一种聚碳酸酯合金材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯合金材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.聚碳酸酯（pc）具有突出的抗冲击性和耐热性、尺寸稳定性好、吸水率低，在汽车、家电领域有广泛应用，但是其熔融粘度高、流动性差导致加工困难，在一些轻量化的应用中（如薄壁外壳、结构件等薄壁制件）受到限制。丙烯腈-苯乙烯共聚物（san）流动性高，且与pc相容性较好，与pc共混能有效提高聚碳酸酯材料的流动性，但会劣化材料的抗冲击性能。在pc/san合金中添加abs类增韧剂是用于提升韧性的常见技术手段，其中橡胶的加入会提高材料的抗冲击性能，但是由于其分子量大，加入后又会降低材料的流动性。
3.现有技术中，中国专利申请cn102372915a公开了一种高冲击高流动 pc/asa 合金材料，通过由聚碳酸酯树脂、asa接枝共聚物、san树脂、相容剂（abs-g-mah、asa-g-mah、ps-g-mah）和润滑剂、分散剂、抗氧剂等助剂共混制备，但是其对材料的韧性改善有限，最终的pc/asa合金材料的缺口冲击强度均低于40kj/m2，满足不了薄壁制件对材料韧性的要求。
4.中国专利申请cn107446330b公开了一种高冲击的pc/asa合金材料，主要通过加入增韧剂甲基丙烯酸甲酯/硅/丙烯酸酯的共聚物和相容剂ema-gma，有效提高了材料的冲击性能，但是加入的增韧剂和ema-gma，在起到扩链和增韧效果的同时，会导致材料的流动性变差，材料加工困难。
5.中国专利申请cn102532851a公开了一种pc 合金材料，通过加入磷系流动促进剂提升材料的流动性，但是流动促进剂的加入会给材料的韧性带来负面作用，尤其是材料在户外潮湿环境下容易老化出现韧性大幅下降的问题。
6.可见，目前要获得兼具高韧性和高流动性的聚碳酸酯材料仍存在一定的困难。本发明主要研究一种韧性高、同时流动性好的聚碳酸酯材料，能够满足薄壁制件对材料的使用需求，对于进一步拓宽聚碳酸酯材料的应用、提升聚碳酸酯材料在市场的竞争力具有重要意义。


技术实现要素：

7.为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种聚碳酸酯合金材料，兼具高韧性和高流动性。
8.本发明的另一目的在于提供上述聚碳酸酯合金材料的制备方法。
9.本发明的再一目的在于提供上述聚碳酸酯合金材料的应用。
10.本发明是通过以下技术方案实现的：一种聚碳酸酯合金材料，按重量份数计，包括以下组分：pc树脂
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40-80份；san树脂
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5-25份；
增韧剂a
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2-10份；增韧剂b
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1-8份；所述增韧剂a和增韧剂b选自丙烯酸酯橡胶粒径为50~200nm或300~800nm的丙烯酸酯类接枝共聚物中的任意一种或几种；所述增韧剂a为含丙烯腈-苯乙烯链段的丙烯酸酯类接枝共聚物；所述增韧剂b为含甲基丙烯酸甲酯单体骨架的丙烯酸酯类接枝共聚物；所述聚碳酸酯合金材料中，丙烯酸酯橡胶粒径为50~200nm的增韧剂与丙烯酸酯橡胶粒径为300~800nm的增韧剂的重量比为（0.3-5）：1。
11.本发明通过在pc树脂中添加一定量的san树脂，同时添加不同丙烯酸酯橡胶粒径的增韧剂，增韧剂b含甲基丙烯酸甲酯单体骨架，与pc树脂相容性好，能够在pc相中很好分散，对pc起到增韧作用；而增韧剂a中的丙烯腈-苯乙烯链段与san树脂结构一致，与san树有很好的相容性，更倾向于分散在san相中，能够对韧性差的san发挥更好的增韧效果，材料韧性得到进一步提升，同时丙烯酸酯链段与pc树脂具有较好的相容性，因此在有效增韧的同时也提高了两相的相容性；粒径为的50~200nm丙烯酸酯橡胶能更广泛的分散在基体材料中，当材料受到冲击时能够阻止微裂纹的扩散，而粒径为300~800nm丙烯酸酯橡胶对于材料受到冲击时对大裂纹的阻止有更好效果，将两种共聚物按一定比例使用，协同增效，实现了在有效提升材料韧性的同时兼顾了良好的流动性。优选的，所述聚碳酸酯合金材料中，丙烯酸酯橡胶粒径为50~200nm的增韧剂与丙烯酸酯橡胶粒径为300~800nm的增韧剂的重量比为（0.5-3）：1。
12.优选的，所述增韧剂a为丙烯酸酯橡胶粒径为50~200nm的丙烯酸酯类接枝共聚物和丙烯酸酯橡胶粒径为300~800nm的丙烯酸酯类接枝共聚物。
13.优选的，所述增韧剂b为丙烯酸酯橡胶粒径为50~200nm的丙烯酸酯类接枝共聚物和丙烯酸酯橡胶粒径为300~800nm的丙烯酸酯类接枝共聚物。
14.优选的，所述增韧剂a为丙烯酸酯接枝丙烯腈-苯乙烯共聚物；所述增韧剂b为丙烯酸酯接枝甲基丙烯酸甲酯共聚物。
15.优选的，所述pc树脂与san树脂的重量比为（2-9）：1；更优选的，所述pc树脂与san树脂的重量比为（3-6）：1。
16.本发明所述的pc树脂优选为的重均分子量15000-30000的pc树脂；更优选为重均分子量18000-25000的pc树脂。
17.优选的，所述的san树脂中丙烯腈含量在18%-35%；更优选的，所述的san树脂中丙烯腈含量为22%-28%。
18.本发明还提供上述聚碳酸酯合金材料的制备方法，包括以下步骤：按照配比，将各组分混合均匀后加入双螺杆挤出机共混，熔融挤出造粒，制得聚碳酸酯合金材料；其中，挤出温度为200-280℃；螺杆转速为300-600rpm。
19.本发明还提供上述聚碳酸酯合金材料在薄壁制件的应用。
20.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明通过在pc树脂中添加一定量的san树脂，同时添加不同丙烯酸酯橡胶粒径的含丙烯腈-苯乙烯链段的丙烯酸酯类接枝共聚物和含甲基丙烯酸甲酯单体骨架的丙烯酸酯类接枝共聚物，能够在有效提升材料韧性的同时兼顾了良好的流动性，克服了现有技术
中难以同时保持聚碳酸酯材料的韧性和流动性的问题，制得兼具高韧性和高流动性的聚碳酸酯合金材料，能够满足薄壁制件的加工要求和使用需求。
具体实施方式
