CN118165493A - Pc/psu/pla耐热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了PC/PSU/PLA耐热材料及其制备方法。本发明方法采用两步法：第一步，将聚砜树脂与相容剂混合均匀后送入双螺杆挤出机中，经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，磨成10～50目粉末；第二步，将聚碳酸酯树脂、聚乳酸树脂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂，以及制得的粉末送入双螺杆挤出机中，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。本发明解决了PSU材料与PC及PLA材料难相容缺点，提高PC/PLA合金的耐热性能，同时材料保留的PLA材料的硬度，提高了PC材料的耐划伤性能。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别是热塑性高分子材料改性技术领域，具体涉及一种PC/PSU/PLA耐热材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯PC具有较为优良的综合性能，透明度高，着色力强，使用温度区间大，抗冲击能力强，阻燃性能优越，材料不易老化，对人体没有危害，目前开关面板/充电器外壳/OA办公产品塑件部分主流都是PC材料。而PC材料本身容易开裂，表面硬度低容易划伤。PLA材料是新型的生物基及可再生生物降解材料，表面硬度高，但是材料脆性大容易降解，很难直接使用。使用PC/PLA合金材料可以极大的提高材料的表面硬度，但是普通PC/PLA合金耐温差，冲击低很难直接使用。而加入增韧剂可以极大提升PC/PLA合金的冲击性能。
申请号为201810554166.6的发明专利申请公开了一种高耐热高韧性的PC/PLA合金材料及其制备方法，该合金材料按重量份数计由以下原料制成：聚乳酸树脂10-60份，聚碳酸酯树脂30-90，相容剂0-20份，增韧剂0-20份，其他助剂0-5份。以上述成本比各取原料混合均匀，经螺杆挤出机挤出、造粒，得到高耐热高韧性的PC/PLA合金材料。
申请号为201910219584.4的发明专利申请公开了一种高冲击PC/PLA合金材料。该高冲击PC/PLA合金材料包括53～88.9质量份的聚碳酸酯、10～35质量份的聚乳酸、0.2～2质量份的扩链剂及1～5质量份的相容剂。该合金材料综合了PC和PLA各自的优良性能，具备高冲击性能。
申请号为201710857295.8的发明专利申请公开了一种PC/PET/PLA三元改性材料及其制备方法，该材料由以下重量百分份的各组分制备：PC 30-60份，PET20-40份，PLA20-40份，MBS5-10份，PTW3-6份，抗氧剂10100-0.5份，抗氧剂-1680.2-0.8份，PETS 0.3-0.8份。该方法将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乳酸作为三种主要原料进行混合，同时添加合理的增韧剂，耐化学性好，耐应力开裂、耐热性改善，能够保证足够的透明度。
专利号为201210475523.2的发明专利公开了一种塑料合金，由聚碳酸酯PC、ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)、聚乳酸PLA、相容剂和其它助剂组成，兼具了PC、ABS、PLA各自的特点，利用其中两种材料特点弥补另一种材料性能上的缺陷，易于加工、耐热好、力学性能好、耐溶剂、易于印刷。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种PC/PSU/PLA耐热材料。
本发明的材料包括以下重量百分份的组分：
PC(聚碳酸酯)42～60份，PLA(聚乳酸)20～40份，PSU(聚砜)10～20份，相容剂2～5份，增韧剂3～4份，抗氧剂0.2～0.5份，润滑剂0.2～0.5份。
所述的聚碳酸酯的粘度为中粘，熔融指数为10～20(300℃/1.2kg)；
所述的聚乳酸为聚丙交酯，光学纯度大于等于98％，熔融指数为5～15(210℃/2.16kg)；
所述的聚砜为双酚A型聚砜PSU；
所述的相容剂为SMA树脂(苯乙烯马来酸酐共聚物)，IP树脂(苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺、马来酸酐的共聚物)，马来酸酐接枝POE中的一种或多种；
所述的增韧剂为MBS，GMA，ACR中的一种或多种；
所述的抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](抗氧剂245)、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂618)中的一种或多种；
所述的润滑剂为石蜡(PE蜡)或季戊四醇硬脂酸酯(PETS)。
本发明的另一目的是提供PC/PSU/PLA耐热材料的制备方法。本发明采用两步法，具体是：
步骤(1)将10～20份的聚砜树脂与2～5份的相容剂在搅拌机中充分混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由下料端到出料端至少包括六段温区，第一段温区温度为250℃～270℃、第二段温区温度为280℃～300℃、第三段温区温度为300℃～320℃、第四段温区温度为300℃～320℃、第五段温区温度为250℃～270℃、第六段温区温度为250℃～270℃，中间混合段温度要达到300℃才有利于材料的混合，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，成品粒子经磨粉机磨成10～50目粉末；
步骤(2)将42～60份的聚碳酸酯树脂、20～40份的聚乳酸树脂、3～4份的增韧剂，0.3～0.5份的抗氧剂、0.2～0.5份的润滑剂，以及步骤(1)制得的粉末送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由下料端到出料端至少包括六段温区，第一段温区温度为230℃～250℃、第二段温区温度为280℃～300℃、第三段温区温度为280℃～300℃、第四段温区温度为280℃～300℃、第五段温区温度为240℃～260℃、第六段温区温度为230℃～250℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。
本发明解决了PSU材料与PC及PLA材料难相容缺点，通过两步法造粒，并增加磨粉处理提高了PSU材料与PC及PLA材料的相容性。耐高温PSU的加入可以极大提高PC/PLA合金的耐热性能，同时材料保留的PLA材料的硬度，提高了PC材料的耐划伤性能，在小家电等外观要求高的领域有了更广阔的应用前景。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，其中的份数均为重量份，实施例中的材料均为市场购买。其中，聚碳酸酯的粘度为中粘，熔融指数为10～20(300℃/1.2kg)；聚丙交酯的光学纯度大于等于98％；双酚A型聚砜PSU采用巴斯夫产品。
实施例1.
