一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料及其制备方法，该聚碳酸酯/聚丙烯合金材料其包括聚碳酸酯、聚丙烯、相容剂I；所述相容剂I为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物的接枝物，苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物SEEPS接枝物中的一种或几种；选择性含有相容剂II，所述相容剂II为聚丙烯的接枝物。其重量百分比为：聚碳酸酯5％-90％、聚丙烯5％-90％、相容剂I1％-10％、相容剂II0％-10％。本发明提供的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的机械强度、热变形温度比现有的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料有了大幅的提高，并且成本低、制备过程简单、工艺易控。

权利要求

1.一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其包括聚碳酸酯、聚丙烯、相容剂I；还含有相容剂II；相容剂I为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐SEBS-g-MAH；相容剂II为聚丙烯接枝甲基丙烯酸环氧丙酯PP-g-GMA；按重量百分比计，其包括：

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其特征在于：还包括添加剂，所述添加剂可选自抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中一种或几种。

3.根据权利要求2所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其特征在于：以聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的总质量为基准，所述抗氧剂的含量为0.1-1wt％。

4.一种权利要求1-3任意一项所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的制备方法，该方法包括：(1)配料：按重量比例称取原料，所述原料包括聚碳酸酯、聚丙烯、相容剂I和相容剂II；

(2)混合：将聚碳酸酯和相容剂I机械混合，得到混合料I，将聚丙烯和相容剂II机械混合，得到混合料II；

(3)熔融挤出：将混合料I熔融后，加入混合料II，经挤出机熔融并挤出。

5.根据权利要求4所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于：所述挤出机中的各区温度不同。

6.根据权利要求中4所述的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于：所述混合料I和混合料II分别通过不同的进料口送入挤出机。

说明书

一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子合金材料技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 聚碳酸酯(Polycarbonate简称PC)，是分子中羧基与芳香族或脂肪族基团交替排列的线型高分子化合物。聚碳酸酯透明度高达90％，被誉为透明金属。刚硬而有韧性，具有高抗冲击性，高度的尺寸稳定性和范围很宽的使用温度、良好的电绝缘性及耐热性和无毒性，但制品的耐开裂和耐药品性较差，高温易水解，与其它树脂相容性差，无自润滑性，尤其不适宜用来生产有金属嵌件的制品。

[0003] 聚丙烯(Polypropylene简称PP)具有密度小、原料来源丰富、价格低廉、合成工艺相对较简单特点。但由于韧性差，低温时易脆断，耐热性差，收缩变形大，抗蠕变性差等缺陷，在应用上受到一定限制。这些缺点使其与工程塑料在性能方面仍存在着一定的差距。目前PP高性能化的改性方法中，通过物理共混或兼有化学改性的物理共混是PP改性的重要途径。

[0004] 目前，现有技术中聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，以PP的接枝物为增容剂，来改善PC和PP的相容性，提高聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的抗冲性能。但是该材料只适用于低分子量的聚碳酸酯材料，同时合金材料的刚性和韧性效果并不理想，而且遇高温易变形，难以满足户外以及机械、结构组件等方面的运用。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的问题是现有技术中聚碳酸酯/聚丙烯合金材料不能同时满足实际应用对材料刚性和材料韧性的要求，以及与热变性温度低的问题。本发明所提供的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料能同时满足工业应用对刚性和韧性的要求，并且热变形温度高。

[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现的：

[0007] 一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其包括聚碳酸酯、聚丙烯、相容剂I；所述相容剂I为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物的接枝物，苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物SEEPS接枝物中的一种或几种；选择性含有相容剂II，所述相容剂II为聚丙烯的接枝物。

[0008] 按重量百分比计，其包括：

[0009] 聚碳酸酯 5％-90％

[0010] 聚丙烯 5％-90％

[0011] 相容剂I 1％-10％

[0012] 相容剂II 0％-10％。

[0013] 本发明还提供了一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的制备方法，其包括：

[0014] (1)配料：按重量比例称取原料，所述原料包括聚碳酸酯、聚丙烯、相容剂I和选择性的相容剂II；

[0015] (2)混合：将聚碳酸酯和相容剂I机械混合，得到混合料I，将聚丙烯和相容剂II机械混合，得到混合料II；

[0016] (3)熔融挤出：将混合料I熔融后，加入混合料II，经挤出机熔融并挤出。

[0017] 本发明所提供的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，弥补了现有材料不能同时满足刚性和韧性的要求，保证了材料韧性与刚性的需求，并且热变性温度较高，相容剂用量少，成本低廉、制备过程简单、工艺易控制。

[0018] 本发明提供的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，可广泛运用于机械配件、电动工具、外壳、电子电器部件、壳体、接插件、连接器等方面。

