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CN104448762A - 一种聚碳酸酯合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚碳酸酯合金材料及其制备方法 Download PDF

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CN104448762A CN201410789278.1A CN201410789278A CN104448762A CN 104448762 A CN104448762 A CN 104448762A CN 201410789278 A CN201410789278 A CN 201410789278A CN 104448762 A CN104448762 A CN 104448762A
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Abstract

本发明公开了一种聚碳酸酯合金材料，用于汽车扰流板，所述聚碳酸酯合金材料按重量百分比，包括以下组分：

Description

一种聚碳酸酯合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种用于汽车扰流板的聚碳酸酯合金材料及其制备方法。
背景技术
汽车扰流板又称汽车尾翼，是安装在车尾上方的附加板，其作用是减少汽车行驶过程中车辆尾部的升力，增加后车轮抓地力，从而提高汽车高速行驶的稳定性。
汽车扰流板属于汽车外饰件，其材料需具有良好冷热交变、耐湿热老化、耐冲击性、耐化学腐蚀、耐振动性、耐候性、防刮擦、尺寸稳定性较佳等特性。
目前市场上常见的汽车扰流板材质有以下三种：
第一种是玻璃钢，玻璃钢材质的扰流板相对比较贴合车身线条，缺点是其结构设计自由度较低，成型加工性一般；
第二种是铝合金，铝合金材质的扰流板金属质感外观强，导流效果较好，缺点密度较大，结构设计自由度低；
第三种是碳纤维，碳纤维材质的扰流板具备高强度与高耐久性，缺点是成本高昂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚碳酸酯合金材料及其制备方法，由其制成的扰流板具有结构设计自由度大、成型加工性能好、密度低、成本低等优点。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种聚碳酸酯合金材料，用于汽车扰流板，所述聚碳酸酯合金材料按重量百分比，包括以下组分：
其中，所述聚碳酸酯树脂为脂肪族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯和脂肪族-芳香族聚碳酸酯中的一种或多种组合物。
其中，所述聚碳酸酯树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯。
其中，所述热塑性聚酯树脂为聚对苯二酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和热塑性聚氨酯中的一种或多种组合物。
其中，所述相容增韧剂为有机硅增韧剂双接枝MAH和GMA。
其中，所述偶联剂为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和吕酸化合物中的一种或多种组合物。
其中，所述抗应力开裂剂为乙基/氢化腈/丙烯酸酯三元共聚接枝物。
其中，所述中空玻璃微珠为真密度为0.20-0.60g/cm3、粒径为2-125微米的碱石灰硅酸盐玻璃微珠。
其中，所述有机光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类、取代丙烯腈类为代表的紫外线吸收剂、以有机镍螯合物为代表的光猝灭剂和以受阻胺为代表的自由基捕获剂中的一种或多种组合物。
其中，所述其他塑料加工助剂包括抗氧剂、高流动改性剂和润滑剂。
其中，所述抗氧剂由酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂按重量1:1配比而成；所述高流动改性剂为超低分子量苯乙烯-丙烯腈共聚物；所述润滑剂为乙撑双硬酸酯酰胺。
本发明实施例还提出了一种用于制备上述聚碳酸酯合金材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
按上述的重量百分比称取各个组分，并对称取的各个组分进行干燥处理；
将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、热塑性聚酯树脂、自制相容增韧剂和偶联剂置于高速混合机或搅拌机中预先混合3-5min，加入中空玻璃微珠、抗应力开裂剂、有机光稳定剂、其他塑料加工助剂继续混合10-20min；
将上述混合后的物料加入双螺杆挤出机的料斗中经过熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆长径比为35，前段温度250-270℃、中段温度为240-260℃、后段温度为230-250°、机头温度为230-260℃；螺杆转速为380-420r/min。
其中，所述按重量百分比称取各个组分，并对称取的各个组分进行干燥处理的步骤之前还包括制备所述相容剂:
按重量百分比称取有机硅增韧剂90-92％、马来酸酐1-3％、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)1-3％、苯乙烯3-5％、二碳酸酯过氧化物0.1-0.3％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.5％、硅油1-2％；
