一种聚碳酸酯组合物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组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来，汽车为美观设计，在车内氛围灯等方面大力研发。聚碳酸酯（pc）是一种综合性能优良的非晶型热塑性工程塑料，其无色透明，透光率高，为常用的光散射材料基体，通过添加光扩散剂共混改性的pc光扩散材料，具有良好的光扩散效果和较高的透光率，在车用氛围灯方面具有很大的应用前景。然而，聚碳酸酯存在耐应力开裂性能差的缺陷，在注塑加工过程中，制件容易由于内应力导致开裂而无法使用，这一问题又限制了聚碳酸酯材料在灯具方面的发展应用。
3.现有技术中，中国专利申请cn104356625a公开了一种耐应力开裂玻纤增强聚碳酸酯材料，通过与玻璃纤维共混，同时加入乙烯-丙烯酸甲酯共聚物作为增韧剂、马来酸酐接枝聚乙烯作为偶联剂和聚对苯二甲酸乙二醇酯，使材料具有较强的耐应力开裂性；中国专利申请cn105462224a公开了一种耐应力开裂的聚碳酸酯复合材料，其通过选用具有特定结构的聚碳酸酯和abs聚合物，并在配方中添加特定含量的tpp，能够有效提高材料的耐应力开裂性；然而上述方法会导致材料的透光度大幅下降，增加光能损失，无法满足灯具方面对材料的使用要求。因此，如何有效改善pc材料的应力开裂缺陷，同时保证材料较高的透光率，成为目前急迫解决的问题。


技术实现要素：

4.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耐应力开裂、高透光度的光散射聚碳酸酯组合物。
5.本发明的另一目的在于提供上述聚碳酸酯组合物的制备方法。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：一种聚碳酸酯组合物，按重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂
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100份；pctg
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5-25份；有机硅增韧剂
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1-6份；扩链剂
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0.5-1.5份；光扩散剂
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0.1-2份；助剂
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0-2.5份；其中，所述的有机硅增韧剂为甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和二甲基硅氧烷的共聚物；所述扩链剂选自苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯四元共聚物或苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物中的任意一种。
7.优选的，所述的聚碳酸酯组合物，按重量份数计，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂
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100份；pctg
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10-20份；有机硅增韧剂
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3-5份；扩链剂
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0.8-1.2份；光扩散剂
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0.5-1.5份；助剂
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0.5-1.5份。
8.优选的，所述聚碳酸酯树脂在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为15-25 g/10min；更优选的，所述聚碳酸酯树脂中，在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为19-25g/10min的聚碳酸酯与在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为15-19g/10min的聚碳酸酯的重量比为（0.4-2.5）：1，其中，在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为19-25g/10min的聚碳酸酯不包括熔融指数为19g/10min的聚碳酸酯。所述熔融指数参照标准iso 1133-1-2011测试。
9.本发明所述的pctg为聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯。优选的，所述pctg在220℃、10kg条件下的熔融指数为15-22 g/10min；优选的，所述pctg在220℃、10kg条件下的熔融指数为18-20g/10min。所述熔融指数参照标准iso 1133-1-2011测试。
10.优选的，所述有机硅增韧剂在105℃条件下2h的挥发率≤1%。所述有机硅增韧剂在105℃条件下2h的挥发率参照标准gb/t 1034-2008测得。
11.优选的，所述扩链剂选自苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯四元共聚物；更优选的，所述扩链剂中甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量含量为1.8-2.2%。
12.本发明所述光扩散剂优选为有机硅光扩散剂；更优选的，所述光扩散剂的平均粒径为2微米。
13.本发明所述助剂选自抗氧剂、光稳定剂或润滑剂中的任意一种或几种。
14.合适的抗氧剂可选自受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的任意一种或几种；合适的光稳定剂为苯并三唑类uv吸收剂；合适的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
15.本发明对于各类助剂的种类和来源没有特别要求，技术人员可以根据实际情况需求选择添加。
16.本发明还提供上述聚碳酸酯组合物的制备方法，包括以下步骤：按照配比，将各组分混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出造粒，制备得到聚碳酸酯组合物；其中，熔融温度为280-300℃。
17.本发明还提供上述聚碳酸酯组合物在灯具领域中的应用，特别适用于汽车内饰氛围灯。
