一种高韧性高流动性的PC组合物及其制备方法和应用与流程

一种高韧性高流动性的pc组合物及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及工程塑料技术领域，更具体的，涉及一种高韧性高流动性的pc组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.聚碳酸酯(pc)由于其具有高强度、高韧性、高透明性，广泛用于家用电器等领域。但是pc的粘度大、流动性差，使得pc树脂加工困难，通常加工温度需要高达270～320℃，且不易制备厚度薄、面积大的制品。
3.对于空调、扫地机器人、电视机等智能家居，一般需要红外遥控器进行操控，但又不能暴露机器内部结构和部件元器件，即需要材料在制备薄壁制品(厚度≤0.5cm)的情况下，可透红外光而不透可见光。常规的透红外材料通常是使用透明的树脂为基体，加入有机色粉，以获得高红外透过率、低可见光透过率的效果。
4.聚苯乙烯树脂(gpps)具有较好的流动性，在添加量较少时(gpps占pc质量的≤20wt.％)，gpps可以略微改善pc体系的加工性能，且pc与gpps的折射率相近，pc/gpps合金体系可做到透明或半透明状态。
5.但在实际生产中，gpps添加量较少时，对pc加工性能的改善有限，仍难以制备pc/gpps薄壁制品；而gpps添加量较多(gpps占pc质量的》25wt.％)时，pc/gpps体系的韧性会急剧下降，特别是抗冲击性能劣化严重，影响了pc/gpps合金的应用。
6.此外，还有研究报道，通过加入abs树脂，以改善pc的加工性能。但abs为不透明的树脂，pc/abs合金材料的透明度较差，无法制得透红外材料。
7.因此，需要开发出一种加工性好、韧性优，且透明度高的pc组合物，可以用于制备透红外制品。


