專利名稱：高透明聚碳酸酯合金復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于高分子材料領域，涉及一種可拓寬純聚碳酸酯的應用領域，能夠廣泛用于手機蓋制作、家電、汽車配件等領域的高透明的聚碳酸酯合金復合材料及其制備方法。
背景技術：
聚碳酸酯(PC)是一種非晶體工程材料，具有優良的抗沖擊強度、熱穩定性、光澤度、抑制細菌特性、阻燃特性及抗污染性。但是因分子剛性及空間位阻較大，其熔融溫度較高，加工困難，難以制得大型薄壁制品，且制品殘余應力大，易發生應力開裂。同時PC對缺口敏感，耐水解穩定性和耐溶劑性不好，這些缺陷使PC在實際應用中受到限制。
聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一種結晶速度快的工程塑料，易于實現高速成型，且具有優異的耐溶劑性，化學穩定性、機械強度、電絕緣特性和熱穩定性。但是其制品的成型收縮率大，存在缺口沖擊強度低，高溫下剛性不足的缺點。
PC/PBT是聚碳酸酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯的混合物，PC/PET是聚碳酸酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯的混合物具有PC和PET二者的綜合特性，如PC的高韌性和尺寸穩定性以及PBT、PET的化學穩定性、熱穩定性和潤滑特性等。
該PC/PBT、PC/PET塑料合金比較容易做透明，其中日本東麗、美國GE公司都申請有相關專利。但是上述專利技術在我國的實施成本高，而且最關鍵的核心技術為國外所壟斷，因此很有必要研發出一種適合我國國情的透明聚碳酸酯合金，以降低成本，盡可能的實現國產化。

發明內容
本發明的目的是針對現有透明PC/PBT或透明PC/PBT塑料合金的技術為國外壟斷，造成的透明聚碳酸酯合金成本高的問題，而研發一種能夠降低成本、盡可能的實現國產化的表面光亮度高，具有優異的耐水解性能，可廣泛用于手機蓋制作、家電、汽車配件等領域的高透明聚碳酸酯合金復合材料以及其制備方法。
為達上述目的，本發明提供一種高透明聚碳酸酯合金復合材料，由下述重量百分比的原材料配制而成聚碳酸酯10-89％聚酯10-89％合金相容劑0.5-0.8％催化劑0.01-0.05％抗氧劑 0.1-0.5％所述聚碳酸酯為雙酚A型聚碳酸酯，其分子量為20000-30000；所述聚酯為飽和線型聚酯，特性黏度為0.65-1.05DL/g，熔點為220-265℃；所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯，或聚對苯二甲酸乙二醇酯與聚對苯二甲酸丁二醇酯的混合物；所述合金相容劑為馬來酸酐接枝物；所述催化劑為堿性小分子物質；所述抗氧劑為四[β-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]正十八碳醇酯。
上述的高透明聚碳酸酯合金復合材料的制備方法，包括以下步驟A、按照重量百分比稱取所述原料；B、將聚碳酸酯、聚酯、合金相容劑、抗氧劑、催化劑在中速混合器中混合3-7分鐘；C、將上述混好的原料投置于雙螺桿擠出機中，經過熔融擠出，造粒；混合料在螺桿中輸送時間為1-2分鐘。其中雙螺桿擠出機的溫控1-2區溫度為180-260℃，溫控3-4區溫度為180-260℃，溫控5-6區溫度為180-260℃，溫控7-8區溫度為180-260℃，溫控9-10區溫度為180-260℃；所述雙螺桿擠出機有兩個抽真空處，兩個抽真空處中的一處位于送料段的末端、熔融段的開始端；另一處抽真空設備位于計量段。
本發明通過改進生產工藝，增加一個抽真空裝置，使用兩個抽真空設備一處位于送料段的末端，熔融段的開始端，另一處抽真空設備位于計量段，將小分子物質及時排走，使其對合金的透明度影響最小；并對螺桿的螺紋元件進行多次的排列組合；并且改進配方，使用堿性催化劑，阻止PBT、PET、PC三元合金發生劇烈的酯交換反應，保證其透明度；由上述改進確定了性價比高的透明聚碳酸酯合金復合材料；使得制備的聚碳酸酯合金復合材料具有高透明性，表面光亮度高，并具有優異的耐水解性能，拓寬了聚碳酸酯的用途，能夠廣泛用于手機蓋制作、家電、汽車配件等領域；同時使用的PET、PBT均為國產，降低了生產成本，使制得的產品極具競爭優勢；而且制備過程簡單，生產工藝可控。
具體實施例方式
本發明提供一種高透明聚碳酸酯合金復合材料，由下述重量百分比的原材料配制而成聚碳酸酯10-89％聚酯10-89％合金相容劑0.5-0.8％催化劑0.01-0.05％抗氧劑 0.1-0.5％。
上述的高透明聚碳酸酯合金復合材料的制備方法，包括以下步驟A、按照重量百分比稱取所述原料；B、將聚碳酸酯、聚酯、合金相容劑、抗氧劑、催化劑在中速混合器中混合3-7分鐘；C、將上述混好的原料投置于雙螺桿擠出機中，經過熔融擠出，造粒；混合料在螺桿中輸送時間為1-2分鐘。其中雙螺桿擠出機的溫控1-2區溫度為180-260℃，溫控3-4區溫度為180-260℃，溫控5-6區溫度為180-260℃，溫控7-8區溫度為180-260℃，溫控9-10區溫度為180-260℃；所述雙螺桿擠出機有兩個抽真空處，兩個抽真空處中的一處位于送料段的末端、熔融段的開始端；另一處抽真空設備位于計量段。
