CN114621574B - 一种聚碳酸酯合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚碳酸酯合金材料，按重量份数计，包括组分：聚碳酸酯树脂42‑65份；苯乙烯类树脂30‑55份；氢化苯乙烯‑乙烯/丁烯嵌段共聚树脂3‑8份；电磁屏蔽母粒8‑16份；助剂0‑2份。本发明通过在聚碳酸酯和苯乙烯类树脂材料体系中，通过采用以PC为基材含多壁碳纳米管组分的电磁屏蔽母粒，同时加入氢化苯乙烯‑乙烯/丁烯嵌段共聚树脂，能够实现多壁碳纳米管在材料体系中有效的分散和协调，同时材料体系能够形成更加稳定、连贯的“海‑岛”结构，从而使材料兼具优异的电磁屏蔽特性和降噪特性，特别能够满足目前汽车行业对高阻尼电磁屏蔽材料的使用需求，进一步拓宽了聚碳酸酯材料在汽车领域的应用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯（PC）具有优异的耐热性、高强度以及耐冲击性能，且尺寸稳定，属于一种用途非常广泛的工程塑料，广泛用于汽车工业、电子电器工业、轻工家电、纺织和建筑等行业。随着汽车工业的发展，汽车电控技术得到了极大的进步，在汽车中使用的电子设备越来越多，且由于电子设备功率的增加和频率的提升，汽车在运行过程中所处的电磁环境也日益复杂，产生了更为严重的电磁干扰现象，针对此问题，目前主要是采用电磁屏蔽材料加以解决。另一方面，汽车行业对材料的降噪性能也有很高的关注度，车内的噪音主要来源于车内联合部件的挤压以及部件间的摩擦，车内噪音较大会直接影响到驾驶员和乘客的身心健康，甚至会影响到驾驶的安全性。近年来，汽车行业对减振降噪、电磁屏蔽材料的需求越来越大、要求越来高。因此，开发一种能够兼具电磁屏蔽和降噪特性的材料在汽车行业具有很高的应用价值和意义。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种兼具优异的电磁屏蔽特性和降噪特性的聚碳酸酯合金材料。
本发明的另一目的在于提供上述聚碳酸酯合金材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚碳酸酯合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂 42-65份；
苯乙烯类树脂 30-55份；
氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂 3-8份；
电磁屏蔽母粒 8-16份；
助剂 0-2份。
本发明所述的电磁屏蔽母粒为以PC为基材，添加14-20wt% 多壁碳纳米管的PC母粒。所述电磁屏蔽母粒与本发明的聚碳酸酯合金材料基体树脂一致。
本发明采用以PC为基材添加多壁碳纳米管的电磁屏蔽母粒，其与聚碳酸酯由于基体树脂一致具有很好的相容性，而加入的氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂，与苯乙烯类树脂能够很好的融合，同时能与聚碳酸酯链段之间形成很强的氢键结合，从而大大提升了电磁屏蔽母粒在材料体系内的分散性，使多壁碳纳米管在材料体系中有效的分散和协调，在体系表面形成稳定的电路通路，显著提高材料的电磁屏蔽特性；且由于氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂的作用，材料体系形成更加稳定、连贯的“海-岛”结构，大大提升其对外界能量的吸收和内部消散，从而达到优异的降噪效果。
优选的，所述氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂中苯乙烯含量为30-40wt%；更优选的，所述氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂中苯乙烯含量为31-34wt%。
本发明所述的聚碳酸酯树脂可采用行业内的光气法或酯交换法制备得到，也可以通过市购方式获得。
优选的，所述聚碳酸酯树脂在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为8-15g/10min；更优选的，所述聚碳酸酯树脂在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为9-11g/10min。所述熔融指数参照标准ISO 1133-1-2011测试。
本发明所述的苯乙烯类树脂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯树脂或丙烯腈-三元乙丙橡胶-苯乙烯树脂中的任意一种或几种。优选的，所述苯乙烯类树脂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂。
优选的，所述苯乙烯类树脂在220℃、10kg条件下的熔融指数为15-25 g/10min；更优选的，所述苯乙烯类树脂在220℃、10kg条件下的熔融指数为18-22 g/10min。所述熔融指数参照标准ISO 1133-1-2011测试。
本发明所述助剂选自抗氧剂、光稳定剂、润滑剂或色粉中的任意一种或几种。
合适的抗氧剂可选自受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的任意一种或几种；合适的光稳定剂为苯并***类UV吸收剂；合适的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯；合适的色粉为导电炭黑。
本发明对于各类助剂的种类和来源没有特别要求，技术人员可以根据实际情况需求选择添加。
本发明还提供上述聚碳酸酯合金材料的制备方法，包括以下步骤：
按照配比，将各组分混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出造粒，制备得到聚碳酸酯合金材料；其中，熔融温度为220-250℃。
本发明还提供上述聚碳酸酯合金材料在汽车领域中的应用。具体的，可用于自动巡航车标、天线盒等方面。
本发明具有如下有益效果：
本发明在聚碳酸酯和苯乙烯类树脂材料体系中，通过采用以PC为基材含多壁碳纳米管组分的电磁屏蔽母粒，同时加入氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂，制备得到的聚碳酸酯合金材料，兼具优异的电磁屏蔽特性和降噪特性，特别能够满足目前汽车行业对高阻尼电磁屏蔽材料的使用需求，进一步拓宽了聚碳酸酯材料在汽车领域的应用。
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。
