CN105924967A - 一种聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金及其制备方法，属于工程塑料领域。该合金材料包括聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、相容剂和助剂。本发明通过合金相容共混技术，改善聚醚酰亚胺与聚碳酸酯的界面相容性，提高了PEI的冲击强度。本发明聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金的制备方法简单易行，使生产成本降低，适合于工业化生产。

Description

一种聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种工程塑料，具体涉及一种聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金及其制备方法。
技术背景
聚醚酰亚胺(简称:PEI)是一种分子结构含有亚胺键和醚键的无定型聚合物，具有耐高温及优良的尺寸稳定性，以及高强度，高刚性、抗化学性、阻燃、电气性能优异。作为一种特种工程塑料，可广泛应用于电子电器、汽车、飞机、宇航、机械、食品工业及医疗器材等领域。但是聚醚酰亚胺树脂存在脆性较大，价格昂贵的问题。
聚碳酸酯(简称:PC)是一种无定形、透明的热塑性聚合物，具有突出的冲击强度和耐蠕变性，良好的电气性能以及良好的表面光洁度，价格适中，但PC存在对缺口敏感性高，高温易水解，耐溶剂性差，摩擦系数大等缺点。
将PEI与PC做成塑料合金，不仅可保持两者优异的机械性能、高低温性能、电气性能、表面光洁度，还改善了PEI的脆性的问题，降低PEI工程塑料的成本。两者虽然为无定形聚合物，但相容性差，合金化困难。中国专利CN103951956.A从PEI/PC薄膜着眼，采用二恶唑啉和/或异氰酸酯为相容剂制备了PEI/PC合金薄膜，遗憾的是二恶唑啉价格昂贵。本发明采用一种廉价的，具有可以和PEI，PC分子中的-COOH，-OH，-NH，-NH2基团反应的甲基丙烯酸甲酯与有机硅组成的共聚活性基团核/壳型聚合物，以及双酚A改性有机硅树脂，其中的双酚A结构与PEI，PC分子中的类似结构存在相似相容作用，提高了PEI和PC之间的相容性，制备了注塑级PEI/PC合金
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对现有技术中PEI与PC两者相容性不高，合金化困难等问题，本发明提供一种聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金及其制备方法，改善了PEI和PC界面相容性，制备的合金具有良好的机械性能、耐冲击性能、阻燃性能、表面光洁度。同时合金采用同向平行双螺杆挤出机共混技术制造，简单易行，极适合工业化生产。
2.技术方案
一种聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金，以重量份数计包括以下组分：
34～57份聚碳酸酯(PC)，34～57份聚醚酰亚胺(PEI)，3～15份相容剂(甲基丙烯酸甲酯与有机硅组成的共聚活性基团聚合物、或双酚A型环氧改性有机硅树脂)；1份助剂。
优选的，聚碳酸酯的相对分子质量为2万-3.5万；优选的，聚醚酰亚胺为沙伯基础ULTEM1000纯树脂；
相容剂为甲基丙烯酸甲酯与有机硅组成的共聚活性基团聚合物(以下简称为相容剂1#)、双酚A型环氧改性有机硅树脂(以下简称为相容剂2#)中的一种或多种的混合物。
助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量70万-75万硅酮粉1:1比例的混合物。
一种聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金的制备方法，其步骤为：
(1)按以下组分进行备料
将34～57份聚碳酸酯(PC)和34～57份聚醚酰亚胺(PEI)，于105℃条件下烘干4小时，3～15份相容剂，1份助剂；
(2)将上述备料，转入高速混料机中预先混合均匀，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒和干燥，制成聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金材料；所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出机机头温度为300℃，真空度为-0.08MPa。
3.有益效果：
本发明通过在相容剂存在下利用双螺杆反应性挤出共混技术，使PEI、PC、相容剂三者之间发生化学反应，形成化学键合的稳定性结构。其中相容剂1#是一种核壳结构聚合物，其核为有机硅/丙烯酸，壳为甲基丙烯酸甲酯，可以和-OH、-COOH、-NH、-NH2等基团反应，提高了PC、PEI之间的相容性。相容剂2#也含有有机硅和环氧基团，同样可以和极性基团反应，同时双酚A环氧树脂中的双酚结构与PC和PEI分子中的类似结构存在相似相容作用，提高PC与PEI之间的相容性，得到性能优异的合金化材料。
本发明使用反应型挤出技术，便于工业化生产。
具体实施方式
实施例1
将48份PEI和48份PC于105℃条件下烘干4小时，和3份相容剂1#(甲基丙烯酸甲酯与有机硅组成的共聚活性基团聚合物)，1份助剂在混料机中预先混合均匀，转入加料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒、干燥，制成聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金材料。所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出机机头温度为300℃，真空度为-0.08MPa。其中聚碳酸酯的相对分子质量为2.4万；聚醚酰亚胺为沙伯基础ULTEM1000纯树脂，助剂为南京褔聚化工有限公司ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量72万硅酮粉按照质量1:1的混合物。