下面結合具體實施例，對本發明作詳細的闡述所選擇的聚碳酸酯為雙酚A型聚碳酸酯，分子量為20000-30000，帝人化學產L-1250Y或GE產141、拜耳產2805，實施例中優選L-1250Y。
聚酯為飽和線型聚酯，可以為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PBT)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PET)，或聚對苯二甲酸乙二醇酯與聚對苯二甲酸丁二醇酯的混合物；其中PBT的特性黏度為0.65-1.05Dl/g，國產PBT 1100或儀征化纖產PBT L2100；實施例中優選PBT 1100；PET的特性黏度為0.65-1.05Dl/g，國產纖維級(CZ-5011)或吹瓶級(80-K)；實施例中優選大有光級別的CZ-5011。
合金相容劑為馬來酸酐接枝物，可為PBT-g-MAH或PET-g-MAH；實施例中優選PBT-g-MAH。
催化劑為堿性小分子物質，分析純級，固體狀粉末；催化劑也可以為酸，分析純級，因為酸大多為液體，在添加時不好操作。所以在此發明中優先選擇堿；抗氧劑為四[β-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]正十八碳醇酯(1076)，為CIBA公司生產，也可選擇高耐溫的抗氧劑1098。實施例中優選1076。
實施例一將各組分按重量百分比聚碳酸酯PC(L-1250Y)為50％，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為49.39％，相容劑0.5％，催化劑0.01％，抗氧劑0.1％在中速攪拌機中混合5分鐘。經過熔融溫度為200-260℃雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區段溫度為雙螺桿擠出機1-2區溫度為200-260℃，3-4區溫度為200-260℃，5-6區溫度為200-260℃，7-8區溫度為200-260℃，9-10區溫度為200-260℃。混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘；實施例二將各組分按重量百分比聚碳酸酯PC(L-1250Y)為50％，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為44.09％，聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)為5％，相容劑0.8％，催化劑0.01％，抗氧劑0.1％在中速攪拌機中混合5分鐘。經過熔融溫度為200-260℃雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區段溫度為雙螺桿擠出機1-2區溫度為200-260℃，3-4區溫度為200-260℃，5-6區溫度為200-260℃，7-8區溫度為200-260℃，9-10區溫度為200-260℃。混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘；實施例三將各組分按重量百分比聚碳酸酯PC(L-1250Y)為50％，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為38.98％，聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)為10％，相容劑0.5％，催化劑0.02％，抗氧劑0.5％在中速攪拌機中混合3分鐘。經過熔融溫度為200-260℃雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區段溫度為雙螺桿擠出機1-2區溫度為200-260℃，3-4區溫度為200-260℃，5-6區溫度為200-260℃，7-8區溫度為200-260℃，9-10區溫度為200-260℃。混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘；實施例四將各組分按重量百分比聚碳酸酯PC(L-1250Y)為40％，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為49.17％，聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)為10％，相容劑0.7％，催化劑0.03％，抗氧劑0.1％在中速攪拌機中混合5分鐘。經過熔融溫度為200-260℃雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區段溫度為雙螺桿擠出機1-2區溫度為200-260℃，3-4區溫度為200-260℃，5-6區溫度為200-260℃，7-8區溫度為200-260℃，9-10區溫度為200-260℃。