CN113861650A - 一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用，包括组分：聚碳酸酯62份~94份；高表面能助剂1份~10份。本发明经研究意外的发现，将聚碳酸酯组合物的酸值控制在0.18%~0.9%范围内，可以明显提高聚碳酸酯组合物与金属界面的粘结力，且具有较好的耐热效果，进一步拓宽了金属与聚碳酸酯复合产品的应用，特别适用于手机和电视机材料。

Description

一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。

背景技术

聚碳酸酯(PC) 是性能优异的工程塑料，具有良好的综合性能，机械强度高、耐冲击韧性好、尺寸稳定、耐热较好、电绝缘性好，在家电、数码产品、IT产品等等领域具有广泛的应用。随着电视机轻薄化和美学要求提升，相应的塑料材料不仅要具备良好的力学性能、更高耐热性和流动性，还要求具有与金属良好的粘结性能，以满足大尺寸无边框电视需求。但是聚碳酸酯材料表面没有活性基团，表面能低，与金属物质相容性差，且与金属线性膨胀系数存在较大差异，难以润湿，因此两者界面相互作用弱，导致附着或粘接力差，随着使用时间的累积，塑料与金属间由于冷热收缩不均而不断积累起来的应力，很容易脱粘，限制了金属和聚碳酸酯复合产品的应用。

如何提高金属与塑料界面间作用力，以及如何持久保持相互作用力是关键问题。国内外对材料粘接的研究主要集中三个方面，一是通过对被粘接材料或金属的表面处理增加彼此粘接性；二是利用增加中间粘合层提高塑料与钢板的粘附性；三是通过添加活性物质对材料本体改性提高粘接性。

本发明经研究意外的发现，将聚碳酸酯组合物的酸值控制在特定范围内，可以明显提高聚碳酸酯组合物与金属界面的粘结力，且具有较好的耐热效果。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的首要目的是提供一种聚碳酸酯组合物，与金属界面粘结力高，且耐热性能好。

本发明的另一目的是提供上述聚碳酸酯组合物的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种聚碳酸酯组合物，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

聚碳酸酯 62份~94份；

高表面能助剂 1份~10份。

本发明通过研究发现，将聚碳酸酯组合物的酸值控制在0.18%~0.9%范围内，可以提高聚碳酸酯材料的表面张力，进而提高其与金属物质的相容性，因此能明显提高聚碳酸酯组合物与金属界面的粘结力，且具有较好的耐热效果。若聚碳酸酯组合物的酸值较低，则表面张力低，与金属界面的粘结性能差；若聚碳酸酯组合物的酸值较高，则由于交联或过量反应导致表面张力下降，反而不利于粘接，且过高的酸值会导致耐热性能下降。优选的，所述聚碳酸酯组合物的酸值为0.4%~0.75%。所述酸值根据ASTM 974方法测定。

本发明通过加入特定种类的高表面能助剂，同时控制高表面能助剂的加入量来控制聚碳酸酯组合物的酸值，使聚碳酸酯组合物的酸值控制在0.18%~0.9%范围内，从而得到的聚碳酸酯组合物与金属界面粘结力高，且耐热性能好。

优选的，所述高表面能助剂选自含有氧化聚乙烯、马来酸酐聚合物或丙烯酸共聚物结构的不饱和聚合物中的一种或几种混合；具体选自氧化聚乙烯蜡、马来酸酐接枝PS、马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝ABS、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中的一种或几种混合。

所述的聚碳酸酯选自芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯、硅氧烷共聚碳酸酯中的一种或几种的混合，优选为粘均分子量13000~40000的芳香族聚碳酸酯；其中，粘均分子量是通过使用二氯甲烷作为溶剂在测试温度为25℃的溶液粘度计算出来的。当粘均分子量在上述范围内，机械强度良好并且能保持优异的成型性，更优选为粘均分子量16000~28000的芳香族聚碳酸酯。