18.本发明具有如下有益效果：本发明的聚碳酸酯组合物，在pctg和有机硅增韧剂的共同作用下，能够减少聚碳酸酯在注塑过程中分子链被迫取向，并在成型后，更利于被取向的链趋于恢复自然状态，从而达到降低制品存在的残留应力的作用；同时加入特定种类的扩链剂（苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯四元共聚物或苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚），能有效提升pc的封端率，减少pc的降解，增加分子链的长度和缠节度，且有利于有机硅增韧剂和光扩散剂在基体树脂中的分散，提升聚碳酸酯内部大分子链间的作用力和相互缠结力，进一步提升体系对抗应力开裂的能力；使材料具有良好的耐应力开裂性能，同时能够保持较高的透光率。
附图说明
19.图1为实施例和对比例的聚碳酸酯组合物进行耐应力开裂测试时的试样表面开裂情况示意图。
具体实施方式
20.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。
21.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：聚碳酸酯树脂1：在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为20g/10min；聚碳酸酯树脂2：在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为16g/10min；pctg-1：在220℃、10kg条件下的熔融指数为20g/10min；pctg-2：在220℃、10kg条件下的熔融指数为15g/10min；有机硅增韧剂1：中国台湾台塑 k-210，在105℃条件下2h的挥发率≤1%；有机硅增韧剂2：日本三菱s-2501，在105℃条件下2h的挥发率＞1%；mbs类增韧剂：em500，产地韩国lg；扩链剂1：苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯四元共聚物，gma的重量含量为2.0%，嘉兴华雯ras-302；扩链剂2：苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，gma的重量含量为1.5%，佳易容sag-002；扩链剂3：苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯四元共聚物，gma含量3.0%，嘉兴华雯ras-303；扩链剂4：basf扩链剂adr-4370f，环氧型扩链剂；光扩散剂：有机硅光扩散剂，平均粒径2微米，信越化学，kmp-590；助剂1：抗氧剂，受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂pep-36的1:1混合物，市购；助剂2：光稳定剂，苯并三唑类uv吸收剂，市购；助剂3：润滑剂，季戊四醇硬脂酸酯，市购；本发明实施例和对比例采用的助剂来源相同。
22.实施例和对比例的聚碳酸酯组合物的制备方法：按照表1配比，将各组分混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出造粒，制备得到聚碳酸酯组合物；其中，主机筒各段控制温度（从加料口至机头出口）分别为280℃、285℃、295℃、300℃、295℃，双螺杆转速为300转/分钟。
23.相关性能测试方法：（1）耐应力开裂测试：将实施例和对比例的聚碳酸酯组合物注塑成型样品，冰醋酸浸泡3min后，观察试样表面，根据试样表面的开裂情况进行评估，如图1所示，分为1-4级，1级基本不开裂；2级有轻微开裂；3级有明显开裂；4级严重开裂。
24.（2）透光度：参照标准gb 2410-2008进行测试，试样厚度2.00mm；
表1：实施1-12各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6聚碳酸酯树脂15050100 8010聚碳酸酯树脂25050 1002090pctg-120 20202020pctg-2 20
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有机硅增韧剂1333333有机硅增韧剂2
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扩链剂1111111扩链剂2
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扩链剂3
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光扩散剂111111抗氧剂0.10.10.10.10.10.1光稳定剂0.30.30.30.30.30.3润滑剂0.30.30.30.30.30.3透光度78%64%71%68%74%70%耐应力开裂测试后的外观情况1级2级2级2级1级2级
接表1： 实施例7实施例8实施例9实施例10实施例11实施例12聚碳酸酯树脂1505050407050聚碳酸酯树脂2505050603050pctg-120202082515pctg-2
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有机硅增韧剂1 33526有机硅增韧剂23
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扩链剂11
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1.20.51.5扩链剂2 1
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扩链剂3
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光扩散剂1110.51.52抗氧剂0.10.10.10.10.1/光稳定剂0.30.30.30.30.3/润滑剂0.30.30.30.30.3/透光度61%71%72%58%72%62%耐应力开裂测试后的外观情况2级1级1级1级2级1级
表2：对比例1-7各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果 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聚碳酸酯树脂150505050505050聚碳酸酯树脂250505050505050pctg-1/202020202020有机硅增韧剂13/10333 mbs类增韧剂
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3扩链剂1111/3 1
扩链剂4
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1 光扩散剂1111111抗氧剂0.10.10.10.10.10.10.1光稳定剂0.30.30.30.30.30.30.3润滑剂0.30.30.30.30.30.30.3透光度72%73%3%51%65%55%12%耐应力开裂测试后的外观情况4级3级2级3级5级3级3级
由上述表1/表2看出，本发明的聚碳酸酯组合物，在pctg和有机硅增韧剂的共同作用下，同时加入特定种类的扩链剂，能够有效提升体系对抗应力开裂的能力，同时保持较高的透光率。对比例1/2与实施例1比较，未添加pctg或有机硅增韧剂，材料的耐应力开裂性能差；对比例3的有机硅增韧剂加入过量，反而导致透光度显著下降，不能满足车内氛围灯的使用；对比例4与实施例1比较，未添加扩链剂，材料的透光度明显降低，且耐应力开裂性能较差；对比例5，扩链剂添加过量，材料的耐应力开裂性能差；对比例6，采用环氧型扩链剂，材料透光度较低，且耐应力开裂性能较差。对比例7，采用mbs类增韧剂，材料透光度低，且耐应力开裂性能较差。