实施例2
将47份PEI和47份PC于105℃条件下烘干4小时，和5份相容剂1#(甲基丙烯酸甲酯与有机硅组成的共聚活性基团聚合物)，1份助剂，在混料机中预先混合均匀，转入加料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒、干燥，制成聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金材料。所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出机机头温度为300℃，真空度为-0.08MPa。其中聚碳酸酯的相对分子质量为2.5万；聚醚酰亚胺为为沙伯基础ULTEM1000纯树脂，助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量72万硅酮粉按照质量1:1的混合物.
实施例3
将PEI 45.5份和PC45.5份于105℃条件下烘干4小时，和8份相容剂1#(甲基丙烯酸甲酯与有机硅组成的共聚活性基团聚合物)和1份助剂，在混料机中预先混合均匀，转入加料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒、干燥，制成聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金材料。所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出机机头温度为300℃，真空度为-0.08MPa；其中聚碳酸酯的相对分子质量为3.5万；聚醚酰亚胺为为沙伯基础ULTEM1000纯树脂，助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量75万硅酮粉按照质量1：1的混合物。
实施例4
将45.5份PEI和45.5份PC于105℃条件下烘干4小时，和8份相容剂2#【环氧改性有机硅树脂，环氧值0.03(eq/100g)】，1份助剂在混料机中预先混合均匀，转入加料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒、干燥，制成聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金材料。所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出机机头温度为300℃，真空度为-0.08MPa；其中聚碳酸酯的相对分子质量为2.5万；聚醚酰亚胺为为沙伯基础ULTEM1000纯树脂，助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量72万硅酮粉按照质量1:1的混合物。
实施例5
将44.5份PEI和44.5份PC于105℃条件下烘干4小时，和10份相容剂2#【环氧改性有机硅树脂，环氧值0.05(eq/100g)】和1份助剂在混料机中预先混合均匀，转入加料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒、干燥，制成聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金材料。所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出机机头温度为300℃，真空度为-0.08MPa；其中聚碳酸酯的相对分子质量为2万；聚醚酰亚胺为为沙伯基础ULTEM1000纯树脂，助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量70万硅酮粉按照质量1：1的混合物。
实施例6
将42份PEI和42份PC于105℃条件下烘干4小时，和15份相容剂1#，1份助剂在混料机中预先混合均匀，转入加料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒、干燥，制成聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金材料。所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出机机头温度为300℃，真空度为-0.08MPa；其中聚碳酸酯的相对分子质量为3万；聚醚酰亚胺为为沙伯基础ULTEM1000纯树脂，助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量72万硅酮粉按照质量1：1的混合物。
实施例7
将57份PEI和34份PC于105℃条件下烘干4小时，和8份相容剂1#，助剂1份在混料机中预先混合均匀，转入加料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒、干燥，制成聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金材料。所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出机机头温度为300℃，真空度为-0.08MPa；其中聚碳酸酯的相对分子质量为2万；聚醚酰亚胺为为沙伯基础ULTEM1000纯树脂，助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量70万硅酮粉按照质量1:1的混合物。
实施例8
