具有纳米尺度分散相态的聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种热塑性树脂组合物及其制备方法，属于高分子材料加工技术领 域。
【背景技术】
[0002] 聚合物多相共混体系一般具有性能优化、成本降低等优势而越来越受到商业化重 视、在汽车、家电、电子电气等领域应用广泛。PC/ABS树脂组合物就属于这一类非常重要的 多相体系。
[0003] 众所周知，对于聚合物共混物而言，微小而均匀的分散相态通常有利于性能的提 升，达到纳米尺度分散的相态结构由于纳米效应通常还会带来很多意想不到的优异性能。 对于PC/ABS体系，其中PC与ABS的基体组分SAN之间的相互作用能是正值，PC和SAN是不 相容的，SAN通常以微米级（2. 0~3. 0 μ m)尺寸分散在PC基体中，一方面，使得PC/SAN的 挤出过程压力很不稳定，出现离模膨胀现象；另一方面，制备的树脂组合物力学性能不佳。 为了改善PC/SAN的冲击性能，通常以提高ABS橡胶或者增韧剂的含量、牺牲材料的刚性为 代价。比如专利公开号为CN103772936A的中国发明专利，通过复配使用大量本体ABS和乳 液ABS的方法制备高韧性PC/ABS合金；现有技术中也有添加第三组分相容剂来改善PC和 SAN之间的相容性。比如专利公开号为CN1580126A的中国发明专利，通过使用ABS/PP接枝 马来酸酐作为PC/ABS的相容剂制备PC/ABS合金，所得合金的耐热不佳。可见，现有技术制 备的PC/ABS树脂组合物很难达到冲击、刚性、耐热各方面力学性能的平衡。本发明的目的 是针对现有技术中的不足，提供一种具有纳米尺度分散相态、力学性能优异的聚碳酸酯树 脂组合物及其制备方法。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有纳米尺度分散相态的聚碳 酸酯树脂组合物及其制备方法。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] 一种具有纳米尺度分散相态的聚碳酸酯树脂组合物，其包括以下重量份的组分：
[0007]
[0008] 其中，所述相容剂是四甲基双酚A聚碳酸酯和以四甲基双酚A聚碳酸酯为合成单 元的共聚物，所述共聚物中，四甲基双酚A聚碳酸酯的重量百分含量不低于60%。
[0009] 作为优选方案，所述的四甲基双酚A聚碳酸酯，分子结构式如下：
[0010] 其中 η = 30 ~50。
[0011] 作为优选方案，所述的以四甲基双酚A聚碳酸酯为合成单元的共聚物为四甲基双 酚A聚碳酸酯-聚甲基丙烯酸甲酯共聚物、四甲基双酚A聚碳酸酯-二甲基双酚A聚碳酸 酯共聚物、四甲基双酚A聚碳酸酯-双酚A聚碳酸酯共聚物。
[0012] 作为优选方案，所述的苯乙烯-丙烯腈共聚物中，丙烯晴重量百分含量不超过 30%〇
[0013] 作为优选方案，所述的增韧剂为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物或甲基丙烯酸甲 酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
[0014] 作为优选方案，所述增韧剂平均粒径为50~500nm，丁二烯重量百分含量为40~ 70%〇
[0015] 作为优选方案，所述苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物中，丁二烯重量百分含量为 40~60%，苯乙烯重量百分含量为25~50%，丙烯腈重量百分含量为10~15%。
[0016] -种如本发明所述的聚碳酸酯树脂组合物的制备方法，其包括以下步骤：
[0017] 将各组分在高速混合机中充分预混合；
[0018] 将混好的混合物从双螺杆挤出机的主喂料进入，经过熔融挤出、冷却、干燥、切粒 得到样品。
[0019] 本发明通过选择合适的相容剂，改善了 PC/SAN之间的界面性质，降低了分散相 SAN的相畴尺寸，使其达到纳米相态，不仅改善了 PC/SAN挤出过程的离模膨胀现象，获得的 树脂组合物的综合力学性能非常优异。
【附图说明】
[0020] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0021] 图1为本发明的实施例3的产品的TEM照片。
【具体实施方式】
[0022] 下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。
[0023] 本发明的聚碳酸酯树脂组合物是双酚A聚碳酸酯（BPAPC)和苯乙烯-丙烯腈 (SAN)共聚物的组合物，BPAPC和SAN基本上是不相容的。本专利的发明人经过大量的实验 发现，当甲基取代苯环上的氢原子后，PC与SAN的相容性会有所改善。双酚A苯环基团上 的甲基数量越多，PC与SAN的相容性越好。当TMPC的百分含量彡60%时，PC/SAN树脂组 合物中的SAN组分基本以500nm左右尺度分散在PC基体中，大大改善了 PC/SAN树脂组合 物的加工稳定性和冲击性能；而且，甲基的引入会进一步增加 PC的刚性和耐热性。
[0024] 实施例1~5和对比例1~3
[0025] 采用的原材料为：
[0026] BPAPC，重均分子量为3. 5万；
[0027] SAN，重均分子量为12万，丙稀腈的重量百分含量为24% ;
[0028] ABS，粒子的平均粒径300nm，丁二稀重量百分含量为50%，丙稀腈重量百分含量 为 12% ;
[0029] MBS，粒子的平均粒径250nm，丁二烯重量百分含量为60% ;
[0030] TMPC，重均分子量4. 5万；
[0031] TMPC-PMMA1，重均分子量 10. 8 万，TMPCwt%= 74% ;
