PC/PBT合金材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种PC/PBT合金材料及其制备方法和应用，以质量份数计，包括50～70份的PC，20～30份的PBT，2～6份的SEBS，5～15份的增韧剂，0.5～2份的相容剂，0.8～2份的酯交换抑制剂，0.1～1份的抗氧剂及0.1～1份的润滑剂，其中，增韧剂为聚硅氧烷‑甲基丙烯酸甲酯共聚物，相容剂为SBS‑MAH，酯交换抑制剂为磷酸类酯交换抑制剂，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为硅酮粉。所述PC/PBT合金材料性能稳定。此外，还提供了一种所述PC/PBT合金材料的制备方法和应用。

权利要求

1.一种PC/PBT合金材料，其特征在于，以质量份数计，包括50～70份的PC，20～30份的PBT，2～6份的SEBS，5～15份的增韧剂，0.5～2份的相容剂，0.8～2份的酯交换抑制剂，0.1～1份的抗氧剂及0.1～1份的润滑剂，其中，增韧剂为聚硅氧烷-甲基丙烯酸甲酯共聚物，相容剂为SBS-MAH，酯交换抑制剂为磷酸类酯交换抑制剂，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为硅酮粉，所述SEBS中苯乙烯的质量含量为15％～65％，所述聚硅氧烷-甲基丙烯酸甲酯共聚物的粒径为90nm～200nm。

2.根据权利要求1所述的PC/PBT合金材料，其特征在于，所述PC为双酚A芳香族聚碳酸酯，数均分子量为18000～27000。

3.根据权利要求1所述的PC/PBT合金材料，其特征在于，所述PBT的特性粘度为0.82dL/g～1.3dL/g。

4.根据权利要求1所述的PC/PBT合金材料，其特征在于，所述聚硅氧烷-甲基丙烯酸甲酯共聚物是核壳结构复合粒子，其中核层为聚硅氧烷，壳层为甲基丙烯酸甲酯。

5.一种如权利要求1所述的PC/PBT合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照权利要求1的质量份数称取各组分原料；

将所述PC、PBT、SEBS、增韧剂、相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂进行预混合，得到预混合物；及将所述预混合物挤出造粒，得到PC/PBT合金材料。

6.根据权利要求5所述的PC/PBT合金材料的制备方法，其特征在于，将所述预混合物挤出造粒采用的装置为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机按照进料顺序分为一区至九区共九个区，一区是最先进料的区域，机头是最后进料的区域，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区205～215℃，二区235～245℃，三区235～245℃，四区235～245℃，五区225～235℃，六区225～235℃，七区225～235℃，八区225～235℃，九区225～235℃，机头225～235℃。

7.根据权利要求6所述的PC/PBT合金材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区210℃，二区240℃，三区240℃，四区240℃，五区230℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，机头230℃。

8.根据权利要求6所述的PC/PBT合金材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机的转速为150～550rpm。

9.一种如权利要求1所述的PC/PBT合金材料在汽车外壳和保险杠中的应用。

说明书

PC/PBT合金材料及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种PC/PBT合金材料及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 聚碳酸酯(PC)是一种线型的几乎无色的玻璃态无定形聚合物，具有冲击强度良好，电绝缘性能优良，使用温度范围宽和制品尺寸稳定性好等优点，但PC分子含有大量的苯环，分子刚性和空间位阻都较大，故其熔融温度较高，加工时流动性能差，制品易发生应力开裂，残余应力较大，耐磨性差，对缺口敏感，这些都使其在生产应用中受到了限制。

[0003] 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是综合性能优异的工程材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性。其结晶速率快，能高速成型，具有优异的耐溶剂、耐热性、韧性和耐磨性以及较低的吸水率，在潮湿的环境下仍然保持着各种良好性能，电绝缘性好，但是体积电阻、介电损耗大，成品成型收缩率较大，存在着缺口冲击强度低，耐水解性差，低温下迅速结晶，高温刚性不足等特点。目前的方法将PC和PBT进行共混改性，制备的PC和PBT合金材料性能不稳定。

发明内容

[0004] 基于此，提供一种性能稳定的PC/PBT合金材料及其制备方法和应用。

[0005] 一种PC/PBT合金材料，以质量份数计，包括50～70份的PC，20～30份的PBT，2～6份的SEBS，5～15份的增韧剂，0.5～2份的相容剂，0.8～2份的酯交换抑制剂，0.1～1份的抗氧剂及0.1～1份的润滑剂，其中，增韧剂为聚硅氧烷-甲基丙烯酸甲酯共聚物，相容剂为SBS-MAH，酯交换抑制剂为磷酸类酯交换抑制剂，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为硅酮粉。

