CN110885468A - 一种降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯或其改性产品制件在醇溶液中浸泡处理，处理时间为0.1～2h，温度为0～50℃。本发明研究发现，低浓度的小分子醇溶液可以促进聚碳酸酯及其改性产品应力集中点的分子链重排，进而降低聚碳酸酯及其改性产品的内应力，有利于在不影响制件尺寸稳定性的情况下改善产品内应力，防止因内应力较大导致的产品翘曲变形、银纹、抗冲性不强等现象。

Description

一种降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法
技术领域
本发明涉及一种内应力处理方法，尤其涉及一种降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，属于聚碳酸酯材料技术领域。
背景技术
聚碳酸酯及其改性产品是指以聚碳酸酯为主要成分的组合物，是日常生活中极为常见的一种材料。由于具有良好的机械性能、耐热性能、表观性能，优异的加工性能，聚碳酸酯及其改性产品被广泛应用于汽车、电子电器设备、照明、医疗器械、国防工业等领域。
但是，由于聚碳酸酯分子链刚性大，聚碳酸酯及其改性产品的制件容易存在比较大的内应力。这些内应力会使聚碳酸酯及其改性产品在日后的使用过程中出现翘曲变形，银纹等不良现象。尤其是在外力的冲击下，聚碳酸酯及其改性产品易发生开裂、破碎等失效行为。
目前为止，消除聚碳酸酯塑料制品内应力的主要方法是退火，具体是将聚碳酸酯及其改性产品制件放置在较高温度环境下处理一段时间后再控制其以适宜速度冷却。公开专利CN106832377A记载了一种聚碳酸酯光学球罩的制备方法，通过热处理降低制件的内应力。公开专利CN108016023A记载了一种聚乳酸及其共聚物支架的制备方法，通过将吹胀后管材在退火温度下放置5～30分钟退火，使得管材的内应力可被有效释放，从而能提高支架货架寿命。
尽管目前的退火工艺可以降低聚碳酸酯及其改性产品的内应力，但是，对工件进行热处理会造成制品尺寸发生变化的弊端，这在对制品尺寸要求较高的领域是无法满足应用要求的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，通过本方法处理之后的聚碳酸酯及其改性产品在无尺寸变化的情况下可使产品内应力明显降低，有利于提高产品的使用寿命及应用范围。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯或其改性产品制件在醇溶液中浸泡处理，处理时间为0.1～2h，温度为0～50℃。
进一步地，所述醇溶液为醇含量为0.5～10wt％的水溶液，优选醇含量为0.8～5wt％的水溶液。
进一步地，所述醇溶液中的醇为C1～3的小分子一元醇和/或多元醇。
进一步地，所述醇溶液中的醇为羟基个数≤3的一元醇和/或多元醇。
进一步地，所述醇溶液中的醇为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇，异丙醇，1,2-丙二醇，1,3-丙二醇和丙三醇中的一种或多种。
进一步地，所述醇溶液浸泡处理时间为0.3～1.5h。
进一步地，所述醇溶液浸泡处理温度为10～45℃。
进一步地，所述聚碳酸酯为在300℃、1.2kg时，熔体流动指数在3～65g/10min之间，优选5～50g/10min之间，更优选7～35g/10min之间的纯聚碳酸酯。
进一步地，所述聚碳酸酯改性产品包括聚碳酸酯/ABS合金，聚碳酸酯/PBT合金，聚碳酸酯/PET合金，聚碳酸酯/ASA合金，聚碳酸酯增韧产品。
进一步地，所述聚碳酸酯/ABS合金包括产品销售牌号为以下信息的产品：万华化学CA1356、CA1450、CA1510PG、CA1560、CA1630、CA1660、CA1730，金发MAC301、MAC451、MAC501、MAC601、MAC701、MAC751，台化AC2000、AC2300、AC2500、AC3100，奇美PC-330、PC-345、PC-365、PC-385，科思创T45PG、T50XF、T65XF、T65PG、T85XF、T90XF，普利特CB1230、CB2340，乐天GW-1014、HA-1011、HP-1000H、HP-1000P，沙比克C1200HF、SCY620S、SCY630、MC1300；LG化学HR5007A、GP5006B、GP5008A、HG5000S、HI5002A、HR5007AT、NS5000；
优选地，所述聚碳酸酯/PBT合金包括产品销售牌号为以下信息的产品：万华化学CB1221、CB1321、CB3250、CB，科思创UT5205、UT4045G、UT6007、S7916，沙比克5720U、X5600WX、X4820、X4830、X4850、1670E、6370、V3900W，锦湖日丽HCB9230、HCB9240、HCB9310G，LG化学TE5011、TE5011M，金发Lonoy 1200、Lonoy 1600。