[0019] 本发明所提供的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的制备方法，采用分段熔融的方式，不但保证材料不会受高温分解，同时也能保证各种材料的混合均匀，增强相容性。

具体实施方式

[0020] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。

[0021] 一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，其包括聚碳酸酯、聚丙烯、相容剂I；所述相容剂I为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝物，苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物SEEPS接枝物中的一种或几种；选择性含有相容剂II，所述相容剂II为聚丙烯的接枝物。

[0022] 上述聚碳酸酯/聚丙烯合金材料，按重量百分比计，其包括：

[0023] 聚碳酸酯 5-90wt％

[0024] 聚丙烯 5-90wt％

[0025] 相容剂I 1-10wt％

[0026] 相容剂II 0-10wt％。

[0027] 还可以包括添加剂，所述添加剂可选自抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中一种或几种。

[0028] 其中，聚碳酸酯为本领域人员所公知的聚碳酸酯，可以是脂肪族聚碳酸酯、脂环族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯和脂肪-芳香族聚碳酸酯等。

[0029] 聚丙烯亦为本领域人员所公知的，可以是等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯。

[0030] 相容剂I可以是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH)，苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)接枝高反应性噁唑啉基团。本发明优选为SEBS-g-MAH。

[0031] 相容剂II可以是聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)，或聚丙烯接枝甲基丙烯酸环氧丙酯(PP-g-GMA)。本发明优选聚丙烯接枝甲基丙烯酸环氧丙酯(PP-g-GMA)。

[0032] 抗氧剂可以是受阻酚类、含氮杂环多酚类、亚磷酸酯、硫代酯类、及受阻酚与亚磷酸酯、硫代酯的复合物。

[0033] 本发明优选受阻酚与亚磷酸酯按照重量比例1：1的复合物。受阻酚与亚磷酸酯抗氧剂之间复配，不仅可以提高合金材料性能，增强抗氧效果，还可降低成本。

[0034] 以聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的总质量为基准，所述抗氧剂的含量为0.1-1wt％。

[0035] 光稳定剂可以是紫外线吸收剂，例如水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类等，还可以是自由基捕获剂，例如受阻胺类。

[0036] 本发明优选受阻胺光稳定剂。受阻胺光稳定剂能有效地消除或削弱紫外光对聚合物的破坏作用，而对聚合物的其它性能没有影响；与聚合物有良好的相容性、不挥发、不迁移、不被水和溶剂抽出；对可见光的吸收低、不着色、不变色；与聚合物的颜色相近，添加后不改变聚合物的颜色。能俘获不同的自由基，从而防止或延缓光降解过程。

[0037] 以聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的总质量为基准，所述光稳定剂的含量为0.1-1wt％。

[0038] 润滑剂可以是脂肪酸及其金属皂类，例如硬脂酸、硬脂酸皂类；还可以是酯类，例如硬脂改正丁酯、硬脂酸单甘油酯，三硬脂酸甘油酯；酰胺类，例如油酸酰胺、硬脂酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺；石蜡及烃类，例如石蜡、微晶石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡。

[0039] 本发明优选乙撑双硬脂酸酰胺类(EBS)。添加EBS的聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的热稳定性、外观色泽和透明度都有良好的表现。

[0040] 以聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的总质量为基准，所述润滑剂的含量为0.1-2wt％。

[0041] 本发明还提供了一种聚碳酸酯/聚丙烯合金材料的制备方法，其包括：

[0042] (1)配料：按重量比例称取原料，所述原料包括聚碳酸酯、聚丙烯、相容剂I和选择性的相容剂II；

[0043] (2)混合：将聚碳酸酯和相容剂I机械混合，得到混合料I，将聚丙烯和相容剂II机械混合，得到混合料II；

[0044] (3)熔融挤出：将混合料I熔融后，加入混合料II，经挤出机熔融并挤出。

[0045] 其中，原料按重量百分比其包括：

[0046] 聚碳酸酯 5％-90％

[0047] 聚丙烯 5％-90％

[0048] 相容剂I 1％-10％

[0049] 相容剂II 0％-10％。

[0050] 其中，所述的机械混合为本领域技术人员所公知的，例如在高混机内混合3-5分钟。

[0051] 其中，挤出机为本领技术人员所公知的挤出机，本发明优选为双螺杆挤出机。

[0052] 一般双螺杆挤出机设有多个推挤区，离挤出口由远到近分别为1-10区，1区离挤出口最远，10区离挤出口最近。可以在推挤区上设有进料口，将混合料通过不同的进料口送入挤出机中，优选地，本发明混合料I从1区的进料口送入挤出机中，混合料II从5区进料口送入挤出机中。

