CN111187501A - 一种免喷涂pc/pbt合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种免喷涂PC/PBT合金材料及其制备方法，涉及高分子材料领域。本申请所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料包括：40‑60重量份的PC；10‑50份重量份的PBT；1‑20份重量份的PC特殊效果粉母粒；1‑15份重量份的相容剂；0.1‑1重量份的抗氧剂；0.1‑1重量份的加工助剂；其中，PC特殊效果粉母粒，包括：18‑90重量份的PC；5‑80重量份的特殊效果粉或颗粒；0.1‑1重量份的加工助剂。本申请通过将特殊效果粉或颗粒用PC做成母粒，再分散到PC/PBT合金材料中，可以明显改善特殊效果粉与基体树脂的相容性，提升了特殊效果粉或颗粒的分散性，从而消除制品表面的流痕、鱼眼，减轻熔接线；再者通过PC和PBT二者做合金材料，有效的提升了材料的热变形温度，大大提高了免喷涂材料的市场应用范围。

Description

一种免喷涂PC/PBT合金材料及其制备方法
技术领域
本申请涉及高分子材料领域，特别涉及到一种免喷涂PC/PBT合金材料及其制备方法。
背景技术
随着人们对环境问题的重视和关注，越来越多的塑料制品都采用免喷涂材料，免喷涂材料相比传统的喷漆材料更环保、可回收、成本也更低。同时免喷涂材料可以复制喷漆生产出的珠光、闪光效果、金属光泽和质感等特殊效果，从而满足多样化、差异化的客户需求，可广泛应用于工艺品、家电、汽车、电子电器、办公用品等领域。
目前，免喷涂材料通常的制备方法是在树脂中添加金属粉、珠光粉等具有特殊色彩和光泽的效果粉。通过将特殊效果粉分散到基体树脂中，呈现出特殊效果质感，尽管通过直接添加，可以实现特殊的效果，但是基体树脂与特殊效果粉的相容性差，在挤出或注塑的强剪切和强压力条件下，特殊效果粉和基体树脂材料很难达到流动性一致，特别是结构复杂的制品，沿着流动方向取向的特殊效果粉出现熔体流动转向、流速不稳定、熔体汇合等现象，引起特殊效果粉在熔体中分布不均匀，容易在制品表面形成流痕、鱼眼、熔接线等缺陷，大大阻碍和限制了免喷涂材料的市场推广和应用。
其次，市面上的免喷涂材料主要以PP、ABS、PC/ABS为主，而这些材料热变形温度普遍在100度以下，难以满足汽车行业以及其他领域高耐温的要求，限制了免喷涂材料在某些对耐热有要求的领域的推广和应用。
综上所述，如何提高特殊效果粉和基体树脂的相容性以减少制品的流痕、鱼眼、熔接线等缺陷，提升材料的耐热温度，是该领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种免喷涂PC/PBT合金材料及其制备方法，提供一种无流痕、无鱼眼、轻熔接线的具有特殊效果质感和热变形温度高于100℃的免喷涂PC/PBT合金材料。
为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种免喷涂PC/PBT合金材料，包括：40-60重量份的PC；10-50份重量份的PBT；1-20份重量份的PC特殊效果粉母粒；1-15份重量份的相容剂；0.1-1重量份的抗氧剂；0.1-1重量份的加工助剂；其中，PC特殊效果粉母粒，包括：18-90重量份的PC；5-80重量份的特殊效果粉或颗粒；0.1-1重量份的加工助剂。
在上述技术方案中，本申请实施例通过将特殊效果粉或颗粒用PC做成母粒，再分散到PC/PBT合金材料中，可以明显改善特殊效果粉与基体树脂的相容性，提升了特殊效果粉或颗粒的分散性，从而消除制品表面的流痕、鱼眼，减轻熔接线，制备得到的免喷涂PC/PBT合金材料具有较明显的金属质感和特殊的美学效果；再者通过PC和PBT二者做合金材料，有效的提升了材料的热变形温度，大大提高了免喷涂材料的市场应用范围。
进一步地，根据本申请实施例，其中，。
进一步地，根据本申请实施例，其中，PBT的特性粘度为0.8-1.2Dl/g，熔融温度为220-240℃的熔融指数为3-50g/10min。