将称取的二碳酸酯过氧化物溶于称取的硅油中，搅拌均匀，充分溶解得到混合液；
将所述混合液和称取的有机硅增韧剂、马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯、抗氧剂、润滑剂加入到高速混合机中混合均匀得到混合物料；
将所述混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出造粒，得到相容增韧剂剂；双螺杆挤出机工艺条件为：熔融段温度240-270℃、反应段温度230-260℃、脱气段220-250℃、机头温度240-260℃。
实施本发明实施例的聚碳酸酯合金材料及其制备方法，其有益效果在于，该聚碳酸酯合金材料以聚碳酸酯树脂作为基体树脂、以热塑性聚酯树脂作为辅助树脂，使得其制成的扰流板具有结构设计自由度大、成型加工性能好、密度低、成本低等优点；又因聚碳酸酯合金材料以中空玻璃微珠作为填充基材、以相容增韧剂、偶联剂、抗应力开裂剂、有机光稳定剂等作为加工助剂，使得由其制成的汽车扰流板具有优异的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度、流动性指数、耐候性、耐刮擦性、耐化学腐蚀性、抗应力开裂性。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明实施例提供了一种聚碳酸酯合金材料，用于汽车扰流板，所述聚碳酸酯合金材料按重量百分比，包括以下组分：
该聚碳酸酯合金材料以聚碳酸酯树脂作为基体树脂、以热塑性聚酯树脂作为辅助树脂，使得其制成的扰流板具有结构设计自由度大、成型加工性能好、密度低、成本低等优点；又因聚碳酸酯合金材料以中空玻璃微珠作为填充基材、以相容增韧剂、偶联剂、抗应力开裂剂、有机光稳定剂等作为加工助剂，使得由其制成的汽车扰流板具有优异的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度、流动性指数、耐候性、耐刮擦性、耐化学腐蚀性、抗应力开裂性。
进一步而言，聚碳酸酯树脂是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，聚碳酸酯树脂具有高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广、耐疲劳性佳、耐候性佳、成形收缩性低、尺寸安定性好等优点。在本发明的优选实施方式中，所述聚碳酸酯树脂为脂肪族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯和脂肪族-芳香族聚碳酸酯中的一种或多种组合物。因芳香族聚碳酸酯的机械性能更佳，所述聚碳酸酯树脂更优选为双酚A型芳香族聚碳酸酯。采用聚碳酸酯树脂作为基材形成的聚碳酸酯合金材料具有耐候性佳、高冲击强度、耐疲劳性佳等优点。
进一步而言，热塑性聚酯是指由饱和的二元羧酸(酯)和二元醇通过缩聚反应制得的线性聚合物的统称，具有热塑性好、成本低等优点。所述热塑性聚酯树脂为聚对苯二酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和热塑性聚氨酯中的一种或多种组合物。采用热塑性聚酯作为基材形成的聚碳酸酯合金材料具有成型加工性能好、成本低、结构设计自由度大的优点。
进一步而言，所述相容增韧剂为有机硅增韧剂双接枝MAH(马来酸酐)和GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯)，相容增韧剂用于提高两种聚合物的相容性、以及提高聚合物的抗冲击性能，采用双接枝MAH和GMA能够大幅度提高聚碳酸酯树脂与热塑性聚酯的粘接力，使得形成的聚合物结构更为稳定。采用了所述相容增韧剂而形成的聚碳酸酯合金材料具有优异的抗冲击强度、拉伸强度及弯曲强度。
进一步地，所述偶联剂为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和吕酸化合物中的一种或多种组合物。偶联剂降低了各树脂熔体的粘度，改善了空玻璃微珠的分散度，从而提高了该聚碳酸酯合金材料的加工性能，进而使制品获得良好的表面质量及机械、热和电性能。
进一步地，所述抗应力开裂剂为乙基/氢化腈/丙烯酸酯三元共聚接枝物。抗应力开裂剂提高了该聚碳酸酯合金材料的抗应力开裂性。
进一步地，所述中空玻璃微珠为真密度为0.20-0.60g/cm3、粒径为2-125微米的碱石灰硅酸盐玻璃微珠。中空玻璃微珠密度比普通玻璃微珠要小，其使聚碳酸酯合金材料具有很好的抗龟裂性能和再加工性能。
进一步地，所述有机光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类、取代丙烯腈类为代表的紫外线吸收剂、以有机镍螯合物为代表的光猝灭剂和以受阻胺为代表的自由基捕获剂中的一种或多种组合物。有机光稳定剂能够抑制或减弱光对塑料的降解作用，提高该聚碳酸酯合金材料的耐光性。
进一步地，所述其他塑料加工助剂包括抗氧剂、高流动改性剂和润滑剂。其中，所述抗氧剂由酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂按重量1:1配比而成；所述高流动改性剂为超低分子量苯乙烯-丙烯腈共聚物；所述润滑剂为乙撑双硬酸酯酰胺。抗氧剂可以防止聚碳酸酯合金材料加工过程中的热氧化降解，使其成型加工能顺利进行。高流动改性剂通过特定的化学作用和物理作用，提高各个分子间的流动能力，从而能够大幅度提高该聚碳酸酯合金材料的熔指，增加该聚碳酸酯合金材料的加工流动性，改善塑料产品的表面光泽度，提高塑料加工效率且不影响塑料的其他性能。润滑剂能在加工时增加塑料表面的润滑性，减少塑科与金属表面的黏附力，使其受到机械的剪切力降至最少，从而达到在不损害塑料性能的情况下最容易加工成型的目的。
