一种轻质聚碳酸酯材料

摘要

本发明公开了一种轻质聚碳酸酯材料，它是由下述重量份的原料制得的：碳酸酯单体140‑160份、均苯四甲酸二酐2‑3份、钼酸铵1‑2份、氧化聚乙烯蜡6‑8份、聚醚二元醇10‑12份、乙烯基双硬脂酸酰胺0.8‑1份、乙酰丙酮钙1‑2份、轻质填料10‑13份、三羟甲基丙烷1‑2份、2‑硫醇基苯骈咪唑0.4‑1份、N‑甲基吡咯烷酮3‑5份、山梨坦单油酸酯0.8‑1份、硫化亚锡0.1‑0.2份、无水甲苯16‑20份。本发明将轻质填料通过有机化改性，然后与酸掺杂的聚酯混合酯化，有效的改善了轻质填料在聚酯基体中的分散性，提高了轻质填料与各原料的相容性，提高了成品的稳定性强度，增强了成品的力学性能。

权利要求

1.一种轻质聚碳酸酯材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料制得的：碳酸酯单体140-160份、均苯四甲酸二酐2-3份、钼酸铵1-2份、氧化聚乙烯蜡6-8份、聚醚二元醇10-12份、乙烯基双硬脂酸酰胺0.8-1份、乙酰丙酮钙1-2份、轻质填料10-13份、三羟甲基丙烷1-2份、2-硫醇基苯骈咪唑0.4-1份、N-甲基吡咯烷酮3-5份、山梨坦单油酸酯

0.8-1份、硫化亚锡0.1-0.2份、无水甲苯16-20份。

2.根据权利要求1所述的一种轻质聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的碳酸酯单体为三亚甲基碳酸酯。

3.根据权利要求1所述的一种轻质聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的轻质填料为重量比为4-6：1的轻质碳酸钙、硅藻土混合组成的。

4.根据权利要求1所述的一种轻质聚碳酸酯材料，其特征在于，其由以下步骤制得：（1）取2-硫醇基苯骈咪唑，加入到其重量10-15倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为

60-70℃，加入三羟甲基丙烷，保温搅拌4-10分钟，得醇烷溶液；

（2）取聚醚二元醇，在70-80℃下保温搅拌5-6分钟，加入氧化聚乙烯蜡，搅拌均匀，送入到130-140℃的油浴中，保温搅拌10-20分钟，出料，与乙酰丙酮钙、钼酸铵混合，搅拌至常温，得聚乙烯蜡乳液；

（3）取山梨坦单油酸酯、无水甲苯混合，搅拌均匀，得甲苯溶液；

（4）取碳酸酯单体、均苯四甲酸二酐混合，加入到上述甲苯溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为140-145℃，加入催化剂，密封保温17-20小时，出料，得酸掺杂聚碳酸酯；

（5）取上述醇烷溶液、聚乙烯蜡乳液混合，搅拌均匀，加入上述轻质填料、硫化亚锡，超声3-5分钟，得有机化填料乳液；

（6）取上述酸掺杂聚碳酸酯、有机化填料乳液混合，加入到混合料重量2-3倍的去离子水中，搅拌均匀，加入N-甲基吡咯烷酮、乙烯基双硬脂酸酰胺，升高温度为70-75℃，保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，真空80-90℃下干燥完全，即得所述轻质聚碳酸酯材料。

5.根据权利要求4所述的一种轻质聚碳酸酯材料，其特征在于，步骤（4）中所述的催化剂为辛酸亚锡，用量为碳酸酯单体重量的1-2%。

说明书

一种轻质聚碳酸酯材料

技术领域

[0001] 本发明属于材料领域，具体涉及一种轻质聚碳酸酯材料。

背景技术

[0002] 聚碳酸酯工程塑料的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。聚碳酸酯可用作门窗玻璃，聚碳酸酯层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗，用于飞机舱罩，照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。聚碳酸酯板可做各种标牌，如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器， 聚碳酸酯树脂用于汽车照明系统，仪表盘系统和内装饰系统，用作前灯罩，带加强筋汽车前后档板，反光镜框，门框套、操作杆护套、阻流板、聚碳酸酯被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置，电话线路支架下通讯电缆的连接件，电闸盒、电话总机、配电盘元件，继电器外壳， 聚碳酸酯可做低载荷零件，用于家用电器马达、真空吸尘器，洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的手柄，各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架。聚碳酸酯是光盘储存介质理想的材料。聚碳酸酯瓶透明、重量轻、抗冲性好，耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤，作为可回收利用瓶。聚碳酸酯及聚碳酸酯合金可做计算机架，外壳及辅机，打印机零件。改性聚碳酸酯耐高能辐射杀菌，耐蒸煮和烘烤消毒，可用于采血标本器具，血液充氧器，外科手术器械，肾透析器等，聚碳酸酯可做头盔和安全帽，防护面罩，墨镜和运动护眼罩。 聚碳酸酯薄膜广泛用于印刷图表，医药包装，膜式换向器。聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展，已推出了光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种产品各自专用的品级牌号；