进一步地，根据本申请实施例，其中，相容剂选自MBS、SBS接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐、SMA或丙烯酸酯共聚物的一种或者多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，加工助剂为硅酮类润滑剂、酰胺类润滑剂、硬脂酸类润滑剂、聚烯烃类润滑剂或酯类润滑剂中的一种或多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫代二丙烯酸酯类或硫醇类抗氧剂中的一种或多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，特殊效果粉或颗粒包括金属粉或珠光粉中的一种或多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，铝粉中Al元素的含量不少于60wt％，其粒径为3-200um。
进一步地，根据本申请实施例，其中，铜粉中Cu元素含量不少于60wt％，其粒径为3-200um。
进一步地，根据本申请实施例，其中，珠光粉是由一种或数种金属氧化物薄层包覆云母构成，所述的金属氧化物为氧化铝、二氧化锡、二氧化钛、氧化铁、氧化锑或氧化锌的一种或多种；所述珠光粉的粒径为5-500um。
为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种用于制备上述的一种喷涂PC/PBT合金材料的制备方法，包括以下步骤：
制备PC特殊效果粉母粒：取料，按比例称取PC、特殊效果粉或颗粒和加工助剂；混合造粒，将PC、特殊效果粉(或颗粒)以及加工助剂通过混料机混合均匀，加入到双螺杆中进行混炼，挤出料条经过水槽冷却，冷却水温度为15-20℃，通过切粒机切粒，切粒机转速为200-500rpm，烘干机烘干，包装；
制备免喷涂PC/PBT合金材料：取料，按比例称取PC、PBT、PC特殊效果粉母粒、相容剂、抗氧剂和加工助剂；混合造粒，将PC、PBT、PC特殊效果粉母粒、相容剂、抗氧剂和加工助剂通过混料机混合均匀，将得到的混合物加入双螺杆挤出机中混炼，挤出料条经过水槽冷却，冷却水温度为15-20℃，通过切粒机切粒，切粒机转速为400-900rpm，烘干机烘干，包装。
进一步地，根据本申请实施例，其中，在所述制备PC特殊效果粉母粒步骤中，所述挤出机转速为200-600rpm，挤出温度为240-280℃。
上述的免喷涂PC/PBT合金材料可以应用在家电、汽车、办公用品、电子电器领域中。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：本申请通过将特殊效果粉或颗粒用PC做成母粒，再分散到PC/PBT合金材料中，可以明显改善特殊效果粉与基体树脂的相容性，提升了特殊效果粉或颗粒的分散性，从而消除制品表面的流痕、鱼眼，减轻熔接线，制备得到的免喷涂PC/PBT合金材料具有较明显的金属质感和特殊的美学效果；再者通过PC和PBT二者做合金材料，有效的提升了材料的热变形温度，大大提高了免喷涂材料的市场应用范围。
附图说明
图1是本申请实施例的一种免喷涂PC/PBT合金材料及其制备方法的制备流程图。
图2是本申请实施例的一种免喷涂PC/PBT合金材料及其制备方法的螺杆组合图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
本申请公开了一种免喷涂PC/PBT合金材料，由PC(聚碳酸酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PC特殊效果粉母粒、相容剂、抗氧剂和加工助剂按比例混合加工而成，通过PC和PBT二者做合金材料，有效的提升了材料的热变形温度。其中，PC特殊效果粉母粒是由PC、特殊效果粉或者颗粒和加工助剂按比例混合加工而成，通过将特殊效果粉或颗粒用PC做成母粒，再分散到PC/PBT合金材料中，可以明显改善特殊效果粉与基体树脂的相容性，提升了特殊效果粉或颗粒的分散性，从而消除制品表面的流痕、鱼眼，减轻熔接线，制备得到的免喷涂PC/PBT合金材料具有较明显的金属质感和特殊的美学效果。
下面对个组分进行详细的描述。
(A)基体树脂
在本申请所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料中，基体树脂由PC(A1)和PBT(A2)组成，PC(A1)的含量为40-60重量份，PBT(A2)的含量为10-50重量份。其中，PC(A1)是一种性能优异的工程塑料，具有优异的机械力学性能和良好的阻燃性能，但高温的情况下，热变形严重，也存在着耐热性、耐候性差等缺点。PBT(A2)是一种流动性优秀、耐热性、耐候性良好的易于加工成型的热塑性聚酯，优点是它的刚性不受温度的影响，变形小。本申请中采用PC(A1)和PBT(A2)的复合材料作为基底树脂，能够保持结晶材料PBT的耐化学性及易于成型等特点，又能够兼备非结晶材料PC的韧性和尺寸稳定性，有效的提升了材料的热变形温度，大大提高了免喷涂材料的市场应用范围。