技术实现要素：

8.本发明为克服上述现有技术所述的加工性、韧性不能兼具，以及透明度差的缺陷，提供一种高韧性高流动性的pc组合物，包括pc、gpss和苯乙烯-丁二烯共聚物(sbc)。
9.本发明的另一目的在于提供上述pc组合物的制备方法。
10.本发明的另一目的在于提供上述pc组合物在制备透红外材料中的应用。
11.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
12.一种高韧性高流动性的pc组合物，包括如下重量份的组分：
13.pc 100份，gpps 25～50份，苯乙烯-丁二烯共聚物(sbc)25～50份，相容剂2～10份，其他助剂0～2份；
14.所述sbc中苯乙烯共聚单体(b)与丁二烯共聚单体(c)的质量比为(1.5～2.5)：1。
15.sbc为苯乙烯与丁二烯共聚得到的二元共聚物，又称为k胶。sbc的折射率为1.57，pc的折射率为1.56，gpps的折射率为1.59，三者折射率相近，pc、sbc、gpps共混后形成的三元合金体系仍具有良好的透明性。
16.sbc中丁二烯共聚单体聚合得到的橡胶相，使得sbc具有优异的韧性；sbc中苯乙烯共聚单体与丁二烯共聚单体在质量比(1.5～2.5)：1的范围内时，sbc与pc树脂、gpps树脂的相容性好。通过sbc的引入，有效提高了体系组分间的相容性和pc组合物的韧性，使得pc组合物兼具适宜的熔体流动速率和优异的韧性。
17.优选地，所述gpps在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为2～10g/10min。
18.优选地，所述pc在300℃、1.2kg条件下的熔体流动速率为3～25g/10min。
19.优选地，所述sbc在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为3～7g/10min。
20.更优选地，所述gpps在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为7～10g/10min；所述pc在300℃、1.2kg条件下的熔体流动速率为3～10g/10min；所述sbc在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为5～7g/10min。
21.所述熔体流动速率的检测方法按照iso 1133-1-2011的方法检测。
22.在上述熔体流动速率范围内，三种树脂的相容性更优，材料的综合性能更优。
23.优选地，所述相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐。
24.更优选地，所述苯乙烯接枝马来酸酐中马来酸酐的接枝率为15～20wt.％。
25.优选地，所述其他助剂包括抗氧剂、润滑剂、耐侯剂中的一种或几种。
26.可选地，所述抗氧剂可以为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸脂类抗氧剂、金属烷基硫代磷酸类抗氧剂、氨基甲酸类抗氧剂、有机硫类抗氧剂中的一种或几种。
27.可选地，所述润滑剂可以为乙烯基双硬脂酰胺、聚硅氧烷、硬脂酸盐、pe蜡、pp蜡或乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种。
28.可选地，所述耐候剂可以为受阻胺类耐候剂、苯并三唑类耐候剂、二苯甲酮类耐候剂、三嗪类耐候剂、水杨酸酯类耐候剂。
29.优选地，所述pc组合物，包括如下重量份的组分：pc 100份，gpps 25～30份，sbc 30～40份，相容剂4～8份，其他助剂0～2份。
30.优选地，所述pc组合物，还可以包括0.5～1.5重量份的有机色粉。
31.所述有机色粉为有机色粉复配得到的黑色色粉。
32.优选地，所述有机色粉为绿色粉、红色粉、紫色粉按照质量比1：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)的混合物。
33.可选地，所述红色粉为萘环酮红，绿色粉为蒽醌绿，紫色粉为蒽醌紫。
34.本发明的pc组合物还加入有机色粉后，可以实现可见光透过率低、红外光透过率高的效果。
35.所述可见光是指波长为400～700nm的光线，红外光是指波长为770-1000nm的光线。
36.本发明还保护上述高韧性高流动性的pc组合物的制备方法，包括如下步骤：
37.将pc、gpps、sbc、相容剂、其他助剂和有机色粉(如有)混合后，加至挤出机，经熔融混合、挤出造粒，得到所述pc组合物。
38.优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机。
39.优选地，所述挤出温度为220～300℃，螺杆长径比为36～60：1，螺杆转速为200～1000r/min。
40.本发明还保护上述高韧性高流动性的pc组合物在制备薄壁透红外塑料制品中的
应用。
41.优选地，所述薄壁透红外塑料制品的厚度≤0.5cm。
42.可选地，所述薄壁透红外塑料制品为电视信号接收条、红外遥控器外壳或智能接电接收器外壳中的一种或几种。
43.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
44.本发明开发了一种高韧性、高流动性的pc组合物。将pc、sbc、gpps三种树脂基体共混后形成的三元合金体系具有良好的透明性，在加入有机色粉后可实现可见光透过率低、红外光透过率高；且sbc的引入有效提高了体系组分间的相容性和pc组合物的韧性，使得pc组合物在具有适宜的流动性、良好的加工性能的基础上，兼具良好的韧性。
具体实施方式
45.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
46.实施例中的原料均可通过市售得到；
[0047][0048]
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0049]
实施例1～18
[0050]
实施例1～18的pc组合物的组分含量见表1，制备方法如下：
[0051]
按照表1将各组分混合后，加至挤出机，经熔融混合、挤出造粒，得到pc组合物；
[0052]
其中挤出机为双螺杆挤出机，挤出温度为挤出温度为220～300℃，螺杆长径比为44：1，螺杆转速为200～1000r/min。
[0053]
表1 实施例1～18的pc组合物的组分含量(重量份)
[0054][0055][0056]
对比例1～6
[0057]
对比例1～6的pc组合物的组分含量见表2，制备方法与实施例相同。
[0058]
表2 对比例1～6的pc组合物的组分含量(重量份)
[0059][0060]
性能测试
[0061]
对上述实施例和对比例制得的pc组合物进行性能测试，具体方法如下：
[0062]
熔体流动速率：按照iso 1133-1-2011方法检测，测试条件为300℃、1.2kg；
[0063]
悬臂梁缺口冲击强度：根据iso180：2000测定，a型缺口，23℃，50％湿度；
[0064]
红外光透过率/可见光透过率：使用海洋光学的stage-rtl-t型平台，常温下，分别
测试红外光和可见光的透过率；
[0065]
其中可见光的检测波长为400～700nm，红外光检测波长为770～1000nm。
[0066]
实施例1～18的测试结果见表3，对比例1～6的测试结果见表4。
[0067]
表3 实施例1～18的测试结果
[0068][0069]
根据表3的测试结果，由实施例1～7，gpps在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为2～10g/10min、pc在300℃、1.2kg条件下的熔体流动速率为3～25g/10min、sbc在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为3～7g/10min时，实施例1～7制得的pc组合物在具备可见光透过率低、红外光透过率高的基础上，均韧性良好，且在300℃、1.2kg条件下熔体流动速率≥19g/10min，加工性良好。
[0070]
其中gpps的熔体流动速率为7～10g/10min、pc的熔体流动速率为3～10g/10min、sbc的熔体流动速率为5～7g/10min时，各组分间相容性更好，pc组合物的韧性更优。实施例3中，虽然pc组合物的熔体流动速率较高，但悬臂梁缺口冲击强度较低，在实际应用中，pc组合物的熔体流动速率为18g/10min以上时，已经可以实现良好的加工性能，因此实施例3的综合性能略差于实施例1和2。
[0071]
由实施例1和实施例8，相容剂苯乙烯接枝马来酸酐中，马来酸酐的接枝率为15～20wt.％时，材料的韧性更优。
[0072]
由实施例1、实施例9～16的测试结果，本发明的pc组合物的组分为：pc 100份，gpps 25～30份，sbc 30～40份，相容剂4～8份，其他助剂0～2份时，pc组合物的综合性能更优。
[0073]
实施例18为不含有机色粉的pc组合物，可以看出其可见光透过率为88％，透明性良好，适宜用作透红外材料的树脂基体。
[0074]
表4 对比例1～6的测试结果
[0075][0076]
根据表4的测试结果，对比例1中，不含gpps，pc组合物的熔体流动速率仅为8.1g/10min，说明其流动性差，加工难度高。对比例2中，虽然添加了部分gpps，但gpps含量过少，对于pc组合物的加工性能改善有限。
[0077]
对比例3中，gpps的含量过高，对比例4中，不含sbc；对比例3和对比例4制得的pc组合物的韧性较差，悬臂梁缺口冲击强度分别仅为15kj/m2、18kj/m2。
[0078]
对比例5中sbc中苯乙烯共聚单体与丁二烯共聚单体的质量比超出(1.5～2.5)：1，对于pc组合物的韧性提升程度有限，且制得pc组合物透红外性能较差。
[0079]
对比例6中sbc的含量过少，制得的pc组合物的韧性不足，悬臂梁缺口冲击强度仅为27kj/m2。
[0080]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。