[0006] 在其中一个实施例中，所述PC为双酚A芳香族聚碳酸酯，数均分子量为 18000～27000。

[0007] 在其中一个实施例中，所述PBT的特性粘度为0.82dL/g～1.3dL/g。

[0008] 在其中一个实施例中，所述SEBS中苯乙烯的质量含量为15％～65％。

[0009] 在其中一个实施例中，所述聚硅氧烷-甲基丙烯酸甲酯共聚物是核壳结构复合粒子，其中核层为聚硅氧烷，壳层为甲基丙烯酸甲酯。

[0010] 一种上述的PC/PBT合金材料的制备方法，包括以下步骤：

[0011] 按照上述的质量份数将各组分原料；

[0012] 将所述PC、PBT、SEBS、增韧剂、相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂进行预混合，得到预混合物；及

[0013] 将所述预混合物挤出造粒，得到PC/PBT合金材料。

[0014] 在其中一个实施例中，将所述预混合物挤出造粒采用的装置为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机按照进料顺序分为一区至九区共九个区，，一区是最先进料的区域，机头是最后进料的区域，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区205～215℃，二区235～245℃，三区235～245℃，四区235～245℃，五区225～235℃，六区225～235℃，七区225～235℃，八区225～235℃，九区225～235℃，机头225～235℃。

[0015] 在其中一个实施例中，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区210℃，二区240℃，三区240℃，四区240℃，五区230℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，机头230℃。

[0016] 在其中一个实施例中，双螺杆挤出机的转速为150～550rpm。

[0017] 一种上述的PC/PBT合金材料在汽车外壳和保险杠中的应用。

[0018] 上述PC/PBT合金材料性能稳定，克服PC加工流动性能差和耐磨性的不足，同时弥补PBT耐冲击性低、缺口冲击强度不高的缺点。此外，还提供了一种所述PC/PBT合金材料的制备方法和应用。

具体实施方式

[0019] 为了便于理解本发明，下面对本发明进行更全面的描述。并给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文 所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

[0020] 一实施方式的PC/PBT合金材料，以质量份数计，包括50～70份的PC，20～30份的PBT，2～6份的SEBS(以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物)，5～15份的增韧剂，0.5～2份的相容剂，0.8～2份的酯交换抑制剂，0.1～1份的抗氧剂及0.1～1份的润滑剂，其中，增韧剂为聚硅氧烷-甲基丙烯酸甲酯共聚物，相容剂为SBS-MAH(马来酸酐接枝的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)，酯交换抑制剂为磷酸类酯交换抑制剂，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，润滑剂为硅酮粉。

[0021] 优选的，PC为双酚A芳香族聚碳酸酯，数均分子量为18000～27000。

[0022] 优选的，PBT的特性粘度为0.82dL/g～1.3dL/g。

[0023] 优选的，SEBS中苯乙烯的质量含量为15％～65％。

[0024] 优选的，聚硅氧烷-甲基丙烯酸甲酯共聚物是核壳结构复合粒子，其中核层为聚硅氧烷，壳层为甲基丙烯酸甲酯。

[0025] 进一步的，聚硅氧烷-甲基丙烯酸甲酯共聚物的粒径为90nm～200nm。优选的，酯交换抑制剂为磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、亚磷酸三苯酯及磷酸二异辛酯中的至少一种。PC和PBT之间会发生酯交换反应，一方面，酯交换反应产物充当增容剂，可以改善PBT和PC两相间界面，另一方面，PC和PBT之间发生酯交换反应，会使PBT组分的结晶能力明显下降，制品颜色变黄，并产生二氧化碳，从而引起合金材料的热变形温度、力学性能等明显劣化。因此，选择合适的酯交换剂及其含量来有效控制PC与PBT之间的酯交换反应程度对保持PBT/PC合金优良的综合性能至关重要。

[0026] 优选地，相容剂SBS-MAH的接枝率为0.3％～0.6。MAH接枝SBS后，产物SBS-MAH与PC及PBT产生了较好的相容性，从而增强了SBS-MAH与PC以及SBS-MAH与PBT的界面粘结力。

[0027] 进一步的，受阻酚类抗氧剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚和四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的至少一种。

[0028] 亚磷酸酯类抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双[2-甲基-4,6-二(1,1,-二甲基乙基)苯酚]磷酸乙基酯、四(2,4-二叔丁基八烷氧基-4,4-联苯基)磷酸酯和(2,4,6-三叔丁基苯基-2-丁基-2-乙基)-1,3-丙二醇亚磷酸酯中的至少一种。