在上述技术方案中，PC(A1)的相对密度为1.2g/cm3，其在熔融温度为220-240℃条件下的熔融指数为3-50g/10min。优选地，选择熔融指数为10-20g/min的PC(A1)。其次，PBT(A2)的特性粘度为0.8-1.2Dl/g，优选地，选择特性粘度为1.0Dl/g的PBT(A2)。
(B)PC特殊效果粉母粒
在本申请所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料中，PC特殊效果粉母粒(B)的含量为1-20重量份。若PC特殊效果粉母粒(B)的含量过低(少于1重量份)，可能达不到预期的金属质感和美学效果；若PC特殊效果粉母粒(B)的含量过高(大于20重量份)，则可能不能保证PC特殊效果粉母粒(B)均匀地分散在基体树脂中，也容易在制品表面形成流痕、鱼眼、熔接线等缺陷。
在上述技术方案中，PC特殊效果粉母粒(B)包括18-90重量份的PC，5-80重量份的特殊效果粉或颗粒，0.1-1重量份的加工助剂。本申请通过将特殊效果粉或颗粒用PC做成母粒，再分散到PC/PBT合金材料中，可以明显改善特殊效果粉与基体树脂的相容性，提升了特殊效果粉或颗粒的分散性。
在上述技术方案中，特殊效果粉或颗粒可以采用金属粉或珠光粉中的一种或多种。
其中，金属粉可以选自铝粉、铜粉、金粉、银粉中的一种或几种。特殊地，铝粉中Al元素的含量不少于60wt％，其粒径为3-200um，优选为4-120um；且为了克服铝粉在加工过程中易***、易氧化、不好分散等缺陷，本申请中所用的铝粉是加入表面处理剂经过表面处理的片状铝粉。铜粉中Cu元素含量不少于60wt％，其粒径为3-200um。
珠光粉可以由一种或数种金属氧化物薄层包覆云母构成。其中金属氧化物为氧化铝、二氧化锡、二氧化钛、氧化铁、氧化锑或氧化锌的一种或多种。特别地，珠光粉的粒径为5-500um，优选为4-120um
在上述技术方案中，特殊效果颗粒的固含量是10-90wt％，优选20-80wt％。特殊效果粉或颗粒占母粒的重量百分比含量为5-80wt％，优选5-50wt％。
在PC特殊效果粉母粒(B)中还可以添加少量的加工助剂，加工助剂包括硅酮类润滑剂、酰胺类润滑剂、硬脂酸类润滑剂、聚烯烃类润滑剂或酯类润滑剂中的一种或多种。
(C)相容剂
在本申请所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料中，相容剂的含量为1-15重量份，可以选自MBS、SBS接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐、SMA或丙烯酸酯共聚物的一种或者多种。
(D)抗氧剂
在本申请所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料中，抗氧剂的含量为0.1-1重量份，可以采用受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫代二丙烯酸酯类或硫醇类抗氧剂中的一种或多种。优选地，抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类。
(E)加工助剂
在本申请所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料中，加工助剂的含量为0.1-1重量份，为硅酮类润滑剂、酰胺类润滑剂、硬脂酸类润滑剂、聚烯烃类润滑剂或酯类润滑剂中的一种或多种。优选地，加工助剂为酯类润滑剂。
基于相同的发明构思，本申请还公开了一种免喷涂PC/PBT合金材料的制备方法，其操作流程如图1所示，包括以下步骤：
制备PC特殊效果粉母粒：取料，按比例称取PC、特殊效果粉或颗粒和加工助剂；混合造粒，将PC、特殊效果粉(或颗粒)以及加工助剂通过混料机混合均匀，加入到双螺杆中进行混炼，挤出料条经过水槽冷却，冷却水温度为15-20℃，通过切粒机切粒，切粒机转速为200-500rpm，烘干机烘干，包装；