步骤(1)将14份双酚A型聚砜PSU与2.5份SMA树脂在搅拌机中充分混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为260℃-280℃-300℃-300℃-260℃-260℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，成品粒子经磨粉机磨成20目粉末。
步骤(2)将50份熔融指数为10(300℃/1.2kg)的聚碳酸酯、30份熔融指数为15(210℃/2.16kg)的聚丙交酯、1份增韧剂MBS、1份增韧剂GMA、1份增韧剂ACR、0.1份的抗氧剂245、0.1份抗氧剂168、0.3份的PE蜡，以及步骤(1)制得的粉末送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为240℃-280℃-280℃-280℃-250℃-240℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。
实施例2.
步骤(1)将10份双酚A型聚砜PSU与4份IP树脂在搅拌机中充分混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为250℃-285℃-310℃-310℃-250℃-250℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，成品粒子经磨粉机磨成30目粉末。
步骤(2)将42份熔融指数为20(300℃/1.2kg)的聚碳酸酯、40份熔融指数为10(210℃/2.16kg)的聚丙交酯、3.3份的增韧剂MBS、0.2份的抗氧剂245、0.3份的抗氧剂168、0.3份的PE蜡，以及步骤(1)制得的粉末送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为250℃-300℃-300℃-300℃-260℃-280℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。
实施例3.
步骤(1)将20份双酚A型聚砜PSU与5份马来酸酐接枝POE在搅拌机中充分混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为270℃-300℃-320℃-320℃-270℃-270℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，成品粒子经磨粉机磨成20目粉末。
步骤(2)将46份熔融指数为15(300℃/1.2kg)的聚碳酸酯、25份熔融指数为10(210℃/2.16kg)的聚丙交酯、3.2份的增韧剂GMA、0.2份的抗氧剂1010、0.3份的抗氧剂168、0.3份的PETS，以及步骤(1)制得的粉末送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为230℃-280℃-280℃-280℃-240℃-230℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。
实施例4.
步骤(1)将13份双酚A型聚砜PSU与1份SMA树脂、1份IP树脂在搅拌机中充分混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为265℃-290℃-310℃-310℃-270℃-270℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，成品粒子经磨粉机磨成10目粉末。
步骤(2)将60份的熔融指数为10(300℃/1.2kg)的聚碳酸酯、20份熔融指数为10(210℃/2.16kg)的聚丙交酯、4份的增韧剂ACR、0.3份的618、0.2抗氧剂1010、0.5份的PETS，以及步骤(1)制得的粉末送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为240℃-290℃-290℃-290℃-255℃-240℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。
实施例5.
步骤(1)将18份双酚A型聚砜PSU与1份SMA树脂、1份IP树脂、1份马来酸酐接枝POE在搅拌机中充分混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为255℃-280℃-295℃-300℃-265℃-265℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，成品粒子经磨粉机磨成40目粉末。
步骤(2)将45份熔融指数为15(300℃/1.2kg)的聚碳酸酯、30份熔融指数为5(210℃/2.16kg)的聚丙交酯、1.6份的增韧剂MBS、1.6份的增韧剂GMA、0.1份抗氧剂1010、0.2份的抗氧剂618、0.5份PETS，以及步骤(1)制得的粉末送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为235℃-285℃-285℃-285℃-250℃-235℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。
实施例6.
步骤(1)将13份双酚A型聚砜PSU与2份SMA树脂在搅拌机中充分混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为250℃-280℃-300℃-310℃-265℃-260℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，成品粒子经磨粉机磨成50目粉末。
步骤(2)将50份熔融指数为10(300℃/1.2kg)的聚碳酸酯、31份熔融指数为15(210℃/2.16kg)的聚丙交酯、3.4份的增韧剂MBS、0.2份的抗氧剂168、0.2份的抗氧剂1010、0.2份的PETS，以及步骤(1)制得的粉末送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为230℃-280℃-280℃-280℃-240℃-230℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。
实施例7.