[0003] 然而在传统聚碳酸酯材料中加入的氢氧化镁、石墨烯等填料质量重，与聚合物基体的相容性差，容易降低成品材料的力学性能。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于针对现有技术中加入的氢氧化镁、石墨烯等填料质量重，与聚合物基体的相容性差，容易降低成品材料的力学性能的问题，提供一种轻质聚碳酸酯材料。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种轻质聚碳酸酯材料，它是由下述重量份的原料制得的：

[0007] 碳酸酯单体140-160份、均苯四甲酸二酐2-3份、钼酸铵1-2份、氧化聚乙烯蜡6-8份、聚醚二元醇10-12份、乙烯基双硬脂酸酰胺0.8-1份、乙酰丙酮钙1-2份、轻质填料10-13份、三羟甲基丙烷1-2份、2-硫醇基苯骈咪唑0.4-1份、N-甲基吡咯烷酮3-5份、山梨坦单油酸酯0.8-1份、硫化亚锡0.1-0.2份、无水甲苯16-20份。

[0008] 所述的碳酸酯单体为三亚甲基碳酸酯。

[0009] 所述的轻质填料为重量比为4-6：1的轻质碳酸钙、硅藻土混合组成的。

[0010] 所述的轻质聚碳酸酯材料，其由以下步骤制得：

[0011] （1）取2-硫醇基苯骈咪唑，加入到其重量10-15倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为60-70℃，加入三羟甲基丙烷，保温搅拌4-10分钟，得醇烷溶液；

[0012] （2）取聚醚二元醇，在70-80℃下保温搅拌5-6分钟，加入氧化聚乙烯蜡，搅拌均匀，送入到130-140℃的油浴中，保温搅拌10-20分钟，出料，与乙酰丙酮钙、钼酸铵混合，搅拌至常温，得聚乙烯蜡乳液；

[0013] （3）取山梨坦单油酸酯、无水甲苯混合，搅拌均匀，得甲苯溶液；

[0014] （4）取碳酸酯单体、均苯四甲酸二酐混合，加入到上述甲苯溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为140-145℃，加入催化剂，密封保温17-20小时，出料，得酸掺杂聚碳酸酯；

[0015] （5）取上述醇烷溶液、聚乙烯蜡乳液混合，搅拌均匀，加入上述轻质填料、硫化亚锡，超声3-5分钟，得有机化填料乳液；

[0016] （6）取上述酸掺杂聚碳酸酯、有机化填料乳液混合，加入到混合料重量2-3倍的去离子水中，搅拌均匀，加入N-甲基吡咯烷酮、乙烯基双硬脂酸酰胺，升高温度为70-75℃，保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，真空80-90℃下干燥完全，即得所述轻质聚碳酸酯材料。

[0017] 其中，所述的催化剂为辛酸亚锡，用量为碳酸酯单体重量的1-2%。

[0018] 本发明的优点：

[0019] 本发明以碳酸酯单体、均苯四甲酸二酐混合，以甲苯乳液为溶剂，在催化剂作用下得到酸掺杂聚碳酸酯，然后将2-硫醇基苯骈咪唑分散到硅烷醇溶液中，与氧化聚乙烯蜡的醇溶液混合，将轻质填料进行有机化改性，然后将有机化填料乳液与酸掺杂聚碳酸酯混合，进行酯化反应，然后分散到脂酸酰胺的水溶液中，再通过过滤干燥，即得；

[0020] 本发明采用轻质碳酸钙、硅藻土作为轻质填料，通过有机化改性，然后与酸掺杂的聚酯混合酯化，有效的改善了轻质填料在聚酯基体中的分散性，提高了轻质填料与各原料的相容性，提高了成品的稳定性强度，增强了成品的力学性能。

具体实施方式

[0021] 下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

[0022] 实施例1

[0023] 按重量份计，称取各原料：碳酸酯单体三亚甲基碳酸酯160份、均苯四甲酸二酐3份、钼酸铵2份、氧化聚乙烯蜡8份、聚醚二元醇12份、乙烯基双硬脂酸酰胺1份、乙酰丙酮钙2份、轻质填料13份、三羟甲基丙烷2份、2-硫醇基苯骈咪唑0.4份、N-甲基吡咯烷酮5份、山梨坦单油酸酯1份、硫化亚锡0.2份、无水甲苯20份。