[0032] TMPC-PMMA2,重均分子量 10. 8 万，TMPCwt% = 41 % ;
[0033] TMPC-DMPC1，重均分子量 2. 8 万，TMPCwt% = 83%。
[0034] TMPC-DMPC2,重均分子量 2. 8 万，TMPCwt% = 50%。
[0035] 按照表1所示的重量份数称取各组分，之后采用如下方法制备所述聚碳酸酯树脂 组合物：
[0036] 步骤1，按照重量份数称取各组分；
[0037] 步骤2,将各组分在高速混合机中充分混合20min，得混合物；
[0038] 步骤3，将混合物从双螺杆挤出机的主喂料进入，经过熔融挤出、冷却、干燥、切粒， 即得所述的树脂组合物；双螺杆挤出机的螺杆直径为35_，长径比为44,控制熔体温度为 280 ~300°C，螺杆转速 500rpm。
[0039] 如表1所示，共有8个配方按照上述制备方法进行熔融挤出、拉粒冷却、造粒制 备聚碳酸酯树脂组合物，将挤出物料先用TEM观察树脂组合物的微观相态；然后将物料在 80°C干燥12h，保证注塑前树脂的吸水率〈0. 05%，按照ASTM标准，在同一注塑条件下注塑 成样条，测试各个树脂组合物的物理性能。其中，基于ASTM D-638的测试程序测定抗拉性 能，拉伸速度50mm/min ;基于ASTM D-790的测试程序测定烧曲性能，加载速度3mm/min ;基 于ASTM D-256的测试程序测定23°C时的1/8" Izod切口冲击强度；基于ASTM D-648的测 试程序测定热变形温度。
[0040] 表 1
[0041]
[0043] 从实施例1~5的实验结果可以看出，依据本发明制备的聚碳酸酯树脂组合物，微 观上SAN分散相以200~800纳米的尺度分散在PC基体中，宏观上具有优异的拉伸、冲击 和热性能。从对比例1~3的实验结果可以看出，当PC/SAN体系中不加 TMPC或者加 TMPC wt %〈60%的TMPC共聚物时，SAN的微观相畴明显增加，宏观机械性能也有所下降。因此，本 发明通过选择合适的相容剂（TMPC或TMPC wt %彡60 %的共聚物），改善了 PC/SAN之间的 界面性质，降低了分散相SAN的相畴尺寸，使其达到纳米相态，如图1所示，不仅改善了 PC/ SAN挤出过程的离模膨胀现象，获得的树脂组合物的综合力学性能非常优异。
[0044] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影 响本发明的实质内容。
【主权项】
1. 一种具有纳米尺度分散相态的聚碳酸醋树脂组合物，其特征在于，包括w下重量份 的组分： 双酷A聚碳酸醋树脂： 50~70份； 苯艺帰-丙蹄睛共聚物： 20~40份； 增初剂： 0~10份； 相容剂： 5~20份； 其中，所述相容剂是四甲基双酪A聚碳酸醋和W四甲基双酪A聚碳酸醋为合成单元的 共聚物，所述共聚物中，四甲基双酪A聚碳酸醋的重量百分含量不低于60%。2. 如权利要求1所述的聚碳酸醋树脂组合物，其特征在于，所述的四甲基双酪A聚碳酸 醋，分子结构式如下：其中n= 30~50。3. 如权利要求1所述的聚碳酸醋树脂组合物，其特征在于，所述的W四甲基双酪A聚碳 酸醋为合成单元的共聚物为四甲基双酪A聚碳酸醋-聚甲基丙締酸甲醋共聚物、四甲基双 酪A聚碳酸醋-二甲基双酪A聚碳酸醋共聚物、四甲基双酪A聚碳酸醋-双酪A聚碳酸醋 共聚物。4. 如权利要求1所述的聚碳酸醋树脂组合物，其特征在于，所述的苯己締-丙締膳共聚 物中，丙締晴重量百分含量不超过30%。5. 如权利要求1所述的聚碳酸醋树脂组合物，其特征在于，所述的增初剂为苯己締-了 二締-丙締膳共聚物或甲基丙締酸甲醋-了二締-苯己締共聚物。6. 如权利要求5所述的聚碳酸醋树脂组合物，其特征在于，所述增初剂平均粒径为 50~500nm，了二締重量百分含量为40~70 %。7. 如权利要求5或6所述的聚碳酸醋树脂组合物，其特征在于，所述苯己締-了二 締-丙締膳共聚物中，了二締重量百分含量为40~60%，苯己締重量百分含量为25~ 50%，丙締膳重量百分含量为10~15%。8. -种如权利要求1所述的聚碳酸醋树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括W下 步骤： 将各组分在高速混合机中充分预混合； 将混好的混合物从双螺杆挤出机的主喂料进入，经过烙融挤出、冷却、干燥、切粒得到 样品。
【专利摘要】本发明提供了一种具有纳米尺度分散相态的聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法，该组合物包含按重量份数计的如下组分：(a)双酚A聚碳酸酯(BPAPC)树脂：50～70份；(b)苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物：20～50份；(c)增韧剂：0～10份；(d)兼容剂：1～10份。将BPAPC、SAN、增韧剂和兼容剂在中速混合器进行预混之后投入双螺杆挤出机进行熔融挤出、造粒获得聚碳酸酯树脂组合物。与现有技术相比，本发明具有如下的技术特点：解决了PC和SAN挤出过程的离模膨胀现象；微观相态上，SAN是以纳米尺度均匀地分散在PC基体中；大幅提升了树脂组合物的宏观机械性能。
【IPC分类】C08L55/02, C08L69/00, B29C47/40, C08L25/12
【公开号】CN104927328
【申请号】CN201510213149
【发明人】单桂芳, 周霆, 罗明华, 辛敏琦
【申请人】上海锦湖日丽塑料有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年4月28日