优选地，所述聚碳酸酯/PET合金包括产品销售牌号为以下信息的产品：万华化学CE1631、CE1820、CE6820，科思创DP7645、DP7665、UT203、UT305、UT403、UT408、EL700、EL703，沙比克X2300UV、X2500UV、XL1339、X5630Q，锦湖日丽HTC6060、KCA9360、KCA9362、KCA9341，金发lonoy 2100LT。
优选地，所述聚碳酸酯/ASA合金包括产品销售牌号为以下信息的产品：万华化学CS1530、CS1730，沙比克HRA222、XP4025、XP4034、XP7550、XP7560，锦湖日丽HSC7045、HSC7060、HSC7079、HSC7079Z。
优选地，所述聚碳酸酯增韧产品包括产品销售牌号为以下信息的产品：万华化学CR1821、CR1840，乐天CF-1070，LG化学SC1004A。
本发明所述的聚碳酸酯及其改性产品制件的成型方法包括但不限于注塑、挤出、吹塑、流延、压制、3D打印等。
本发明研究发现，低浓度的小分子醇溶液可以促进聚碳酸酯及其改性产品应力集中点的分子链重排，进而降低聚碳酸酯及其改性产品的内应力，有利于在不影响制件尺寸稳定性的情况下改善产品内应力，防止因内应力较大导致的产品翘曲变形、银纹、抗冲性不强等现象。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，本发明所述实施例只是作为对本发明的说明，不限制本发明的范围。
产品原料及来源如下：
A1105，纯聚碳酸酯产品，熔体流动指数为10g/10min(测试条件为300℃，1.2kg)，万华化学集团股份有限公司；
CA1560，聚碳酸酯/ABS产品，万华化学集团股份有限公司；
CB1221，聚碳酸酯/PBT产品，万华化学集团股份有限公司；
CE1631，聚碳酸酯/PET产品，万华化学集团股份有限公司；
CS1530，聚碳酸酯/ASA产品，万华化学集团股份有限公司；
CR1840，聚碳酸酯增韧产品，万华化学集团股份有限公司。
上述聚碳酸酯及其改性产品通过注塑成型制备拉伸样条和方形板材样条。其中，拉伸样条用来测试内应力，其尺寸依照ASTM D638标准；方形板材样条用来测试尺寸稳定性，其尺寸为365mm×100mm×3mm。
(1)通过醇溶液对样条进行浸泡处理的具体操作步骤为：
将特定溶度的醇溶液倒置于烧杯中，将烧杯至于水浴锅中，通过水浴锅调控醇溶液的温度。将拉伸样条和方形板材样条放进醇溶液中，使醇溶液完全浸没所有样条。浸泡特定时间后，将所有样条从醇溶液中取出，并在流动水中冲洗2分钟，然后用纸巾擦干水分备用。
(2)通过退火对样条进行处理的具体操作步骤为：
将拉伸样条和方形板材样条放进烘箱中，在特定的温度下受热特定时间后，将所有样条从烘箱中取出，自然冷却后备用。
(3)内应力测试法
将处理后的拉伸样条沿着圆弧曲面弯曲，使整根样条紧贴在圆弧曲面上并固定好。选择合适的圆弧曲面，使拉伸样条的弯曲形变达到1.5％。用沾有四氯化碳的脱脂棉擦拭拉伸样条中部，观察并记录拉伸样条出现裂纹的时间。时间越长，代表内应力越小。
(4)尺寸稳定性测试法
记录方形板材样条的长边在处理前后的尺寸，并计算变化量。
按照方法(1)设置实施例1-12，区别之处在于表1所示的聚碳酸酯样品，浸泡醇溶液，处理温度、时间上的差异；
按照方法(2)设置对比例1-6，区别之处在于表1所示的聚碳酸酯样品，热处理温度、时间上的差异；
将不做任何处理的样品分别记为对比例7-12，区别之处仅在于表1所示的聚碳酸酯样品的不同。
表1实施例及对比例中的区别参数
Figure BDA0002287176620000051
Figure BDA0002287176620000061
对各实施例、对比例中各样品按照(3)、(4)中方法测试内应力及尺寸稳定性，测试结果如表2所示：
表2性能测试结果
Figure BDA0002287176620000062
Figure BDA0002287176620000071
注：尺寸变化数值为正数，说明尺寸变大；尺寸变化数值为负数，说明尺寸变小。
通过比较实施例1-12和对比例7-12可以发现，通过醇溶液浸泡处理之后，无论是纯聚碳酸酯，还是各种聚碳酸酯改性产品，其在拉伸样条内应力测试中，出现裂纹的时间明显增大，说明产品的内应力显著降低，证明醇类的水溶液处理是降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的有效方法。
