CN103059534A - 一种高韧性聚碳酸酯共混材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高韧性聚碳酸酯共混材料及其制备方法。该共混材料具体是由聚碳酸酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物三组分组成。甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物与聚碳酸酯物理相容，与聚对苯二甲酸丁二醇酯反应，从而提高材料韧性。聚对苯二甲酸丁二醇酯加工流动性好，可以提高材料流动性，同时对甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物增韧聚碳酸酯表现出协同作用。本发明制备方法是将聚碳酸酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物置于双螺杆挤出机，经熔融挤出、造粒、烘干，制备出共混材料。

Description

一种高韧性聚碳酸酯共混材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高韧性聚碳酸酯共混材料及其制备方法，具体的为一种由聚碳酸酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物组成的共混材料。以及此共混材料的制备方法。
背景技术
聚碳酸酯是一种应用广泛的工程塑料，具有很好的力学性能，透明性，耐蠕变性，电绝缘性，尺寸稳定性等优点。但是聚碳酸酯也存在熔体粘度大，加工流动性差，耐溶剂性差，易应力开裂、缺口冲击强度低等缺点。将聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚碳酸酯共混，可以利用聚对苯二甲酸丁二醇酯熔体粘度低，加工性好，易于结晶的优点，提高聚碳酸酯的加工流动性，耐溶剂性，同时还降低了成本，而其他性能几乎不受影响。聚碳酸酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯的共混物已有较多报道。然而该共混物一个显著的缺点是对缺口敏感，缺口冲击强度低，需要增韧改性。US 5,196,479报道了采用一种热塑性弹性体或者核壳结构增韧剂提高聚碳酸酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯共混物的韧性。US 5,420,199报道了采用含有环氧基团的不饱和单体和含有羧酸基团的不饱和单体改性的弹性体与聚碳酸酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯共混提高材料的冲击韧性。US 5,594,059采用聚二有机硅氧烷橡胶作为聚碳酸酯，聚酯共混物增韧剂。以上方法使共混物的缺口冲击韧性得到了不同程度的提高。
本发明采用的是核壳结构的冲击改性剂，该改性剂是以聚丁二烯橡胶为核，甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物为壳的一种共聚物。它的优点是与聚碳酸酯物理相容，壳层的甲基丙烯酸环氧丙酯中的环氧基团可以与聚对苯二甲酸丁二醇酯的端羧基发生化学反应，提高相容性，因此甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物可以在共混物中分散十分均匀，相形态不受聚碳酸酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯组成变化的影响。而且，随着共混体系中聚对苯二甲酸丁二醇酯含量的增加，共混材料的缺口冲击强度、熔体流动速率都提高，这是本发明的一个显著优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种高韧性聚碳酸酯共混材料及其制备方法。该共混材料包含聚碳酸酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物三个组分。在双螺杆挤出机中进行熔融共混，制备高性能的共混材料。
为实现本发明的目的，本发明的技术方案是将40-70％聚碳酸酯，10-40％聚对苯二甲酸丁二醇酯，20％甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物(各组分按照重量百分比计算)在双螺杆挤出机中熔融共混，挤出，造粒，烘干制得共混材料。
上述共混材料中，聚碳酸酯为任一种双酚A型芳香族聚碳酸酯，密度在1.20-1.22g/cm3，熔点在230-270℃。。
所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯，其熔点在225-230℃，特性粘度在0.8-1.3dl/g。
所述的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物是一种核壳结构共聚物，核为聚丁二烯橡胶相，占共聚物重量百分比的60％，壳层为甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，甲基丙烯酸环氧丙酯三元共聚物，其中甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯占共聚物重量百分比的39％，甲基丙烯酸环氧丙酯占共聚物重量百分比的1％。
所述的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物，其制备方法为乳液接枝聚合方法，制备方法如下：第一步在聚丁二烯橡胶粒子上接枝甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯混合单体，二者的重量比为75/25；第二步接枝甲基丙烯酸环氧丙酯。采用氧化还原引发体系，还原剂硫酸亚铁、助还原剂焦磷酸四钠，葡萄糖、氧化剂过氧化氢异丙苯；氮气保护，搅拌，于70～80℃条件下滴加甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯的混合单体，反应时间3～5小时；反应完成后滴加甲基丙烯酸环氧丙酯，滴加完成后，继续反应0.5小时，加入抗氧剂，半小时后凝聚、洗涤、干燥即得到甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物。
所述的高韧性聚碳酸酯共混材料，其制备方法如下：
(1)按重量配比称取原料；
(2)将聚碳酸酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物在高速捏合机中混合3-5分钟；
(3)将混合后的物料加到双螺杆挤出机中经熔融、挤出、造粒、烘干得到共混材料。其工艺为：一区210℃，二区220℃，三至七区为240℃，螺杆转速为100r/min，喂料速度为20r/min。
具体实施方式
实施例1
量取固含量为58.5％的聚丁二烯胶乳615g加入到反应器中，加入1.5g焦磷酸四钠，2.1g葡萄糖，0.03g硫酸亚铁，去离子水1000ml，氮气保护，反应温度70℃，向反应器中滴加甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、过氧化氢异丙苯混合单体，重量分别为175.5g、58.5g、1.11g，滴加完成后，开始滴加甲基丙烯酸环氧丙酯与过氧化氢异丙苯混合单体，重量分别为6g，0.3g，反应完成后加入抗氧剂，0.5h后凝聚、洗涤、并于60℃条件下烘干24h，得到甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物。
实施例2-5：按照表1的配方，先将聚碳酸酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯在真空烘箱中于120℃条件下烘干4h后，与甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物在高速捏合机中混合3-5分钟，然后一起加入到双螺杆挤出机中经熔融、挤出、造粒、在80℃条件下烘干12h得到共混材料。共混温度为一区210℃，二区220℃，三至七区为240℃，螺杆转速为100r/min，喂料速度为20r/min。将制得的共混材料在240℃条件下注射成力学测试标准样条，按照ASTM-D256，ASTM-D638标准测量冲击、拉伸性能。熔体流动速率测试条件为240℃，负荷为2.16Kg。
测试结果如表1所示。纯聚碳酸酯的缺口冲击强度为60J/m左右，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物对聚碳酸酯表现出明显的增韧作用，冲击强度为417J/m。而且随着共混材料中聚对苯二甲酸丁二醇酯含量的增加，材料的缺口冲击强度进一步提高，可以达到685J/m，是纯聚碳酸酯的11倍。同时共混物的熔体流动速率提高，而其他性能变化不大。
表1不同组成共混材料的配方与力学性能