[0029] 硅酮粉中有效物质含量99％，pH为6～8。硅酮粉用于PC/PBT合金材料中提高产品流动性，促进结晶，改善表面浮纤，提高冲击强度。

[0030] 所述PC/PBT合金材料具有良好的综合性能。断裂伸长率和耐低温性能良好，在-40℃低温下仍具有良好的冲击强度，克服了PC加工流动性能差和耐磨性的不足，同时弥补了PBT耐冲击性低、缺口冲击强度不高的缺点。

[0031] 一实施方式的PC/PBT合金材料的制备方法，包括以下步骤：

[0032] 按照上述的质量份数将各组分原料；

[0033] 将所述PC、PBT、SEBS、增韧剂、相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂和润滑剂进行预混合，得到预混合物；及

[0034] 将所述预混合物挤出造粒，得到PC/PBT合金材料。

[0035] 进一步的，将所述预混合物挤出造粒采用的装置为双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机熔融，挤出造粒。双螺杆挤出机按照进料顺序分为一区至九区共九个区，一区是最先进料的区域，机头是最后进料的区域。双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区205～215℃，二区235～245℃，三区235～245℃，四区235～245℃，五区225～235℃，六区225～235℃，七区225～235℃，八区225～235℃，九区225～235℃，机头225～235℃。

[0036] 优选地，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区210℃，二区240℃，三区240℃，四区240℃，五区230℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，机头230℃。

[0037] 双螺杆挤出机的转速为150～550rpm(转/分钟)。

[0038] 所述PC/PBT合金材料的制备方法简单，操作方便，成本低。制备得到的PC/PBT合金材料具有良好的综合性能。断裂伸长率和耐低温性能良好，在-40℃低温下仍具有良好的冲击强度，克服了PC加工流动性能差和耐磨性的不足，同时弥补了PBT耐冲击性低、缺口冲击强度不高的缺点。

[0039] 上述的PC/PBT合金材料可应用于汽车外壳和保险杠中。所述PC/PBT合金 材料具有良好的综合性能。断裂伸长率和耐低温性能良好，在-40℃低温下仍具有良好的冲击强度，因此应用于汽车外壳和保险杠中，可减少汽车受到碰撞造成的损失。

[0040] 上述的PC/PBT合金材料还可以应用于医疗器械、化妆品包装、药品包装、油品包装、IT行业、汽车工业、电子电气、日用家电和文具行业。

[0041] 以下为具体实施例。

[0042] 实施例1

[0043] 将经过干燥预处理后的70Kg的PC，20Kg的PBT，2Kg的SEBS，6Kg的聚硅氧烷-甲基丙烯酸甲酯共聚物，0.5Kg的SBS-MAH，0.8Kg的磷酸二氢钠，0.1Kg的2,6-三级丁基-4-甲基苯酚以及0.1Kg的硅酮粉加入到高速搅拌机中进行预混合，得到预混合物。将混合好的预混合物置于双螺杆挤出机中熔融，挤出造粒，双螺杆挤出机各段的温度设定分别为：一区215℃，二区235℃，三区245℃，四区245℃，五区235℃，六区235℃，七区235℃，八区225℃，九区235℃，机头235℃，得到PC/PBT合金材料。

[0044] 对比实施例以及实施例2～5，实施方法与实施例1相同，具体参数及工艺参见表1：

[0045] 表1

[0046]

[0047]

[0048]

[0049] 将表1中对比实施例以及实施例1～5制备得到的PBT/PC合金材料进行性能测试。各指标具体测试方法如下：缺口冲击强度按照ASTM D256缺口冲击强度测试方法在23℃与-
40℃条件下分别进行测试，弯曲强度按ASTM D790弯曲强度测试方法进行测试，弯曲模量按ASTM D790弯曲模量测试方法进行测试，拉伸强度按ASTM D638拉伸强度测试方法进行测试，断裂伸长率按ASTM D638断裂伸长率测试方法进行测试，热变形温度按ASTM D648热变形温度测试方法进行测试。测试结果见上表。

[0050] 从表1可以看出，本发明实施例1～5制备得到的PC/PBT合金材料，与对比实施例相比，在弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度在较小范围变动的情况下，PC/PBT合金材料的在23℃与-40℃条件下缺口冲击强度数值均增大，特别是在-40℃的低温条件下，提高很明显，说明所述PC/PBT合金材料的低温抗冲击能力增强；同时断裂伸长率显著增大，最大达到180％。

[0051] 在PC和PBT中加入热塑性弹性体SEBS，并采用核壳结构聚硅氧烷-甲基丙烯酸甲酯共聚物为增韧剂增加材料的耐寒性能，SBS-MAH作相容剂形成较好的界面过渡层，实现SEBS弹性粒子的增韧作用，获得极高的冲击强度和耐寒性，实现PC/PBT合金材料各机械性能的平衡，得到的PC/PBT合金材料性能稳定。

[0052] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。