对本发明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：
聚碳酸酯树脂1：在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为10g/10min，三菱的PC S-2000F；
聚碳酸酯树脂2：在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为14g/10min，山东鲁西的LXZY1615T-11；
苯乙烯类树脂1：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂，在220℃、10kg条件下的熔融指数为20g/10min，高桥石化的ABS 8434；
苯乙烯类树脂2：丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯树脂，在220℃、10kg条件下的熔融指数为20g/10min，LG的LI918；
苯乙烯类树脂3：丙烯腈-三元乙丙橡胶-苯乙烯树脂，在220℃、10kg条件下的熔融指数为20g/10min，广州金发的AES-K300；
苯乙烯类树脂4：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂，在220℃、10kg条件下的熔融指数为25g/10min，吉林石化的ABS 0215；
氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂1：李长荣化学，牌号SEBS 9552，苯乙烯含量33%；
氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂2：李长荣化学，牌号SEBS 9558，苯乙烯含量40%；
氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂3：李长荣化学，牌号SEBS 9543，苯乙烯含量20%；
ABS-g- GMA：自制；
电磁屏蔽母粒1：山东大展，PC C1508，多壁碳纳米管含量 15wt%；
电磁屏蔽母粒2：上海纳塑合金，PC NS109，多壁碳纳米管含量 15wt%；
电磁屏蔽母粒3：山东大展定制，PC C1520，多壁碳纳米管含量20wt%；
电磁屏蔽母粒4：山东大展，PC C1505，多壁碳纳米管含量5wt%；
电磁屏蔽母粒5：山东大展定制，PC C1530多壁碳纳米管含量30wt%；
多壁碳纳米管：sigmaaldrich，MWNT；
助剂1：抗氧剂，受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂PEP-36的1:1混合物，市购；
助剂2：光稳定剂，苯并***类UV吸收剂，市购；
助剂3：润滑剂，季戊四醇硬脂酸酯，市购；
本发明实施例和对比例采用的助剂来源相同。
实施例和对比例的聚碳酸酯合金材料的制备方法：
按照表1配比，将各组分混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出造粒，制备得到聚碳酸酯合金材料；其中，主机筒各段控制温度（从加料口至机头出口）分别为220℃、235℃、245℃、250℃、245℃。
相关性能测试方法：
（1）电磁屏蔽效果评价：屏蔽体的有效性用屏蔽效能来度量。屏蔽效能参照标准GJB 6190-2008进行测试；
表1：电磁屏蔽效能评价（通常，工业应用标准为30-60dB，军用标准为60-120dB）
| 屏蔽效能 | <10 dB | 10~30 dB | 30~60 dB | 60~90 dB | >90 dB |
| 屏蔽效果 | 无（差） | 较差 | 中等 | 良好 | 优 |
（2）噪音危险值评价：按照德国汽车工业协会标准VDA 230-206-2005进行测试，噪音危险值分10段，1-3为低风险，4-5为灰色区域，6-10为高风险。
表2：实施例1-10各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果
| 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 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | |
| 聚碳酸酯树脂1 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 42 | 65 | 50 | |
| 聚碳酸酯树脂2 | 50 | |||||||||
| 苯乙烯类树脂1 | 45 | 45 | 45 | 45 | 55 | 30 | 45 | |||
| 苯乙烯类树脂2 | 45 | |||||||||
| 苯乙烯类树脂3 | 45 | |||||||||
| 苯乙烯类树脂4 | 45 | |||||||||
| 氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂1 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 8 | 3 | 5 | ||
| 氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂2 | 5 | |||||||||
| 氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂3 | 5 | |||||||||
| 电磁屏蔽母粒1 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | ||
| 电磁屏蔽母粒2 | 15 | |||||||||
| 电磁屏蔽母粒3 | 8 | |||||||||
| 抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | / |
| 光稳定剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | / |
| 润滑剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | / |
| 噪音危险值 | 2 | 3 | 3 | 3 | 4 | 4 | 5 | 3 | 4 | 2 |
| 屏蔽效能/dB | 72 | 69 | 69 | 68 | 65 | 66 | 63 | 68 | 62 | 61 |
