CN110437599A - 一种pc/pmma合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种pc/pmma合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PC/PMMA合金材料，本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种提高表面硬度的同时做到高光黑，消除珠光色彩的PC/PMMA合金材料，其技术方案要点如下，按照质量份数计算，包括如下组分：PC 65~75份，PMMA 10~20份，增韧剂1~5份，纳米氧化锆1~3份，表面硬度改性剂1份，抗氧剂0.1~1份，耐候剂0.1~1份，黑色染料0.1~2份。本发明的目的是提供一种高光黑、高硬度、耐候PC/PMMA合金材料，具有产业价值。

Description

一种PC/PMMA合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及PC/PMMA合金材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)，为一种性能优良的非结晶热塑性工程塑料，聚碳酸酯无色透明、耐热、抗冲击、尺寸稳定性佳，在普通使用温度内都有良好的机械性能。然而未改性的聚碳酸酯仍有不足之处，表现在加工流动性不足，耐应力开裂差，耐化学性能差，耐磨性差，表面硬度及韧性不能兼顾等缺点。
聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)与PC共混，可改善PC的耐摩擦性能，提高表面硬度，耐溶剂性能及加工性能等，同时PC/PMMA合金控制不好比例易产生特殊的珠光色彩。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高表面硬度的同时做到高光黑，消除珠光色彩的PC/PMMA合金材料，具有产业价值。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种PC/PMMA合金材料，其特征在于，按照质量份数计算，包括如下组分：PC 60～75份，PMMA 15～25份，增韧剂1～5份，纳米氧化锆1～5份，表面硬度改性剂1～2份，抗氧剂0.1～1份，耐候剂0.1～1份，黑色染料0.1～2份。
进一步的，PC密度为1.18～1.20g/cm3，熔体流动速率在300℃×1.2kg条件下为5-8g/10min。
进一步的，PMMA密度为1.18～1.20g/cm3，熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为1-15g/10min。
进一步的，耐候剂为苯并***类吸收剂。
进一步的，增韧剂为丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂。丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂是由内部的聚合物粒子(即“核”)与外层聚合物(即“壳”)组成，其核为橡胶相。核起增韧作用，而壳能增加橡胶相的相容性，在橡胶相与塑料基体间起连接作用。
进一步的，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的任意一种。
进一步的，纳米氧化锆是表面经过硅烷修饰的，粒径为20-30nm。
进一步的，所述表面硬度改性剂为苯基甲基硅。
进一步的，一种PC/PMMA合金材料的制备方法，具体步骤如下：
S1.将PC、PMMA、增韧剂、纳米氧化锆、抗氧剂、耐候剂和黑色染料进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后加入表面硬度改性剂有机硅，在双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PC/PMMA合金材料。
进一步的，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度240-250℃。一区温度低是为了让材料迅速输送进去螺杆里。二三区高，使材料完全熔融。后面温度低10℃，是让材料迅速输送出去，不会在排气口或者真空口冒料，而且不会因为长时间高温而黄变，降解。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本发明制备的PC/PMMA材料，有效地提高了材料的硬度，易于加工。
2.本发明提出的高光黑、高硬度PC/PMMA共混材料的制备工艺较简单，且其具有优异的耐候性、优良的硬度和较高的光泽度，可应用在家电、建筑、汽车内外饰件等。
3.本发明采用经过硅烷修饰的纳米氧化颗粒，可以显著地提高PC/PMMA材料的表面硬度，在其添加量为2.0％时，效果最佳。离子半径越小，离子电价越高，金属氧化物的硬度越大。而纳米材料因具有表面效应、体积效应及小尺寸效应，均匀的分布在高分子材料中如同刚性链条一样对有机材料起增强作用，从而提高硬度，可达原来硬度的2.5倍以上。在添加量达2％时，纳米氧化物在高分子材料中呈均匀分布状态，有效的提高了表面硬度。
4.本发明采用的苯基甲基硅表面硬度改性剂，可有效的提高表面硬度，在其添加量为1.0％时，效果最佳。有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。在材料表面形成一层保护膜，提高材料的硬度。同时因其折光指数与PC接近，添加在PC/PMMA中形成海岛结构，有利于应力暖和，释放内应力，降低PC的彩虹纹。
具体实施方式
实施例1：PC/PMMA合金材料及其制备方法
PC/PMMA合金材料
按照质量份数计算，PC/PMMA合金材料包括如下组分：PC 74.5份，PMMA19份，增韧剂3份，纳米氧化锆2份，表面硬度改性剂1份，抗氧剂0.8份，耐候剂0.8份，黑色染料1份。
PC/PMMA合金材料的备方法
具体步骤如下：
S1.将PC，PMMA，增韧剂，纳米氧化锆，表面硬度改性剂，抗氧剂，耐候剂和黑色染料混合并进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后加入表面硬度改性剂有机硅，在双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PC/PMMA合金材料。
其中，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度240-250℃。
实施例2：PC/PMMA合金材料及其制备方法
PC/PMMA合金材料
按照质量份数计算，PC/PMMA合金材料包括如下组分：PC 64.5份，PMMA29份，增韧剂3份，纳米氧化锆2份，表面硬度改性剂1份，抗氧剂0.8份，耐候剂0.8份，黑色染料1份。
PC/PMMA合金材料的备方法
具体步骤如下：
S1.将PC，PMMA，增韧剂，纳米氧化锆，表面硬度改性剂，抗氧剂，耐候剂和黑色染料混合并进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后加入表面硬度改性剂有机硅，在双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PC/PMMA合金材料。