[0024] 其中，所述的轻质填料为重量比为6：1的轻质碳酸钙、硅藻土混合组成的。

[0025] 将称取的各原料进行制备轻质聚碳酸酯材料，具体制备步骤为：

[0026] （1）取2-硫醇基苯骈咪唑，加入到其重量15倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为70℃，加入三羟甲基丙烷，保温搅拌10分钟，得醇烷溶液；

[0027] （2）取聚醚二元醇，在80℃下保温搅拌6分钟，加入氧化聚乙烯蜡，搅拌均匀，送入到140℃的油浴中，保温搅拌20分钟，出料，与乙酰丙酮钙、钼酸铵混合，搅拌至常温，得聚乙烯蜡乳液；

[0028] （3）取山梨坦单油酸酯、无水甲苯混合，搅拌均匀，得甲苯溶液；

[0029] （4）取碳酸酯单体、均苯四甲酸二酐混合，加入到上述甲苯溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为145℃，加入催化剂辛酸亚锡，用量为碳酸酯单体重量的2%，密封保温20小时，出料，得酸掺杂聚碳酸酯；

[0030] （5）取上述醇烷溶液、聚乙烯蜡乳液混合，搅拌均匀，加入上述轻质填料、硫化亚锡，超声5分钟，得有机化填料乳液；

[0031] （6）取上述酸掺杂聚碳酸酯、有机化填料乳液混合，加入到混合料重量3倍的去离子水中，搅拌均匀，加入N-甲基吡咯烷酮、乙烯基双硬脂酸酰胺，升高温度为75℃，保温搅拌2小时，过滤，将沉淀水洗，真空90℃下干燥完全，即得所述轻质聚碳酸酯材料。

[0032] 实施例2

[0033] 按重量份计，称取各原料：碳酸酯单体三亚甲基碳酸酯140份、均苯四甲酸二酐2份、钼酸铵1份、氧化聚乙烯蜡6份、聚醚二元醇10份、乙烯基双硬脂酸酰胺0.8份、乙酰丙酮钙1份、轻质填料10份、三羟甲基丙烷1份、2-硫醇基苯骈咪唑0.4份、N-甲基吡咯烷酮3份、山梨坦单油酸酯0.8份、硫化亚锡0.1份、无水甲苯16份。

[0034] 所述的轻质填料为重量比为4：1的轻质碳酸钙、硅藻土混合组成的。

[0035] 将称取的各原料进行制备轻质聚碳酸酯材料，具体制备步骤为：

[0036] （1）取2-硫醇基苯骈咪唑，加入到其重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，升高温度为60℃，加入三羟甲基丙烷，保温搅拌4分钟，得醇烷溶液；

[0037] （2）取聚醚二元醇，在70℃下保温搅拌5分钟，加入氧化聚乙烯蜡，搅拌均匀，送入到130℃的油浴中，保温搅拌10分钟，出料，与乙酰丙酮钙、钼酸铵混合，搅拌至常温，得聚乙烯蜡乳液；

[0038] （3）取山梨坦单油酸酯、无水甲苯混合，搅拌均匀，得甲苯溶液；

[0039] （4）取碳酸酯单体、均苯四甲酸二酐混合，加入到上述甲苯溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为140℃，加入催化剂辛酸亚锡，用量为碳酸酯单体重量的1%，密封保温17小时，出料，得酸掺杂聚碳酸酯；

[0040] （5）取上述醇烷溶液、聚乙烯蜡乳液混合，搅拌均匀，加入上述轻质填料、硫化亚锡，超声3分钟，得有机化填料乳液；

[0041] （6）取上述酸掺杂聚碳酸酯、有机化填料乳液混合，加入到混合料重量2倍的去离子水中，搅拌均匀，加入N-甲基吡咯烷酮、乙烯基双硬脂酸酰胺，升高温度为70℃，保温搅拌1小时，过滤，将沉淀水洗，真空80℃下干燥完全，即得所述轻质聚碳酸酯材料。

[0042] 性能测试：

[0043] 取传统聚碳酸酯材料、本发明实施例1和2的轻质聚碳酸酯材料，制成同样尺寸的试片，分别在ASTM D-638条件下测量拉伸强度，然后进行对比测试：

[0044] 结果：本发明实施例1和2制备的轻质聚碳酸酯材料的拉伸强度为45-50MPa、传统聚碳酸酯的拉伸强度为20MPa；

[0045] 本发明实施例1和2试片的比重为0.8-0.85g/cm3、传统聚碳酸酯试片的比重为1.15g/cm3；

[0046] 可以看出，本发明的聚碳酸酯材料相比于传统聚碳酸酯具有更好的拉伸强度，质量更轻。