制备免喷涂PC/PBT合金材料：取料，按比例称取PC、PBT、PC特殊效果粉母粒、相容剂、抗氧剂和加工助剂；混合造粒，将PC、PBT、PC特殊效果粉母粒、相容剂、抗氧剂和加工助剂通过混料机混合均匀，将得到的混合物加入双螺杆挤出机中混炼，挤出料条经过水槽冷却，冷却水温度为15-20℃，通过切粒机切粒，切粒机转速为400-900rpm，烘干机烘干，包装。
其中，双螺杆的螺杆组合如图2所示，螺杆转速为300rpm，挤出机温度为250℃。
上述的免喷涂PC/PBT合金材料可以应用在家电、汽车、办公用品、电子电器领域中。
下面通过实施例对本申请进行进一步说明，但本申请并不限于这些实施例。
在下述实施例中，各组分的原料来源如表1所示。
表1
组分 来源
PC 乐天化学的PC-1220
铝粉 德国默克铝银粉
铜粉 德国默克的铜粉
二氧化硅涂覆珠光粉 德国默克的珠光粉
铝银条 上海劲乘新材料的铝银条PE0601
加工助剂 美国龙沙的pets
PBT 中国石化仪征化纤有限责任公司的PBTWX321A
相容剂 罗门哈斯MBSEXL2620
抗氧剂 雅宝化工的抗氧剂AT-10和抗氧剂AT-168
在制备免喷涂PC/PBT合金材料前，先将PC特殊效果粉母粒(B)制备好，PC特殊效果粉母粒(B)的制备方法如下：
取料，称取18-90重量份的PC、5-80重量份的特殊效果粉或颗粒和0.1-1重量份的加工助剂，且特殊效果粉或颗粒占母粒的重量百分比含量为5-80wt％，优选5-50wt％；
混合造粒，将PC、特殊效果粉(或颗粒)以及加工助剂通过混料机混合均匀，加入到双螺杆中进行混炼，挤出料条经过水槽冷却，冷却水温度为15-20℃，通过切粒机切粒，切粒机转速为200-500rpm，烘干机烘干，包装。
在具体的实施例方式中，PC特殊效果粉母粒(B)中各组分的含量如表2所示。
表2
Figure BDA0002386092560000061
Figure BDA0002386092560000071
制备好PC特殊效果粉母粒(B)后，即可制备免喷涂PC/PBT合金材料，其制备方法如下：
取料，称取40-60重量份的PC(A1)、10-50重量份的PBT(A2)、1-20重量份的PC特殊效果粉母粒(B)、1-15重量份的相容剂(C)、0.1-1重量份的抗氧剂(D)和0.1-1重量份的加工助剂(E)；
混合造粒，将PC、PBT、PC特殊效果粉母粒、相容剂、抗氧剂和加工助剂通过混料机混合均匀，将得到的混合物加入双螺杆挤出机中混炼，挤出料条经过水槽冷却，冷却水温度为15-20℃，通过切粒机切粒，切粒机转速为400-900rpm，烘干机烘干，包装。
在具体的实施例方式中，免喷涂PC/PBT合金材料中各组分的含量如表3所示。
表3
Figure BDA0002386092560000072
为了体现本申请技术方案的技术效果，本申请还列举了传统免喷涂材料为对比例与实施例1-12进行比较，传统免喷涂材料的制备方法如下：
取料，按比例称取树脂、特殊效果粉、相容剂、抗氧剂和加工助剂；
混料挤出，将树脂、特殊效果粉、相容剂、抗氧剂、加工助剂置入高速混合机混合均匀；将得到的混合物置入双螺杆挤出机中混炼，冷却后切粒、包装，即可。
对比例的各组分配比如表4所示。
表4
Figure BDA0002386092560000081
下面对实施例1-12和对比例1-6制得的免喷涂材料进行测试，测试方法如下：
鱼眼个数：观察60mm*90mm的样板，记录样板表面的鱼眼个数；
流痕：观察制得的产品表面，不存在流痕的记“-”号，存在流痕的记“+”号，流痕越多“+”号越多；
熔接线：观察制得的产品表面，不存在熔接线的记“-”号，存在熔接线的记“о”号，熔接线越多“о”号越多；
热变形温度(℃)：在0.45MPa的压力条件下，基于ISO 75-2进行测定。
测试结果如表5所示。
表5
Figure BDA0002386092560000082
Figure BDA0002386092560000091
由上表5中的结果对比可以看出，在保证其他组分和含量基本相同的情况下，实施例1-12采用PC包覆特殊效果粉和基体树脂混合，对比例1-6中将特殊效果粉直接加入到基体树脂中，比较实施例1-12和对比例1-6，发现用PC包覆金属粉和珠光粉或者颗粒与基体树脂混合所得的制品表面基本无流痕、鱼眼，熔接线较轻，且有更好的美学效果。再者对比例4-6采用的是PP、ABS、PC/ABS为基体树脂，比较实施例1-12和对比例4-6，热变形温度要高于100度，大大拓展了免喷涂材料的应用领域。