通过对比实施例1-12和对比例1-6可以发现，聚碳酸酯及其改性产品经过退火处理后，尽管出现裂纹的时间变长了，但相应的，方形板材样条尺寸也发生了较大的变化，说明热处理破坏了聚碳酸酯及其改性产品的尺寸稳定性。而本发明聚碳酸酯及其改性产品通过醇溶液浸泡处理后，不仅内应力降低了，而且样条尺寸几乎无变化，这说明相对于传统的退火处理法，溶液浸泡法具有不影响聚碳酸酯及其改性产品尺寸稳定性的优势，适用于大规模的推广应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚碳酸酯或其改性产品制件在醇溶液中浸泡处理，处理时间为0.1～2h，温度为0～50℃。
2.根据权利要求1所述的降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，其特征在于，所述醇溶液为醇含量为0.5～10wt％的水溶液，优选醇含量为0.8～5wt％的水溶液。
3.根据权利要求1或2所述的降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，其特征在于，所述醇溶液中的醇为C1～3的小分子一元醇和/或多元醇。
4.根据权利要求3所述的降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，其特征在于，所述醇溶液中的醇为羟基个数≤3的一元醇和/或多元醇。
5.根据权利要求4所述的降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，其特征在于，所述醇溶液中的醇为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇，异丙醇，1,2-丙二醇，1,3-丙二醇和丙三醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1～5任一项所述的降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，其特征在于，所述醇溶液浸泡处理时间为0.3～1.5h。
7.根据权利要求1～6任一项所述的降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，其特征在于，所述醇溶液浸泡处理温度为10～45℃。
8.根据权利要求1～7任一项所述的降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，其特征在于，所述聚碳酸酯为在300℃、1.2kg时，熔体流动指数在3～65g/10min之间，优选5～50g/10min之间，更优选7～35g/10min之间的纯聚碳酸酯。
9.根据权利要求1～8任一项所述的降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，其特征在于，所述聚碳酸酯改性产品包括聚碳酸酯/ABS合金，聚碳酸酯/PBT合金，聚碳酸酯/PET合金，聚碳酸酯/ASA合金，聚碳酸酯增韧产品。
10.根据权利要求9所述的降低聚碳酸酯及其改性产品内应力的方法，其特征在于，所述聚碳酸酯/ABS合金包括万华化学CA1356、CA1450、CA1510PG、CA1560、CA1630、CA1660、CA1730，金发MAC301、MAC451、MAC501、MAC601、MAC701、MAC751，台化AC2000、AC2300、AC2500、AC3100，奇美PC-330、PC-345、PC-365、PC-385，科思创T45PG、T50XF、T65XF、T65PG、T85XF、T90XF，普利特CB1230、CB2340，乐天GW-1014、HA-1011、HP-1000H、HP-1000P，沙比克C1200HF、SCY620S、SCY630、MC1300；LG化学HR5007A、GP5006B、GP5008A、HG5000S、HI5002A、HR5007AT、NS5000；
优选地，所述聚碳酸酯/PBT合金包括万华化学CB1221、CB1321、CB3250、CB，科思创UT5205、UT4045G、UT6007、S7916，沙比克5720U、X5600WX、X4820、X4830、X4850、1670E、6370、V3900W，锦湖日丽HCB9230、HCB9240、HCB9310G，LG化学TE5011、TE5011M，金发Lonoy 1200、Lonoy 1600。
优选地，所述聚碳酸酯/PET合金包括万华化学CE1631、CE1820、CE6820，科思创DP7645、DP7665、UT203、UT305、UT403、UT408、EL700、EL703，沙比克X2300UV、X2500UV、XL1339、X5630Q，锦湖日丽HTC6060、KCA9360、KCA9362、KCA9341，金发lonoy 2100LT。
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