CN102061076A - 一种超韧pc/pbt/pet合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超韧PC/PBT/PET合金及其制备方法。该合金由以下按重量百分比的组分构成：PC35~65%；PBT10～40%；PET10～40%；增韧相容剂4～8%；抗氧剂0.4～1%；加工助剂0.4～1%；增韧相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和（或）乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。其制备方法是原料干燥后充分混合再共混挤出造粒。本发明的PC/PBT/PET三元合金相比于PC/PBT合金，在刚性、韧性、耐热温度及尺寸稳定性方面有着突出的优势，性价比更高；其韧性得到极大的提高；是一种综合性能优异、性价比高的合金。

Description

一种超韧PC/PBT/PET合金及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别是热塑性高分子材料改性技术，涉及一种广泛应用于家用电器、汽车零部件、电气等领域属于高性能工程塑料的超韧PC/ PBT / PET合金及其制备方法。
 
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种透明无色的热塑性塑料，具有高的刚性、韧性、尺寸稳定性、耐候性以及耐低温性能好等优点，但存在着熔体黏度大、流动性差、加工成型困难及耐溶剂性差等缺点，因而其应用范围受到限制。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶性的热塑性塑料，具有结晶速度快、耐化学药品性及流动性好等优点，但其冲击强度较低。
将PC和PBT共混，既可克服PC耐化学药品性差、成型加工性不佳等不足，同时又弥补PBT冲击强度不高的缺点，可以获得良好的综合性能。目前市场上的PC/PBT合金普遍存在着刚性以及耐热性不佳的问题，虽然可通过提高PC的含量来达到使用效果，但成本增大。
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）较PBT有更高的熔融温度（Tm）和玻璃化温度（Tg），因而其刚性及耐热性较PBT好，但其结晶速率慢，成型周期较长。因此PBT的引入可提高结晶速率，使其综合性能良好，如专利号为CN101712794A中公开的一种耐低温PC/PET合金，保持了优异的冲击性能，但PC的含量远高于PET，成本上不具优势；专利公开号为CN101054465A中公开的也同样为高比例PC、低含量（5~20%）PET的合金，同样不具备低成本优势。
PC/PBT/PET为典型的无定型/结晶/半结晶聚合物体系，同为聚酯具有相似的结构，为部分相容体系，有一定相容性，但直接共混会存在结晶性差异，相容性受到抑制。
故而，如何选择适当的增韧相容剂与共混比例以提高三元体系的相容性及其冲击强度是进一步研究的方向。
发明内容
[0008] 本发明为了解决现有技术的聚酯合金存在的或成本高或刚性、耐热性不佳的问题，而提出一种具有高韧性、刚性和热变形温度，且尺寸稳定性较好、成本较低的超韧PC/PBT/PET合金及其制备方法。
本发明是通过以下方案实现的：
上述的超韧PC/PBT/PET合金，由以下按重量百分比的组分构成：
PC    35~65%；
PBT   10～40%；
PET   10～40%；
增韧相容剂4～8%；
抗氧剂0.4～1%；
加工助剂0.4～1%；
所述增韧相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和（或）乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
所述的超韧PC/PBT/PET合金，其中：所述PC是分子量为20000~40000的双酚A型聚碳酸酯。所述PBT的特性粘度0.86~1.2。所述PET的特性粘度0.83~0.96。所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯和亚磷酸三（2·4-二叔丁基苯基）酯三者中的任意两种组合。所述加工助剂为润滑剂，为乙撑双脂肪酸酰胺、季戊四醇硬脂酸脂和对苯二甲酸丁二醇酯的环状低聚物中的一种或多种。
上述的超韧PC/PBT/PET合金的制备方法为：
A、原料干燥：PC、PET及PBT干燥的温度控制在110～130℃，干燥时间4小时以上；其他原料干燥条件70℃×12小时；
B、将上述干燥后的原料按配比加入到高速混合机中充分混合，在常温下搅拌10～20分钟；
C、共混挤出造粒：采用双螺杆挤出机熔融共混挤出，经水冷、风干、切粒，烘干包装为成品。
所述的超韧PC/PBT/PET合金的制备方法，其中：所述挤出机包括一至八区，各区的温度设置分别为一区200～210℃，二区210～220℃，三区220～230℃，四区230～240℃，五区240～250℃，六区240～250℃，七区240～250℃，八区250～260℃，机头温度240～250℃。所述挤出机的螺杆直径35-75mm；螺杆转速控制在200～400rPm。
本发明在不提高PC含量的前提下用部分PET取代PBT，制备PC/PBT/PET三元共混合金。选用与三种聚酯相容性都很好的对苯二甲酸丁二醇酯的环状低聚物（CBT），能使整个三元共混体系熔融流动性佳，从而在终端产品上实现薄壁、长流程注射；且基本上不降低合金的力学和热学性能。此三元合金相比于PC/PBT合金，在刚性、韧性、耐热温度及尺寸稳定性方面有着突出的优势。同时价格较PC/PBT低，性价比更高；而相比于PC/PET，能克服PC、PET难以加工的特点，同时其韧性得到极大的提高；是一种综合性能优异、性价比高的合金。
 