混合料在螺桿中輸送時間為120秒鐘；實施例五將各組分按重量百分比聚碳酸酯PC(L-1250Y)為30％，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為59.29％，聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)為10％，相容劑0.6％，催化劑0.01％，抗氧劑0.1％在中速攪拌機中混合5分鐘。經過熔融溫度為200-260℃雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區段溫度為雙螺桿擠出機1-2區溫度為200-260℃，3-4區溫度為200-260℃，5-6區溫度為200-260℃，7-8區溫度為200-260℃，9-10區溫度為200-260℃。混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘；實施例六將各組分按重量百分比聚碳酸酯PC(L-1250Y)為10％，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為68.9％，聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)為20％，相容劑0.8％，催化劑0.01％，抗氧劑0.2％在中速攪拌機中混合5(7)分鐘。經過熔融溫度為200-260℃雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區段溫度為雙螺桿擠出機1-2區溫度為200-260℃，3-4區溫度為200-260℃，5-6區溫度為200-260℃，7-8區溫度為200-260℃，9-10區溫度為200-260℃。混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘；實施例七將各組分按重量百分比聚碳酸酯PC(L-1250Y)為89％，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為10％，相容劑0.6％，催化劑0.05％，抗氧劑0.35％在中速攪拌機中混合6分鐘。經過熔融溫度為200-260℃雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區段溫度為雙螺桿擠出機1-2區溫度為200-260℃，3-4區溫度為200-260℃，5-6區溫度為200-260℃，7-8區溫度為200-260℃，9-10區溫度為200-260℃。混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘。
實施例八將各組分按重量百分比聚碳酸酯PC(L-1250Y)重量百分比為50％，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為39.39％，聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)為10％，相容劑0.5％，催化劑0.01％，抗氧劑0.1％在中速攪拌機中混合5分鐘。經過熔融溫度為200-260℃雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區段溫度為雙螺桿擠出機1-2區溫度為200-260℃，3-4區溫度為200-260℃，5-6區溫度為200-260℃，7-8區溫度為200-260℃，9-10區溫度為200-260℃。混合料在螺桿中輸送時間為90秒鐘。
實施例九將聚碳酸酯PC(L-1250Y)重量百分比為50％，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為39.18％，聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)為10％，相容劑0.7％，催化劑0.02％，抗氧劑0.1％在中速攪拌機中混合5分鐘，經過熔融溫度為200-260℃雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區段溫度為雙螺桿擠出機1-2區溫度為200-260℃，3-4區溫度為200-260℃，5-6區溫度為200-260℃，7-8區溫度為200-260℃，9-10區溫度為200-260℃。混合料在螺桿中輸送時間為60秒鐘；實施例十將聚碳酸酯PC(L-1250Y)重量百分比為50％，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為39.29％，聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)為10％，相容劑0.6％，催化劑0.01％，抗氧劑0.1％在中速攪拌機中混合5分鐘。經過熔融溫度為200-260℃雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中各區段溫度為雙螺桿擠出機1-2區溫度為200-260℃，3-4區溫度為200-260℃，5-6區溫度為200-260℃，7-8區溫度為200-260℃，9-10區溫度為200-260℃。混合料在螺桿中輸送時間為60秒鐘。
性能評價方式及實行標準將上述10個實施例中完成造粒的粒子在110-120℃的鼓風烘箱中干燥4-6小時，再將干燥的粒子在80T注塑機上注塑制樣，制樣過程中保持模溫在70-100℃之間。