本发明所述的聚碳酸酯可以采用光气法或酯交换法制备得到，也可以通过市购方式获得。

根据实际性能需要，本发明所述的聚碳酸酯组合物还包括0~30份的增强填料、0~20份的其它助剂。

所述增强填料选自玻璃纤维、滑石粉、硅灰石、高岭土、硅粉中的一种或几种。

所述其它助剂选自稳定剂、阻燃剂、抗滴落剂、润滑剂、脱模剂、增塑剂、着色剂中的一种或几种。

合适的稳定剂包括有机亚磷酸酯，如亚磷酸三苯酯，亚磷酸三-（2,6-二甲基苯基）酯，亚磷酸三-壬基苯基酯，二甲基苯膦酸酯，磷酸三甲酯等，季戊四醇双磷酸酯（如双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯），有机亚磷酸酯，烷基化的一元酚或者多元酚，多元酚和二烯的烷基化反应产物，对甲酚或者二环戊二烯的丁基化反应产物，烷基化的氢醌类，羟基化的硫代二苯基醚类，亚烷基-双酚，苄基化合物，多元醇酯类，苯并***类，二苯甲酮类的一种或者多种组合。

合适的阻燃剂选自卤系阻燃剂或无卤阻燃剂；所述卤系阻燃剂选自溴化聚苯乙烯、溴化聚苯醚、溴化双酚A型环氧树脂、溴化苯乙烯-马来酸酐共聚物、溴化环氧树脂、溴化苯氧基树脂、十溴二苯醚、十溴代联苯、溴化聚碳酸酯、全溴三环十五烷或溴化芳香族交联聚合物的一种或几种，优选为溴化聚苯乙烯；所述无卤阻燃剂选自含氮阻燃剂、含磷阻燃剂或含氮和磷的阻燃剂中的一种或几种。

合适的抗滴落剂为氟化聚烯烃，如聚四氟乙烯。

所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺EBS、芥酸酰胺、硬脂酸锌、硅油、PETS中的一种或者两种及以上的混合物。

合适的脱模剂包括硬脂酸金属盐类，硬脂酸烷基酯类，硬脂酸季戊四醇酯类，石蜡，褐煤蜡等。

合适的增塑剂为邻苯二甲酸酯。

合适的着色剂包括各种颜料、染料，如炭黑等。

本发明还提供了上述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括以下步骤：按照配比，将各组分在高混机中混合均匀，高混机的转速为450转/分钟~500转/分钟，加入到双螺杆挤出机中，在240℃~260℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥得到聚碳酸酯组合物。

本发明还提供了上述聚碳酸酯组合物在手机或电视机中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明经研究意外的发现，将聚碳酸酯组合物的酸值控制在0.18%~0.9%范围内，可以明显提高聚碳酸酯组合物与金属界面的粘结力，且具有较好的耐热效果，进一步拓宽了金属与聚碳酸酯复合产品的应用，特别适用于手机和电视机材料。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：