将34份PEI和57份PC于105℃条件下烘干4小时，和8份相容剂1#，助剂1份在混料机中预先混合均匀，转入加料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒、干燥，制成聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金材料。所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出机机头温度为300℃，真空度为-0.08MPa，其中聚碳酸酯的相对分子质量为2万；聚醚酰亚胺为为沙伯基础ULTEM1000纯树脂，助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量70万硅酮粉按照质量1:1的混合物。
实施例9
将34份PEI和57份PC于105℃条件下烘干4小时，和10份相容剂2#【环氧改性有机硅树脂，环氧值0.08(eq/100g)】和1份助剂在混料机中预先混合均匀，转入加料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒、干燥，制成聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金材料。所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出机机头温度为300℃，真空度为-0.08MPa；其中聚碳酸酯的相对分子质量为2万；聚醚酰亚胺为为沙伯基础ULTEM1000纯树脂，助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量70万硅酮粉按照质量1：1的混合物。
对比例
将49.5份PEI，49.5份PC，1份助剂在混料机中预先混合均匀，转入加料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒、干燥，制成聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)合金材料。所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为真空度为-0.08MPa。270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出度为机机头温300℃，真空度为-0.08。其中聚碳酸酯的相对分子质量为2万；聚醚酰亚胺为为沙伯基础ULTEM1000纯树脂，助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量70万硅酮粉按照质量1:1的混合物。
实验结果
以上项目按照拉伸强度ISO527、弯曲强度ISO178、弯曲模量ISO178、悬臂梁缺口冲击强度ISO180的测试标准，阻燃性能测试按照UL94标准测试。
从以上性能可看出：PEI占比增加，合金拉伸强度增加，冲击强度降低。当核壳结构聚合物相容剂1#添加分数达到8份时，材料的综合性能达到最优。该材料适用于制造高档仪器外壳，手机外壳和充电器外壳等。

Claims (8)

1.一种聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金，以重量份数计包括以下组分：
34～57份聚碳酸酯；34～57份聚醚酰亚胺，相容剂3～15份；1份助剂；其中相容剂为甲基丙烯酸甲酯与有机硅组成的共聚活性基团核壳型聚合物，或双酚A型环氧改性有机硅树脂。
2.根据权利要求1所述的聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金，其特征在于：所述的聚碳酸酯的相对分子质量为2万-3.5万。
3.根据权利要求1或2所述的聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金，其特征在于：所述的聚醚酰亚胺为沙伯基础ULTEM1000纯树脂。
4.根据权利要求1或2所述的聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金，其特征在于：所述的助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量为70万-75万硅酮粉按照质量1:1比例的混合物。
5.根据权利要求1所述的聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金，其特征在于：所述的双酚A型环氧改性有机硅树脂的环氧值为0.03-0.08。
6.一种聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金的制备方法，其步骤为：
(1)按以下组分进行备料
34～57份聚碳酸酯，34～57份聚醚酰亚胺，3～15份相容剂，1份助剂；
(2)将上述备料在高速混料机中预先混合均匀，转入加料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出、切粒、干燥，制成聚醚酰亚胺与聚碳酸酯合金材料；所述双螺杆挤出机一到九区加工温度分别为270℃、290℃、310℃、310℃、290℃、285℃、280℃、280℃和290℃，挤出机机头温度为300℃，真空度为-0.08MPa。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的相容剂为甲基丙烯酸甲酯与有机硅组成的共聚活性基团聚合物、或双酚A型环氧改性有机硅树脂；所述的聚碳酸酯的相对分子质量为2万-3.5万；所述的聚醚酰亚胺为沙伯基础ULTEM1000纯树脂；所述的助剂为南京褔聚化工ESCNOXS-9229型抗氧剂和分子量70万-75万硅酮粉按照质量1:1比例的混合物。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：相容剂为甲基丙烯酸甲酯与有机硅组成的共聚活性基团聚合物为8份。
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