步骤(1)将16份双酚A型聚砜PSU与3份SMA树脂、2份马来酸酐接枝POE在搅拌机中充分混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为260℃-290℃-310℃-310℃-260℃-260℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，成品粒子经磨粉机磨成20目粉末。
步骤(2)将52份熔融指数为20(300℃/1.2kg)的聚碳酸酯、23份熔融指数为15(210℃/2.16kg)的聚丙交酯、3.4份的增韧剂MBS、0.1份的抗氧剂245、0.1份的抗氧剂168、0.2份的石蜡，以及步骤(1)制得的粉末送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为245℃-295℃-295℃-295℃-250℃-245℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。
实施例8.
步骤(1)将17份双酚A型聚砜PSU与3份IP树脂在搅拌机中充分混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为260℃-280℃-300℃-300℃-260℃-260℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，成品粒子经磨粉机磨成30目粉末。
步骤(2)将50份熔融指数为15(300℃/1.2kg)的聚碳酸酯、26份熔融指数为5(210℃/2.16kg)的聚丙交酯、3.1份的增韧剂MBS、0.2份的抗氧剂245、0.2份抗氧剂168、0.5份的PETS，以及步骤(1)制得的粉末送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为240℃-285℃-285℃-285℃-255℃-240℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。
实施例9.
步骤(1)将15份双酚A型聚砜PSU与2份IP树脂、2份马来酸酐接枝POE在搅拌机中充分混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为265℃-285℃-305℃-305℃-265℃-260℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，成品粒子经磨粉机磨成40目粉末。
步骤(2)将47份熔融指数为20(300℃/1.2kg)的聚碳酸酯、30份熔融指数为10(210℃/2.16kg)的聚丙交酯、3.3份的增韧剂ACR、0.2份的抗氧剂168、0.2份的抗氧剂1010、0.3份的PETS，以及步骤(1)制得的粉末送入双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机由下料端到出料端包括六段温区，各段温度依次为240℃-280℃-280℃-280℃-250℃-240℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。
各实施例所得产品性能如下表：
Claims (10)
1.PC/PSU/PLA耐热材料，其特征在于，包括以下重量百分份的组分：
聚碳酸酯PC 42～60份，聚乳酸PLA 20～40份，聚砜PSU 10～20份，相容剂2～5份，增韧剂3～4份，抗氧剂0.2～0.5份，润滑剂0.2～0.5份；
所述的聚碳酸酯的粘度为中粘，熔融指数为10～20(300℃/1.2kg)；
所述的聚乳酸为聚丙交酯，光学纯度大于等于98％，熔融指数为5～15(210℃/2.16kg)；
所述的聚砜为双酚A型聚砜PSU。
2.如权利要求1所述的PC/PSU/PLA耐热材料，其特征在于：所述的相容剂为SMA树脂，IP树脂，马来酸酐接枝POE中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的PC/PSU/PLA耐热材料，其特征在于：所述的增韧剂为MBS，GMA，ACR中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的PC/PSU/PLA耐热材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂618中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的PC/PSU/PLA耐热材料，其特征在于：所述的润滑剂为石蜡或季戊四醇硬脂酸酯。
6.PC/PSU/PLA耐热材料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)将10～20份的聚砜树脂与2～5份的相容剂在搅拌机中充分混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由下料端到出料端至少包括六段温区，第一段温区温度为250℃～270℃、第二段温区温度为280℃～300℃、第三段温区温度为300℃～320℃、第四段温区温度为300℃～320℃、第五段温区温度为250℃～270℃、第六段温区温度为250℃～270℃，经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品，成品粒子经磨粉机磨成10～50目粉末；
步骤(2)将42～60份的聚碳酸酯树脂、20～40份的聚乳酸树脂、3～4份的增韧剂，0.3～0.5份的抗氧剂、0.2～0.5份的润滑剂，以及步骤(1)制得的粉末送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机由下料端到出料端至少包括六段温区，第一段温区温度为230℃～250℃、第二段温区温度为280℃～300℃、第三段温区温度为280℃～300℃、第四段温区温度为280℃～300℃、第五段温区温度为240℃～260℃、第六段温区温度为230℃～250℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成粒料成品。
7.如权利要求6所述的PC/PSU/PLA耐热材料的制备方法，其特征在于：所述的相容剂为SMA树脂，IP树脂，马来酸酐接枝POE中的一种或多种。
8.如权利要求6所述的PC/PSU/PLA耐热材料的制备方法，其特征在于：所述的增韧剂为MBS，GMA，ACR中的一种或多种。
9.如权利要求6所述的PC/PSU/PLA耐热材料的制备方法，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂618中的一种或多种。
10.如权利要求6所述的PC/PSU/PLA耐热材料的制备方法，其特征在于：所述的润滑剂为石蜡或季戊四醇硬脂酸酯。
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