具体实施方式
本发明的超韧PC/PBT/PET合金，由以下按重量百分比的组分构成：
PC    35~65%；
PBT   10～40%；
PET   10～40%；
增韧相容剂4～8%；
抗氧剂0.4～1%；
加工助剂：0.4～1%；
其中：PC是分子量为20000~40000的双酚A型聚碳酸酯；
PBT的特性粘度0.86~1.2；
PET的特性粘度0.83~0.96；
增韧相容剂可以是乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)，或者乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EMA-GMA)，或者EMA与 EMA-GMA的混合；
    抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（1010）、β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯（1076）和亚磷酸三（2·4-二叔丁基苯基）酯（168）三者中的任意两种搭配；
加工助剂为润滑剂乙撑双脂肪酸酰胺（TAF）、季戊四醇硬脂酸脂（PETS）和对苯二甲酸丁二醇酯的环状低聚物（CBT）中的一种或多种。
本发明的超韧PC/PBT/PET合金的制备过程如下：
1、原料的预处理
PC、PET及PBT易吸潮，因此，在共混改性前必须对其进行干燥处理，干燥的温度控制在110～130℃，干燥时间4小时以上。其他原料干燥条件70℃×12小时。
2、配料及预混
按配比称量干燥后的原料和助剂，加入到高速混合机中充分混合，在常温下搅拌10～20min，至混合均匀。
3、共混挤出造粒
将上述混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，该双螺杆挤出机的各段温度控制在：一区200～210℃，二区210～220℃，三区220～230℃，四区230～240℃，五区240～250℃，六区240～250℃，七区240～250℃，八区250～260℃，机头温度240～250℃；螺杆转速控制在200～400rPm。经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，烘干成PC/PBT/PET合金成品。
按照上述组份及制备方法，实施例1～6的各组分如下所示。
实施例一
首先将PC、PET和PBT在110℃下干燥6小时，其余的助剂在70℃下干燥12小时。
干燥后的原料按配比称重，称取40kg PC，20.2kg PET，33kg PBT，4kg EMA-GMA，2kg EMA，0.2kg抗氧剂1010和0.2kg 168，0.4kg润滑剂TAF。
将上述配比的原料在高速混合机中混合20min。
将上述混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制各段温度在：一区210℃，二区220℃，三区230℃，四区240℃，五区250℃，六区240℃，七区240℃，八区250℃，机头温度250℃。螺杆转速200rpm，经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成PC/PBT/PET合金成品。
将上述的PC/PBT/PET合金注塑成标准试样，测试性能见表1。
 
实施例二
将PC、PET和PBT在110℃下干燥6小时，其余的助剂在70℃下干燥12小时。
干燥后的原料按配比称重，称取45kg PC，30kg PET，19kg PBT，5kg EMA-GMA，0.2kg抗氧剂1076和0.3kg 168，0.5kg润滑剂TAF。
然后将上述称取的原料放在高速混合机中混合20分钟。
将上述混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，螺杆转速350rpm，控制各段温度：一区 200℃，二区210℃，三区220℃，四区230℃，五区240℃，六区250℃，七区250℃，八区260℃，机头温度250℃。经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成PC/PBT/PET合金成品。
将上述的PC/PBT/PET合金注塑成标准试样，测试性能见表1。
 
实施例三
将PC、PET和PBT在120℃下干燥5小时，其余的助剂在70℃下干燥12小时。
干燥后的原料按配比称重，称取：50kg PC，20kg PET，23kg PBT，4kg EMA-GMA，2kg EMA，0.2kg抗氧剂1010和0.2kg168，0.6kg润滑剂PETS。
将上述配比的原料在高速混合机中混合15分钟。
将上述混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制各段温度在：一区210℃，二区220℃，三区230℃，四区240℃，五区250℃，六区240℃，七区245℃，八区250℃，机头温度240℃；螺杆转速控制在300rpm。经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成PC/PBT/PET合金成品。
将上述的PC/PBT/PET合金注塑成标准试样，测试性能见表1。
 
实施例四
将PC、PET和PBT在120℃下干燥5小时，其余的助剂在70℃下干燥12小时。
干燥后的原料按配比称重，称取：35kg PC，16kg PET，40kg PBT，4kg EMA， 4kg EMA-GMA，0.3kg抗氧剂1076和0.3kg 168，0.2kg润滑剂TAF和0.2kg PETS。
将上述配比的原料在高速混合机中混合15分钟。
将上述混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制各段温度在：一区210℃，二区220℃，三区230℃，四区240℃，五区250℃，六区240℃，七区240℃，八区250℃，机头温度250℃；螺杆转速控制在300rpm。经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成PC/PBT/PET合金成品。
将上述的PC/PBT/PET合金注塑成标准试样，测试性能如表1所示。
 