聚碳酸酯PC：芳香族聚碳酸酯，PC 1300 10 NP，LG化学，粘均分子量25000；

玻璃纤维：PPG工业公司；

高表面能助剂1：马来酸酐接枝PS，HW-320，厂家为HUAWEN；

高表面能助剂2：马来酸酐接枝PS，SMA 1000，厂家为CRY VALLRY；

高表面能助剂3：氧化聚乙烯蜡，W140，厂家CRY VALLRY；

高表面能助剂4：乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，4170，厂家dupont。

各性能的测试标准或方法：

（1）酸值的测试方法：根据ASTM 974方法测定；

（2）表面张力的测定方法：

按照表1比例配制各级别的溶液：量取一定体积的无水乙醇置于100mL容量瓶中，用纯水定容至100mL；测试表面张力。

判定标准：涂覆1cm*1cm区域，3秒内不收缩则判定为该级别的表面张力，如果3秒内收缩，则采用下一级别涂覆。连续测三次都通过则确定级别表面张力。

表1：

级别	水体积含量（%）	ETOH体积含量（%）	表面张力（Dynes/cm）
				1	0.0	100.0	22.3
2	2.5	97.5	22.8
				3	10.5	89.5	24.2
4	19.0	81.0	26.1
				5	26.5	73.5	27.5
6	35.0	65.0	29.5
				7	42.5	57.5	31.5
8	48.5	51.5	330
				9	54.0	46.0	34.7
10	59.0	41.0	36.9
				11	63.5	36.5	39.3
12	67.5	32.5	42.5
				13	71.5	28.5	48.0
14	74.7	25.3	48.8
				15	78.0	22.0	51.7
16	80.3	19.7	53.7
				17	83.0	17.0	56.0
18	87.0	13.0	59.5
				19	90.7	9.3	62.7
20	93.7	6.3	65.7
				21	96.5	3.5	68.7
22	99.0	1.0	71.0
				23	100.0	0.0	72.0

（3）耐热参数K的测试方法：在90℃测试拉伸强度记为δ，23℃的拉伸强度记为δ₀，耐热参数K，K=δ/δ₀；K大于0.5判定为OK。

实施例和对比例聚碳酸酯组合物的制备：

按照表2配比，将各组分在高混机中混合均匀，高混机的转速为450转/分钟~500转/分钟，加入到双螺杆挤出机中，在240℃~260℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥得到聚碳酸酯组合物。

表2：各实施例及对比例中各组份的具体配比（按重量份计）和性能测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	对比例1	对比例2
										聚碳酸酯PC	78	78	78	62	62	85	94	78	78
玻璃纤维	20	20	20	25	25	15	10	20	20
										高表面能助剂1	5		1.5						15
高表面能助剂2		5					1
										高表面能助剂3				5.5	7
高表面能助剂4						2
										酸值%	0.45	0.72	0.18	0.60	0.87	0.28	0.36	0	1.3
表面张力Dynes/cm	39.3	48.0	39.3	42.5	39.3	42.5	42.5	36.9	36.9
										耐热参数K	0.76	0.78	0.63	0.80	0.77	0.71	0.61	0.37	0.52

由实施例和对比例的比较可以看出：将聚碳酸酯组合物中的酸值控制在0.18%~0.9%的范围内，可以提高聚碳酸酯组合物的表面张力，从而使聚碳酸酯组合物与金属界面具有较强的粘结力，且具有较好的耐热效果。

对比例1中，当聚碳酸酯组合物中的酸值为0时，聚碳酸酯的表面张力低，耐热性能差。

对比例2中，当聚碳酸酯组合物中的酸值过高时，由于交联或过量反应导致表面张力下降，不利于与金属粘接，且过高的酸值会导致耐热性能下降。

Claims (9)

1.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

聚碳酸酯 62份~94份；

高表面能助剂 1份~10份。

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯组合物中酸值为0.18%~0.9%；优选为0.4%~0.75%；所述酸值根据ASTM 974方法测定。

3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述高表面能助剂选自含有氧化聚乙烯、马来酸酐聚合物或丙烯酸共聚物结构的不饱和聚合物中的一种或几种混合。

4.根据权利要求3所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述高表面能助剂选自氧化聚乙烯蜡、马来酸酐接枝PS、马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝ABS、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中的一种或几种混合。

5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的聚碳酸酯选自芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯、硅氧烷共聚碳酸酯中的一种或几种的混合，优选为粘均分子量13000~40000的芳香族聚碳酸酯，更优选为粘均分子量16000~28000的芳香族聚碳酸酯。

6.根据权利要求1~5任一项所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，按重量份计，所述聚碳酸酯组合物还包括0~30份的增强填料、0~20份的其它助剂。

7.根据权利要求6所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述增强填料选自玻璃纤维、滑石粉、硅灰石、高岭土、硅粉中的一种或几种；所述其它助剂选自稳定剂、阻燃剂、抗滴落剂、润滑剂、脱模剂、增塑剂、着色剂的一种或几种。

8.根据权利要求1~7任一项所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照配比，将各组分在高混机中混合均匀，高混机的转速为450转/分钟~500转/分钟，加入到双螺杆挤出机中，在240℃~260℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥得到聚碳酸酯组合物。

9.根据权利要求1~7任一项所述的聚碳酸酯组合物在手机或电视机中的应用。