Claims (6)

1.一种高韧性聚碳酸酯共混材料及其制备方法。该共混材料具体是由40-70％聚碳酸酯，10-40％聚对苯二甲酸丁二醇酯，20％甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物三组分组成，各组分按重量百分比计算。
2.如权利1所述的高韧性聚碳酸酯共混材料，其特征在于所述的聚碳酸酯其密度在1.20-1.22g/cm3，熔点在230-270℃。
3.如权利1所述的高韧性聚碳酸酯共混材料，其特征在于所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯，其熔点在225-230℃，特性粘度在0.8-1.3dl/g。
4.如权利1所述的高韧性聚碳酸酯共混材料，其特征在于所述的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物是一种核壳结构共聚物，核为聚丁二烯橡胶相，占共聚物重量百分比的60％，壳层为甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，甲基丙烯酸环氧丙酯三元共聚物，其中甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯占共聚物重量百分比的39％，甲基丙烯酸环氧丙酯占共聚物重量百分比的1％。
5.如权利1所述的高韧性聚碳酸酯共混材料，其特征在于所述的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物，其制备方法为乳液接枝聚合方法，制备方法如下：第一步在聚丁二烯橡胶粒子上接枝甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯混合单体，二者的重量比为75/25；第二步接枝甲基丙烯酸环氧丙酯。采用氧化还原引发体系，还原剂硫酸亚铁、助还原剂焦磷酸四钠，葡萄糖、氧化剂过氧化氢异丙苯；氮气保护，搅拌，于70～80℃条件下滴加甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯的混合单体，反应时间3～5小时；反应完成后滴加甲基丙烯酸环氧丙酯，滴加完成后，继续反应0.5小时，加入抗氧剂，半小时后凝聚、洗涤、干燥即得到甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物。
6.如权利1所述的高韧性聚碳酸酯共混材料的制备方法，其特征在于，
(1)按重量配比称取原料；
(2)将聚碳酸酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物在高速捏合机中混合3-5分钟；
(3)将混合后的物料加到双螺杆挤出机中经熔融、挤出、造粒、烘干得到共混材料。其工艺为：一区210℃，二区220℃，三至七区为240℃，螺杆转速为100r/min，喂料速度为20r/min。
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