻燃劑1份。

所述閃石粉是由白雲石和石英混合沉積後形成的天然共存無機礦石粉經超細粉碎為粒徑在6000目的粉體。

一種耐低溫高抗衝聚碳酸酯的製備方法，其特徵在於：它包括以下步驟：

1) 將所述閃石粉於78°C溫度下乾燥1.7小時，待用。

2) 將乾燥的閃石粉加入料筒溫度在75℃的高速混合機中，攪拌4.7分鐘，然後按重量配比稱取偶氮二異丁腈2.5份和核殼納米粒子乳液7份攪拌12分鐘，然後按重量配比加入聚碳酸酯78份，同時按重量配比稱取增容劑、光擴散劑、抗氧劑、潤滑劑和阻燃劑7分鐘，充分混合均勻。

3) 混合均勻後的混合料，送進高分子材料攪拌機中進行攪拌，攪拌速度為250r/min，攪拌時間為70min，當攪拌料達到33°C時，卸料。

4) 將攪拌後的攪拌料投入雙螺旋杆擠出機中，機筒加熱溫度為130°C，口模溫度為128°C，螺杆轉速為42rpm、加料轉速為33rpm的條件下，擠出。

5)擠出料引入切粒機中進行切粒操作，收集粒料即為耐低溫高抗衝聚碳酸酯。

性能測試

使用ASTM國際標準對本實施例製得的耐低溫高抗衝聚碳酸酯進行測試，其結果如下表1所示：

由上表可見，本實施例所提供的耐低溫高抗衝聚碳酸酯，在低溫-70°C的條件下也表現出優異的抗衝擊強度，另外其在低溫下的拉伸強度和彎曲強度也比同類產品性能優越。

實施例2

如實施例1所述的一種耐低溫高抗衝聚碳酸酯，其原料配方還可以是由以下重量份數的各組份組成：

聚碳酸酯74份；

閃石粉10份；

偶氮二異丁腈1.5份；

抗氧劑1.2份；

核殼納米粒子乳液8份；

增容劑6份；

光擴散劑7份；

潤滑劑1份；

阻燃劑1.8份。

所述閃石粉是由白雲石和石英混合沉積後形成的天然共存無機礦石粉經超細粉碎為粒徑在2000目的粉體。

一種耐低溫高抗衝聚碳酸酯的製備方法，其特徵在於：它包括以下步驟：

1）將所述閃石粉於65°C溫度下乾燥1小時，待用。

2）將乾燥的閃石粉加入料筒溫度在65℃的高速混合機中，攪拌4分鐘，然後按重量配比稱取偶氮二異丁腈2.5份和核殼納米粒子乳液7份攪拌10分鐘，然後按重量配比加入聚碳酸酯78份，同時按重量配比稱取增容劑、光擴散劑、抗氧劑、潤滑劑和阻燃劑5分鐘，充分混合均勻。

3）混合均勻後的混合料，送進高分子材料攪拌機中進行攪拌，攪拌速度為250r/min，攪拌時間為70min，當攪拌料達到30°C時，卸料。

4）將攪拌後的攪拌料投入雙螺旋杆擠出機中，機筒加熱溫度為120°C，口模溫度為120°C，螺杆轉速為25rpm、加料轉速為10rpm的條件下，擠出。

性能測試

使用ASTM國際標準對本實施例製得的耐低溫高抗衝聚碳酸酯進行測試，其結果如下表2所示：

由上表可見，本實施例所提供的耐低溫高抗衝聚碳酸酯，在低溫-70°C的條件下也表現出優異的抗衝擊強度，另外其在低溫下的拉伸強度和彎曲強度也比同類產品性能優越。

實施例3

如實施例1所述的一種耐低溫高抗衝聚碳酸酯，其原料配方還可以是由以下重量份數的各組份組成：

聚碳酸酯80份；

閃石粉20份；

偶氮二異丁腈1份；

抗氧劑0.7份；

核殼納米粒子乳液5.5份；

增容劑4份；

光擴散劑5份；

潤滑劑1.5份；

阻燃劑0.5份。

所述閃石粉是由白雲石和石英混合沉積後形成的天然共存無機礦石粉經超細粉碎為粒徑在4000目的粉體。

一種耐低溫高抗衝聚碳酸酯的製備方法，其特徵在於：它包括以下步驟：

1）將所述閃石粉於95°C溫度下乾燥2小時，待用。

2）將乾燥的閃石粉加入料筒溫度在95℃的高速混合機中，攪拌5分鐘，然後按重量配比稱取偶氮二異丁腈2.5份和核殼納米粒子乳液7份攪拌15分鐘，然後按重量配比加入聚碳酸酯78份，同時按重量配比稱取增容劑、光擴散劑、抗氧劑、潤滑劑和阻燃劑10分鐘，充分混合均勻。

3）混合均勻後的混合料，送進高分子材料攪拌機中進行攪拌，攪拌速度為250r/min，攪拌時間為70min，當攪拌料達到35°C時，卸料。

4）將攪拌後的攪拌料投入雙螺旋杆擠出機中，機筒加熱溫度為160°C，口模溫度為150°C，螺杆轉速為55rpm、加料轉速為40rpm的條件下，擠出。

性能測試

使用ASTM國際標準對本實施例製得的耐低溫高抗衝聚碳酸酯進行測試，其結果如下表3所示：

由上表可見，本實施例所提供的耐低溫高抗衝聚碳酸酯，在低溫-70°C的條件下也表現出優異的抗衝擊強度，另外其在低溫下的拉伸強度和彎曲強度也比同類產品性能優越。

通過以上各實施例，最終均可製得耐低溫高抗衝聚碳酸酯；需要說明的是，本領域技術人員在實施時應當注意，在本發明中的製備方法中，步驟2）、3）、4）所採用的高分子材料攪拌機可以直接採用現有熔融設備、攪拌設備；優選採用本司提供的低溫高抗聚碳酸酯生產用熔融設備、攪拌設備，經過本申請人實踐證明，經本司提供的工程塑料熔融設備及高分子材料攪拌機所加工的材料可以使物料具有較高的均勻度，可以為製得高質量耐低溫高抗衝聚碳酸酯提供一個較好保障。

試驗二：針對成品的耐低溫、高抗衝性以及阻燃性能做出測定。

試驗樣本：經本發明上述3個實施例所記載技術方案製得的產品和市面上的普通產品。

試驗結果如表1所示：

表1

試驗結論：

通過表1的測試性能結果可以看出，加入閃石粉、偶氮二異丁腈經和核殼納米粒子乳液等阻燃劑大大的改善了耐低溫衝擊性能，並具有優異的阻燃性，另外本發明的注塑壓力和注塑溫度明顯下降，有易於充模。其中以實施例1所記載的原料配比和製備方法所製得的聚碳酸酯性能最高，相對比同類產品，提升明顯。