实施例五
将PC、PET和PBT在130℃下干燥4小时，其余的助剂在70℃下干燥12小时。
干燥后的原料按配比称重，称取：53kg PC，10kg PET，30kg PBT，5.6kg EMA，0.2kg抗氧剂1076和0.4kg 168，0.8kg润滑剂CBT。
将上述配比的原料在高速混合机中混合10分钟。
将上述混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制各段温度在：一区200℃，二区210℃，三区230℃，四区240℃，五区250℃，六区240℃，七区240℃，八区260℃，机头温度250℃；螺杆转速控制在350rpm。经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成PC/PBT/PET合金成品。
将上述的PC/PBT/PET合金注塑成标准试样，测试性能如表1所示。
 
实施例六
将PC、PET和PBT在130℃下干燥4小时，其余的助剂在70℃下干燥12小时。
干燥后的原料按配比称重，称取：65kg PC，kg PET 19，10kg PBT，1kg EMA，3kg EMA-GMA，0.5kg抗氧剂1076和0.5kg 168，1kg润滑剂CBT。
将上述配比的原料在高速混合机中混合10分钟。
将上述混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制各段温度在：一区200℃，二区220℃，三区230℃，四区240℃，五区250℃，六区240℃，七区240℃，八区250℃，机头温度250℃，螺杆转速控制在400rpm，经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成PC/PBT/PET合金成品。
将上述的PC/PBT/PET合金注塑成标准试样，测试性能如表1所示。
表1  PC/PBT/PET合金性能表
性能 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
密度/g.cm-2 1.251 1.246 1.233 1.28 1.233 1.217
拉伸强度/MPa 58 59.2 53.9 50.9 56.1 54.8
断裂伸长率/% 55 61 65.2 46.6 76.1 125.2
弯曲强度/MPa 70.9 78 72 74 74.6 77
弯曲模量/MPa 2078 2133 2128 1977 2033 2145
缺口冲击强度/Kj.m-2 75 78 85 72 92 96
热变形温度/℃0.45MPa 112 118 123 108 121 128
成型收缩率/% 0．76 0．65 0．61 0．96 0．63 0．60
通过表1可以看出，采用本发明的制备方法，制备的PC/PBT/PET合金具有高韧性，尺寸稳定性优良，而且刚性、韧性和热变形温度，从而性价比更高。
非因此局限本发明的保护范围，故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超韧PC/PBT/PET合金，由以下按重量百分比的组分构成：
PC    35~65%；
PBT   10～40%；
PET   10～40%；
增韧相容剂4～8%；
抗氧剂0.4～1%；
加工助剂0.4～1%；
所述增韧相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和（或）乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
2.如权利要求1所述的超韧PC/PBT/PET合金，其特征在于：所述PC是分子量为20000~40000的双酚A型聚碳酸酯。
3.如权利要求1所述的超韧PC/PBT/PET合金，其特征在于：所述PBT的特性粘度0.86~1.2。
4.如权利要求1所述的超韧PC/PBT/PET合金，其特征在于：所述PET的特性粘度0.83~0.96。
5.如权利要求1所述的超韧PC/PBT/PET合金，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯和亚磷酸三（2·4-二叔丁基苯基）酯三者中的任意两种组合。
6.如权利要求1所述的超韧PC/PBT/PET合金，其特征在于：所述加工助剂为润滑剂，为乙撑双脂肪酸酰胺、季戊四醇硬脂酸脂和对苯二甲酸丁二醇酯的环状低聚物中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的超韧PC/PBT/PET合金的制备方法为：
A、原料干燥：PC、PET及PBT干燥的温度控制在110～130℃，干燥时间4小时以上；其他原料干燥条件70℃×12小时；
B、将上述干燥后的原料按配比加入到高速混合机中充分混合，在常温下搅拌10～20分钟；
C、共混挤出造粒：采用双螺杆挤出机熔融共混挤出，经水冷、风干、切粒，烘干包装为成品。
8.如权利要求7所述的超韧PC/PBT/PET合金的制备方法，其特征在于：所述挤出机包括一至八区，各区的温度设置分别为一区200～210℃，二区210～220℃，三区220～230℃，四区230～240℃，五区240～250℃，六区240～250℃，七区240～250℃，八区250～260℃，机头温度240～250℃。
9.如权利要求7或8所述的超韧PC/PBT/PET合金的制备方法设备，其特征在于：所述挤出机的螺杆直径35-75mm。
10.如权利要求7或8所述的超韧PC/PBT/PET合金的制备方法设备，其特征在于：所述挤出机的螺杆转速控制在200～400rPm。
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