表1實施例1-10配方及材料性能表

拉伸強度按GB/T 1040標準進行檢驗，數據統計見表1。試樣類型為I型，樣條尺寸(mm)170(長)×(20±0.2)(端部寬度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度為50mm/min；彎曲強度和彎曲模量按GB 9341/T標準進行檢驗。試樣類型為試樣尺寸(mm)(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)，彎曲速度為20mm/min；缺口沖擊強度按GB/T 1043標準進行檢驗。試樣類型為I型，試樣尺寸(mm)(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；缺口類型為A類，缺口剩余厚度為3.2mm；熱變形溫度按GB/T 1634.2標準進行檢驗，負載為1.80MPa.跨距為100mm。
透光率和霧度按照GB2410-88標準進行，試樣尺寸為50mm×50mm×1.2mm片材。
在本發明中使用到了兩個抽真空設備一處位于送料段的末端，熔融段的開始端，即雙螺桿溫控區的3-4區，另一處抽真空設備位于計量段，即溫控8-9區。原因在于將小分子物質及時排走，使其對合金的透明度影響最小。
在本發明中使用相容劑的原因使PC和線型飽和聚酯相容，添加分量在0.5％為宜，過多則制得的合金透光度不高。從實施例透光率和霧度變化值即可以得出。
輸送時間也與透光率和霧度也有很大的關系，從試驗數據中得出在螺桿中輸送的時間為120秒時透光率下降和霧度升高。輸送時間過短，難以形成均一的合金相，故此透光率下降和霧度升高。
使用堿性催化劑的原因PBT、PET、PC三元合金在不使用催化劑時發生劇烈的酯交換反應，使生成的三元合金粒子外觀呈現乳白色，透明度大幅下降，霧度大幅度上升。而催化劑的用量不宜過大，過大則會導致聚酯嚴重降解，影響機械性能。
通過對上述表格中的數據分析后得知，當和催化劑為0.01％(重量百分比)時綜合機械性能和經濟成本達到了最優值，當聚碳酸酯使用量增加，成本升高，上述實施例八透光率很高，綜合性能優異，為本發明所確定的最佳配方。
權利要求
1.一種高透明聚碳酸酯合金復合材料，由下述重量百分比的原材料配制而成聚碳酸酯10-89％聚酯10-89％合金相容劑0.5-0.8％催化劑0.01-0.05％抗氧劑 0.1-0.5％。
2.如權利要求1所述的高透明聚碳酸酯合金復合材料，其特征在于所述聚碳酸酯為雙酚A型聚碳酸酯，其分子量為20000-30000。
3.如權利要求1所述的的高透明聚碳酸酯合金復合材料，其特征在于所述聚酯為飽和線型聚酯，特性黏度為0.65-1.05DL/g，熔點為220-265℃。
4.如權利要求1所述的的高透明聚碳酸酯合金復合材料，其特征在于所述合金相容劑為馬來酸酐接枝物。
5.如權利要求3所述的高透明聚碳酸酯合金復合材料，其特征在于所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯，或聚對苯二甲酸乙二醇酯與聚對苯二甲酸丁二醇酯的混合物。
6.如權利要求1所述的高透明聚碳酸酯合金復合材料，其特征在于所述催化劑為堿性小分子物質。
7.如權利要求1所述的高透明聚碳酸酯酯合金復合材料，其特征在于所述抗氧劑為四[β-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]正十八碳醇酯。
8.如權利要求1所述的高透明聚碳酸酯合金復合材料的制備方法，包括以下步驟A、按照重量百分比稱取所述原料；B、將聚碳酸酯、聚酯、相容劑、抗氧劑、催化劑在中速混合器中混合3-7分鐘；C、將上述混好的原料投置于雙螺桿擠出機中，經過熔融擠出，造粒；混合料在螺桿中輸送時間為1-2分鐘。
9.如權利要求8所述的高透明聚碳酸酯合金復合材料的制備方法，其特征在于所述雙螺桿擠出機包括十個溫控區，所述的溫控1-2區溫度為180-260℃，溫控3-4區溫度為180-260℃，溫控5-6區溫度為180-260℃，溫控7-8區溫度為180-260℃，溫控9-10區溫度為180-260℃。
10.如權利要求8所述的高透明聚碳酸酯合金復合材料的制備方法，其特征在于所述雙螺桿擠出機有兩個抽真空處，兩個抽真空處中的一處位于輸送料段的末端、熔融段的開始端；另一處抽真空設備位于計量段。
全文摘要
本發明涉及一種透明聚碳酸酯合金復合材料及其制備方法，該聚碳酸酯合金復合材料是高透明的，由以下重量配比的原料制成聚碳酸酯10－89％，線型飽和聚酯10－89％，合金相容劑0.5－0.8％，催化劑0.01－0.05％，抗氧劑0.1－0.5％。其制備方法是以聚碳酸酯、線型飽和聚酯為基體樹脂，加入相容劑、催化劑、抗氧劑，經過雙螺桿擠出機造粒而成。本發明的聚碳酸酯合金復合材料透明度高，表面光亮度高，并具有優異的耐水解性能，拓寬了聚碳酸酯的用途，能夠廣泛用于手機蓋制作、家電、汽車配件等領域。
文檔編號B29C47/38GK101089046SQ20071007485
公開日2007年12月19日 申請日期2007年6月8日 優先權日2007年6月8日
發明者徐東, 賀永, 李小波 申請人:深圳市科聚新材料有限公司