[0053] 混合料I送入挤出机后，首先在挤出机的温度下熔融并经推挤到达5区，与通过进料口送入的混合料II相遇，混合料I与混合料II相互融合，最后被挤出。

[0054] 优选在熔融挤出时设定各区温度和机头温度：1区250-260℃，2区260-270℃，3区260-275℃，4区260-280℃，5区250-270℃，6区250-260℃，7区240-260℃，8区
230-260℃，9区240-270℃，10区250-280℃，机头260-280℃。机头温度优选为270℃[0055] 设定挤出机转速为250-380r/m，优选转速为320r/m。

[0056] 所述合金材料采用双螺杆挤出机共混挤出，通过两个进料口进料，不同位置的进料方式，先将高熔点的PC与相容剂I经250-280℃的高温单独熔融，经螺杆挤到5区的时候再与PP及相容剂II经250-270℃熔融，经双螺杆挤出机挤出造粒。这样不但保证材料不会受高温分解，同时也能保证各种材料的混合均匀，增强相容性。

[0057] 以下结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。

[0058] 实施例1：

[0059] 首先称10kgPC、3kg相容剂I SEBS、87kgPP。将称好的PC与相容剂I在高混机内混合3分钟后形成混合料I，混合料I通过1区的进料口送入挤出机中，再将PP通过5区的进料口送入挤出机中，设定挤出机温度为1区255℃，2区265℃，3区270℃，4区275℃，5区275℃，6区265℃，7区255℃，8区255℃，9区255℃，10区265℃，机头温度设定为270℃。
主机转速320r/m。经双螺杆挤出机挤出造粒，制得合金材料A1。

[0060] 实施例2

[0061] 首先称30kgPC、4kg相容剂I SEBS、63kgPP、3kg相容剂II PP-g-MAH，将称好的PC与相容剂I在高混机内高混3分钟后形成混合料I，将PP与相容剂II在高混机内高混3分钟后形成混合料II。将混合料I通过1区的进料口送入挤出机中，将混合料II通过5区的进料口送入挤出机中，挤出机温度设定为1区255℃，2区265℃，3区270℃，4区275℃，5区275℃，6区265℃，7区255℃，8区255℃，9区255℃，10区265℃，机头温度设定为270℃。
控制主机转速320r/m，经双螺杆挤出机挤出造粒，制得合金材料A2。

[0062] 实施例3

[0063] 首先称70kgPC、5kg相容剂I SEBS-g-MAH、0.3kg的抗氧剂、21kgPP、4kg相容剂II PP-g-GMA。氧化剂为受阻酚与亚磷酸酯按照重量比例1：1的复合物。将称好的PC、相容剂I和抗氧剂在高混机内高混4分钟后形成混合料I，将PP与相容剂II在高混机内高混3分钟后形成混合料II。将混合料I通过1区的进料口送入挤出机中，将混合料II通过5区的进料口送入挤出机中。设定挤出机温度为1区250℃，2区260℃，3区265℃，4区270℃，5区265℃，6区260℃，7区260℃，8区250℃，9区260℃，10区265℃，机头温度设定为270℃。
控制主机转速320r/m，经双螺杆挤出机挤出造粒，制得聚碳酸酯/聚丙烯合金材料A3。

[0064] 实施例4：

[0065] 首先称80kgPC、4kg相容剂I SEBS-g-MAH、0.3kg的抗氧剂、12.7kgPP、3kg相容剂II PP-g-GMA。氧化剂为受阻酚与亚磷酸酯按照重量比例1：1的复合物。将称好的PC、相容剂I和抗氧剂在高混机内高混3分钟后形成混合料I，将PP与相容剂II在高混机内高混3分钟后形成混合料II。将混合料I通过1区的进料口送入挤出机中，将混合料II通过5区的进料口送入挤出机中。设定挤出机温度为1区250℃，2区255℃，3区260℃，4区265℃，5区265℃，6区260℃，7区250℃，8区250℃，9区255℃，10区250℃，机头温度设定为260℃。控制主机转速300r/m，经双螺杆挤出机挤出造粒，制得合金材料A4。

[0066] 实施例5：

[0067] 首先称取87.7kgPC、2kg相容剂I SEBS-g-MAH、0.3kg的抗氧剂、8kgPP、2kg相容剂II PP-g-GMA。氧化剂为受阻酚与亚磷酸酯按照重量比例1：1的复合物。将称好的PC、相容剂I和抗氧剂在高混机内高混3分钟后形成混合料I，将PP与相容剂II在高混机内高混3分钟后形成混合料II。将混合料I通过1区的进料口送入挤出机中，将混合料II通过5区的进料口送入挤出机中。设定挤出机温度为1区250℃，2区260℃，3区265℃，4区