表3：对比例1-10各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | 对比例6 | 对比例7 | 对比例8 | 对比例9 | 对比例10 | |
| 聚碳酸酯树脂1 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 60.2 |
| 苯乙烯类树脂1 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 |
| 氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂1 | 12 | 1 | / | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| ABS-g-GMA | 5 | |||||||||
| 电磁屏蔽母粒1 | 12 | 12 | 12 | 12 | 25 | 2 | / | |||
| 电磁屏蔽母粒4 | 12 | |||||||||
| 电磁屏蔽母粒5 | 12 | |||||||||
| 多壁碳纳米管 | 1.8 | |||||||||
| 抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 光稳定剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 润滑剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 噪音危险值 | 7 | 6 | 7 | 8 | 5 | 8 | 8 | 5 | 5 | 6 |
| 屏蔽效能/ dB | 53 | 55 | 59 | 55 | 37 | 60 | 62 | 32 | 18 | 51 |
由上述实施例和对比例看出，本发明在聚碳酸酯和苯乙烯类树脂材料体系中，通过采用以PC为基材含多壁碳纳米管组分的电磁屏蔽母粒，同时加入氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂，能够显著提高材料的电磁屏蔽特性和降噪特性。
对比例1，采用ABS-g-GMA代替氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂，不具有很好的降噪和电磁屏蔽效果；
对比例2，氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂添加过量，反而使降噪和电磁屏蔽效果变差；
对比例3/4，氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂添加过少，或者不添加氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂，材料的噪音危险值高，且屏蔽效能较低；
对比例7，电磁屏蔽母粒添加过量，虽然具有较高的屏蔽效能，然而材料的噪音危险值高达8，降噪性能差；
对比例8/9，电磁屏蔽母粒添加过少或者不添加电磁屏蔽母粒，材料屏蔽效能差；
对比例10，直接添加多壁碳纳米管，电磁屏蔽效果和降噪较果均较差。
Claims (12)
1.一种聚碳酸酯合金材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂 42-65份；
苯乙烯类树脂 30-55份；
氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂 3-8份；
电磁屏蔽母粒 8-16份；
助剂 0-2份；
所述电磁屏蔽母粒为以PC为基材，添加14-20wt%多壁碳纳米管的PC母粒。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂中苯乙烯含量为30-40wt%。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述氢化苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚树脂中苯乙烯含量为31-34wt%。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为8-15g/10min。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为9-11g/10min。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述苯乙烯类树脂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯树脂或丙烯腈-三元乙丙橡胶-苯乙烯树脂中的任意一种或几种。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述苯乙烯类树脂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂。
8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述苯乙烯类树脂在220℃、10kg条件下的熔融指数为15-25 g/10min。
9.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述苯乙烯类树脂在220℃、10kg条件下的熔融指数为18-22 g/10min。
10.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述助剂选自抗氧剂、光稳定剂、润滑剂或色粉中的任意一种或几种。
11.根据权利要求1-10任一项所述的聚碳酸酯合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照配比，将各组分混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出造粒，制备得到聚碳酸酯合金材料；其中，熔融温度为220-250℃。
12.根据权利要求1-10任一项所述的聚碳酸酯合金材料在汽车领域中的应用。
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| GR01 | Patent grant | ||
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