实施例1-实施例3
进一步而言，本发明实施例提出了实施例1-3，如表1所示：
表1
在本发明实施例的上述实施方式中，使用了下述材料：
聚碳酸酯树脂采用沙特Sabic公司产的PC 141R；
热塑性聚酯树脂采用台湾长春公司产的PBT 1100；
中空玻璃微珠采用美国3M公司产的碱石灰硼硅酸盐玻璃微珠牌号S32；
抗应力开裂剂采用国产的ESC-3008；
偶联剂为道康宁公司产的硅烷类偶联剂KH570；
有机光稳定剂采用德国科莱恩产的受阻胺类光稳定剂HALS-119和苯并三唑类紫外线吸收剂UV-329复配物；
塑料加工助剂包括抗氧剂、高流动改性剂和润滑剂，其中，抗氧剂由酚类抗氧化剂(比如CIBA精化的Irganox 1076)和磷酸酯类抗氧化剂(比如CIBA精化的Irganox 168)按重量1：1配比而成，所述高流动改性剂采用国产超低分子量苯乙烯-丙烯腈共聚物EMI-100；所述润滑剂采用乙撑双硬酸脂酰胺，比如韩国产EBS 120D；
相容剂为自制的有机硅增韧剂双接枝MAH和GMA，其制备方法如下：
步骤一、按重量百分比称取有机硅增韧剂90-92％、马来酸酐1-3％、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)1-3％、苯乙烯3-5％、二碳酸酯过氧化物0.1-0.3％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.5％、硅油1-2％；
步骤二、将称取的二碳酸酯过氧化物溶于称取的硅油中，搅拌均匀，充分溶解得到混合液；
步骤三、将步骤二中的混合液和称取的有机硅增韧剂、马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯、抗氧剂、润滑剂加入到高速混合机中混合均匀得到混合物料；
步骤四、将步骤三的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出造粒，得到相容增韧剂剂；双螺杆挤出机工艺条件为：熔融段温度240-270℃、反应段温度230-260℃、脱气段220-250℃、机头温度240-260℃。
其中，该有机硅增韧剂可以采用三菱丽阳的S-2030；马来酸酐(MAH)采用化学纯级别；甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)采用化学纯级别；苯乙烯采用美国Dow化学公司产的已提纯苯乙烯；二碳酸酯过氧化物采用美国产的过氧化二碳酸二异丙酯IPP-NS27；抗氧剂采用瑞士汽巴精化产的1076和168的1:1复配物；润滑剂采用韩国产的EBS 120；硅油采用国产粘度为100mm2/s的二甲基硅油。
性能测试及评价：
下述实施例制备的粒子物料按ASTM标准注塑成型成各种标准力学性能测试样条，按美国UL标准注塑成标准燃烧试样条，测试方法如表1所示：
表2
性能测试结果见表3所示：
表3
进一步地，本发明实施例还提出了一种用于制备上述聚碳酸酯合金材料的方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按权利要求1所述的重量百分比称取各个组分，并对称取的各个组分进行干燥处理；
步骤S2：将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、热塑性聚酯树脂、自制相容增韧剂和偶联剂置于高速混合机或搅拌机中预先混合3-5min，加入中空玻璃微珠、抗应力开裂剂、有机光稳定剂、其他塑料加工助剂继续混合10-20min；
步骤S3：将上述混合后的物料加入双螺杆挤出机的料斗中经过熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆长径比为35，前段温度250-270℃、中段温度为240-260℃、后段温度为230-250°、机头温度为230-260℃；螺杆转速为380-420r/min。
进一步而言，在步骤S1之前还包括步骤S0：制备所述相容剂。
步骤S0包括以下步骤：
步骤S01：按重量百分比称取有机硅增韧剂90-92％、马来酸酐1-3％、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)1-3％、苯乙烯3-5％、二碳酸酯过氧化物0.1-0.3％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.5％、硅油1-2％；
步骤S02：将称取的二碳酸酯过氧化物溶于称取的硅油中，搅拌均匀，充分溶解得到混合液；
步骤S03：将所述混合液和称取的有机硅增韧剂、马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯、抗氧剂、润滑剂加入到高速混合机中混合均匀得到混合物料；
步骤S04：将所述混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出造粒，得到相容增韧剂剂；双螺杆挤出机工艺条件为：熔融段温度240-270℃、反应段温度230-260℃、脱气段220-250℃、机头温度240-260℃.