其中，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度240-250℃。
实施例3：PC/PMMA合金材料及其制备方法
PC/PMMA合金材料
按照质量份数计算，PC/PMMA合金材料包括如下组分：PC 54.5份，PMMA39份，增韧剂3份，纳米氧化锆2份，表面硬度改性剂1份，抗氧剂0.8份，耐候剂0.8份，黑色染料1份。
PC/PMMA合金材料的备方法
具体步骤如下：
S1.将PC，PMMA，增韧剂，纳米氧化锆，表面硬度改性剂，抗氧剂，耐候剂和黑色染料混合并进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后加入表面硬度改性剂有机硅，在双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PC/PMMA合金材料。
其中，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度240-250℃。
对比实施例1：PC/PMMA合金材料及其制备方法
PC/PMMA合金材料
按照质量份数计算，PC/PMMA合金材料包括如下组分：PC 76.5份，PMMA19份，增韧剂3份，助剂2 1份，抗氧剂0.8份，耐候剂0.8份，黑色染料1份。
PC/PMMA合金材料的备方法
具体步骤如下：
S1.将PC，PMMA，增韧剂，纳米氧化锆，表面硬度改性剂，抗氧剂，耐候剂和黑色染料混合并进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后加入表面硬度改性剂有机硅，在双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PC/PMMA合金材料。
其中，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度240-250℃。
对比实施例2：PC/PMMA合金材料及其制备方法
PC/PMMA合金材料
按照质量份数计算，PC/PMMA合金材料包括如下组分：PC 75.5份，PMMA19份，增韧剂3份，助剂1 2份，抗氧剂0.8份，耐候剂0.8份，黑色染料1份。
PC/PMMA合金材料的备方法
具体步骤如下：
S1.将PC，PMMA，增韧剂，纳米氧化锆，表面硬度改性剂，抗氧剂，耐候剂和黑色染料混合并进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后加入表面硬度改性剂有机硅，在双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PC/PMMA合金材料。
其中，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度240-250℃。
性能测试
产品性能测试方法：
将实施例1-3以及对比实施例1-2制得的粒子材料，在90～100℃的鼓风烘箱中干燥3～4小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样，进行以下测试：
弯曲强度测试：按ISO 178标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm。
弯曲模量测试：按ISO 178标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm。
简支梁缺口冲击强度测试：按ISO 179-1标准进行，试样尺寸为80×10×4mm。
光泽度测试：按ASTM D523标准测试，测试角度为60°。
光照老化性能测试：按SAE J2412方法，辐照能量为600kJ/m2，测量色差ΔE值。
黑度测试：按GB7921，测L值。
表面硬度测试：按ASTMD3363方法，按照500g的负载，测量硬度值材料的力学性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度的数值进行评判。
测试结果见下表：
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种PC/PMMA合金材料，其特征在于，按照质量份数计算，包括如下组分：PC 60~75份，PMMA 15~25份，增韧剂1~5份，纳米氧化锆1~5份，表面硬度改性剂1~2份，抗氧剂0.1~1份，耐候剂0.1~1份，黑色染料0.1~2份。
2.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料，其特征在于，所述PC密度为1.18~1.20g/cm3，熔体流动速率在300℃×1.2kg条件下为5-8g/10min。
3.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料，其特征在于，所述PMMA密度为1.18~1.20g/cm3，熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为5-10g/10min。
4.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料，其特征在于，所述耐候剂为苯并***类吸收剂。
5.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料，其特征在于，所述的增韧剂为丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂。
6.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料，其特征在于，所述纳米氧化锆是表面经过硅烷修饰的，粒径为20-30nm。
8.根据权利要求1所述的PC/PMMA合金材料，其特征在于，所述表面硬度改性剂为苯基甲基硅。
9.PC/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于，PC/PMMA共混材料的制备方法，具体步骤如下：
S1.将PC、PMMA、增韧剂、纳米氧化锆、抗氧剂、耐候剂和黑色染料进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后加入表面硬度改性剂有机硅，在双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PC/PMMA合金材料。
10.根据权利要求8所述的PC/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度 240-250℃，六区温度 240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度 240-250℃，九区温度 240-250℃，十区温度 240-250℃。
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