尽管上面对本申请说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本申请，但是本申请不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本申请精神和范围内，一切利用本申请构思的申请创造均在保护之列。

Claims (13)

1.一种免喷涂PC/PBT合金材料，其特征在于，按重量份数计，包括：
Figure FDA0002386092550000011
其中，所述的PC特殊效果粉母粒，按重量份数计，包括：
PC 18-90份；
特殊效果粉或颗粒 5-80份；
加工助剂 0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料，其中，所述的PC的相对密度为1.2g/cm3，熔融温度为220-240℃的熔融指数为3-50g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料，其中，所述的PBT的特性粘度为0.8-1.2Dl/g。
4.根据权利要求1所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料，其中，所述的相容剂选自MBS、SBS接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐、SMA或丙烯酸酯共聚物的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料，其中，所述的加工助剂为硅酮类润滑剂、酰胺类润滑剂、硬脂酸类润滑剂、聚烯烃类润滑剂或酯类润滑剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料，其中，所述的抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫代二丙烯酸酯类或硫醇类抗氧剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料，其中，所述的特殊效果粉或颗粒包括金属粉或珠光粉中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料，其中，所述的铝粉中Al元素的含量不少于60wt％，其粒径为3-200um。
9.根据权利要求7所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料，其中，所述的铜粉中Cu元素含量不少于60wt％，其粒径为3-200um。
10.根据权利要求7所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料，其中，所述的珠光粉是由一种或数种金属氧化物薄层包覆云母构成，所述的金属氧化物为氧化铝、二氧化锡、二氧化钛、氧化铁、氧化锑或氧化锌的一种或多种；所述珠光粉的粒径为5-500um。
11.一种用于制备权利要求1-10所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备PC特殊效果粉母粒：
取料，按比例称取PC、特殊效果粉或颗粒和加工助剂；
混合造粒，将PC、特殊效果粉(或颗粒)以及加工助剂通过混料机混合均匀，加入到双螺杆中进行混炼，挤出料条经过水槽冷却，冷却水温度为15-20℃，通过切粒机切粒，切粒机转速为200-500rpm，烘干机烘干，包装；
制备免喷涂PC/PBT合金材料：
取料，按比例称取PC、PBT、PC特殊效果粉母粒、相容剂、抗氧剂和加工助剂；
混合造粒，将PC、PBT、PC特殊效果粉母粒、相容剂、抗氧剂和加工助剂通过混料机混合均匀，将得到的混合物加入双螺杆挤出机中混炼，挤出料条经过水槽冷却，冷却水温度为15-20℃，通过切粒机切粒，切粒机转速为400-900rpm，烘干机烘干，包装。
12.根据权利要求11所述的一种免喷涂PC/PBT合金材料的制备方法，其中，在所述制备PC特殊效果粉母粒步骤中，所述挤出机转速为200-600rpm，挤出温度为240-280℃。
13.一种由权利要求1-13任一所述的免喷涂PC/PBT合金材料在家电、汽车、办公用品、电子电器领域中的应用。
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