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种聚碳酸酯合金材料，用于汽车扰流板，其特征在于，所述聚碳酸酯合金材料按重量百分比，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂为脂肪族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯和脂肪族-芳香族聚碳酸酯中的一种或多种组合物。
3.根据权利要求2所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述热塑性聚酯树脂为聚对苯二酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和热塑性聚氨酯中的一种或多种组合物。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述相容增韧剂为有机硅增韧剂双接枝MAH和GMA。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述偶联剂为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和吕酸化合物中的一种或多种组合物。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述抗应力开裂剂为乙基/氢化腈/丙烯酸酯三元共聚接枝物。
8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述中空玻璃微珠为真密度为0.20-0.60g/cm3、粒径为2-125微米的碱石灰硅酸盐玻璃微珠。
9.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述有机光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类、取代丙烯腈类为代表的紫外线吸收剂、以有机镍螯合物为代表的光猝灭剂和以受阻胺为代表的自由基捕获剂中的一种或多种组合物。
10.根据权利要求1所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述其他塑料加工助剂包括抗氧剂、高流动改性剂和润滑剂。
11.根据权利要求10所述的聚碳酸酯合金材料，其特征在于，所述抗氧剂由酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂按重量1:1配比而成；所述高流动改性剂为超低分子量苯乙烯-丙烯腈共聚物；所述润滑剂为乙撑双硬酸酯酰胺。
12.一种用于制备权利要求1-11任一项所述的聚碳酸酯合金材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
按权利要求1所述的重量百分比称取各个组分，并对称取的各个组分进行干燥处理；
将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、热塑性聚酯树脂、自制相容增韧剂和偶联剂置于高速混合机或搅拌机中预先混合3-5min，加入中空玻璃微珠、抗应力开裂剂、有机光稳定剂、其他塑料加工助剂继续混合10-20min；
将上述混合后的物料加入双螺杆挤出机的料斗中经过熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆长径比为35，前段温度250-270℃、中段温度为240-260℃、后段温度为230-250°、机头温度为230-260℃；螺杆转速为380-420r/min。
13.根据权利要求12所述的聚碳酸酯合金材料的制备方法，其特征在于，所述按重量百分比称取各个组分，并对称取的各个组分进行干燥处理的步骤之前还包括制备所述相容剂:
按重量百分比称取有机硅增韧剂90-92％、马来酸酐1-3％、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)1-3％、苯乙烯3-5％、二碳酸酯过氧化物0.1-0.3％、抗氧剂0.4％、润滑剂0.5％、硅油1-2％；
将称取的二碳酸酯过氧化物溶于称取的硅油中，搅拌均匀，充分溶解得到混合液；
将所述混合液和称取的有机硅增韧剂、马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯、抗氧剂、润滑剂加入到高速混合机中混合均匀得到混合物料；
将所述混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出造粒，得到相容增韧剂剂；双螺杆挤出机工艺条件为：熔融段温度240-270℃、反应段温度230-260℃、脱气段220-250℃、机头温度240-260℃。
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CN113022072A (zh) * 2021-04-12 2021-06-25 上海品诚控股集团有限公司 一种表面有纹理的免喷涂中空板及其制备方法
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