21.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
22.实施例和对比例所用原材料来源如下：对本发明实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：pc树脂1：重均分子量为20000，pc h-2000f，三菱化学；pc树脂2：重均分子量为30000， pc e-1000f，三菱化学；san树脂1：丙烯腈含量25%，san nf2200ak，台化；san树脂2：丙烯腈含量20%，san 310 n tr，锦湖；san树脂3：丙烯腈含量32%，san 350 n，锦湖；增韧剂a-1：丙烯酸酯接枝丙烯腈-苯乙烯共聚物1：丙烯酸酯橡胶粒径为50-180nm，sx-006，三菱化学；增韧剂a-2：丙烯酸酯接枝丙烯腈-苯乙烯共聚物2：丙烯酸酯橡胶粒径为350-500nm，xc640，锦湖；增韧剂b-1：丙烯酸酯接枝甲基丙烯酸甲酯共聚物1，丙烯酸酯橡胶粒径为50-180nm，q800，山东东海；增韧剂b-2：丙烯酸酯接枝甲基丙烯酸甲酯共聚物2，丙烯酸酯橡胶粒径为300-600nm，w-600a，三菱化学。
23.实施例和对比例聚碳酸酯合金材料的制备方法：按照表1/表2配比，将各组分混合均匀后加入双螺杆挤出机共混，熔融挤出造粒，制得聚碳酸酯合金材料；其中，设置挤出温度1-3区260℃、4-5区245℃、6-8区230℃、9-10区260℃；螺杆转速为400rpm。
24.相关性能测试方法：熔体流动速率：参照标准iso1133-2011进行测试，测试条件为260℃，5kg；悬臂梁缺口冲击强度：参照标准iso180-2019进行测试，4mm厚注塑缺口。
25.表1：实施例1~19各组分配比（按重量份数计）及各项性能测试结果 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7实施例8实施例9实施例10pc树脂160606060606060606060pc树脂2
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san树脂12020202020202020
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san树脂2
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20 san树脂3
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20增韧剂a-14
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44增韧剂a-2 64242.527.5
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增韧剂b-1 44 67.582.5
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增韧剂b-26 24
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66缺口冲击强度kj/m268.970.372.773.365.260.554.153.858.959.2熔体流动速率g/10min28.328.428.228.630.431.232.125.527.828.1
接表1： 实施例11实施例12实施例13实施例14实施例15实施例16实施例17实施例18实施例19pc树脂1 7055704550806060pc树脂260
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san树脂120102525520152020san树脂2
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san树脂3
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增韧剂a-14441027 13增韧剂a-2
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331增韧剂b-1
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562增韧剂b-2666213
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4缺口冲击强度kj/m262.560.159.663.265.667.868.473.576.5熔体流动速率g/10min20.123.332.534.125.831.626.729.530.5
表2：对比例1~8各组分配比（按重量份数计）及各项性能测试结果 对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5对比例6对比例7对比例8pc树脂16060606060606060san树脂12020202020202020增韧剂a-14 4 10
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增韧剂a-26
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4 10
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增韧剂b-1 46
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10 增韧剂b-2 6 6
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10缺口冲击强度kj/m247.949.540.748.535.941.138.343.8熔体流动速率g/10min28.527.731.319.633.519.932.819.2
由上述实施例和对比例可以看出，本发明通过在pc树脂中添加一定量的san树脂，同时添加不同丙烯酸酯橡胶粒径的丙烯酸酯接枝丙烯腈-苯乙烯共聚物和丙烯酸酯接枝甲基丙烯酸甲酯共聚物，能够在有效提升材料韧性的同时兼顾了良好的流动性，制得的聚碳酸酯合金材料韧性高，且具有较好的熔体流动性。