CN114437519A - 一种pbt/pc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PBT/PC合金材料，按重量份数计，包括组分：PBT树脂55‑80份；PC树脂15‑55份；增韧剂10‑15份；酯交换抑制剂0.04‑0.5份；所述增韧剂选自甲基丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯三元共聚物；所述酯交换抑制剂选自磷酸二氢锌。本发明通过添加特定的MBS增韧剂和酯交换抑制剂磷酸二氢锌，制备得到的PBT/PC合金材料兼具高韧性和优异的抗起泡性能，有效解决了传统PBT/PC合金材料抗起泡性能差的问题。
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PBT/PC合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
PBT/PC合金材料，既保持了结晶材料PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）的耐化学性及易于成型等特点，又兼具了非结晶材料PC（聚碳酸酯）的韧性和尺寸稳定性，在汽车、电子、电器等行业有广泛应用。在家电行业中，对材料的冲击韧性有较高要求；且对于一些处于湿度较高的环境中使用的产品（例如在使用过程中容易接触到水蒸气等情况），常常需进行水煮测试，观察制件的外观，以确定制件的长期使用情况。
现有的PBT/PC材料，存在韧性较差、在高湿度环境中长期使用制件表面容易大量起泡导致外观不良和性能劣化而影响使用等问题，难以满足家电行业对材料的使用要求。中国专利申请CN102424717A公开了通过采用SEBS-g-MAH作为增韧剂、同时加入相容剂丙烯晴-苯乙烯-丙烯酸嵌段共聚物和偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷，能够进一步提高PBT/PC材料的冲击韧性；然而，该方法对材料的韧性改善效果有限，且制得的材料抗起泡性能差，在水煮测试中表面容易出现大量起泡的现象，无法达到家用电器领域对材料的使用要求。
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高韧性和优异抗起泡性能的PBT/PC合金材料。
本发明的另一目的在于提供上述PBT/PC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PBT/PC合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
PBT树脂 55-80份；
PC树脂 15-55份；
增韧剂 10-15份；
酯交换抑制剂 0.04-0.5份；
所述增韧剂选自甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；
所述酯交换抑制剂选自磷酸二氢锌。
优选的，所述的PBT/PC合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
PBT树脂 60-75份；
PC树脂 25-40份；
增韧剂 12-14份；
酯交换抑制剂 0.05-0.15份。
优选的，所述PBT树脂的特性粘度为1.1-1.3dl/g；更优选的，所述PBT树脂的特性粘度为1.2-1.3dl/g。所述特性粘度参照标准GB/T 14190-2017进行测试，溶剂选用苯酚-四氯乙烷溶剂（苯酚与四氯乙烷的质量比为3∶2）。
优选的，所述PC树脂在300℃、1.2kg条件下的熔体流动速率为3-10g/10min；更优选的，所述PC树脂在300℃、1.2kg条件下的熔体流动速率为3-5g/10min。所述熔体流动速率参照标准ISO1133-2011进行测试。
优选的，本发明所述增韧剂的D50粒径为385-450nm；更优选的，所述增韧剂的D50粒径为400-420nm。
根据材料性能需求，本发明所述的PBT/PC合金材料，按重量份数计，还包括0.1-0.3份的抗氧剂；0.5-1份的润滑剂。
所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类或硫代酯类抗氧剂中的任意一种或几种；
优选的，所述受阻酚类抗氧剂选自2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚或四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的至少一种；所述亚磷酸酯类选自亚磷酸三辛酯或亚磷酸三癸酯中的至少一种；所述硫代酯类抗氧剂选自硫代二丙酸双十二碳醇酯或硫代二丙酸双十四碳醇酯中的至少一种。
所述润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯或硅酮中的任意一种或几种。
本发明还提供上述PBT/PC合金材料的制备方法，包括以下步骤：
将PBT树脂和PC树脂置于120-140℃的条件下烘干4-6h；按照配比，将烘干的PBT树脂、PC树脂和其余各组分混合均匀，投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒，制备得到PBT/PC合金材料；其中，设置双螺杆挤出机各区的温度为220-250℃，喂料量为300-500kg/h，主机转速为300-400rpm。
本发明还提供上的PBT/PC合金材料在家用电器领域的应用。特别适用于在高湿度环境使用的产品。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过添加特定的MBS增韧剂和酯交换抑制剂磷酸二氢锌，制备得到的PBT/PC合金材料，韧性高（悬臂梁缺口冲击强度能够达到150J/m以上），且具有很好的抗起泡性能（经水煮测试后，最大起泡直径≤0.13mm、起泡分布密度≤0.06个/mm2，具有良好外观），有效解决了传统PBT/PC合金材料抗起泡性能差的问题。
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：
PBT树脂1：在25℃下的特性粘度为1.3dl/g，仪征GL236；
PBT树脂2：在25℃下的特性粘度为1.1dl/g，长春1100-211M；
PC树脂1：在300℃、1.2kg条件下的熔体流动速率为3g/10min，韩国三养3030PJ；
PC树脂2：在300℃、1.2kg条件下的熔体流动速率为10g/10min，LG化学1300 10NP；
PC树脂3：在300℃、1.2kg条件下的熔体流动速率为22g/10min，LG化学1300 22NP；
增韧剂1：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物M-521，日本钟渊，D50粒径385nm；
增韧剂2：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物M-701，日本钟渊，D50粒径420nm；
增韧剂3：有机硅/丙烯酸复合类增韧剂S-2501，日本三菱
酯交换抑制剂1：磷酸二氢锌BUDIT T21，德国布登海姆；
酯交换抑制剂2：焦磷酸二氢钠DHPP，长濑（香港）有限公司；
酯交换抑制剂3：磷酸二氢钠MSP2040，市购；
抗氧剂：利安隆的RIANOX 1010和RIANOX 168，复配比例1:1；
润滑剂：季戊四醇硬脂酸酯，LOXIOL P 861/3.5，科宁。
实施例和对比例的PBT/PC合金材料的制备方法：
将PBT树脂和PC树脂置于120的条件下烘干4h；按照配比，将烘干的PBT树脂、PC树脂和其余各组分混合均匀，投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒，制备得到PBT/PC合金材料；其中，设置双螺杆挤出机各区的温度为50℃-120℃-230℃-230℃-230℃-210℃-210℃-210℃-210℃-200℃-230℃，喂料量为450kg/h，主机转速为350rpm。
将实施例和对比例制备得到的PBT/PC合金材料置于120℃的除湿干燥箱中烘干4h，进行以下性能测试：
（1）韧性测试：根据标准ASTM D256-2010注塑缺口冲击样条，样条尺寸63.5×12.7×3.2mm，测定材料的悬臂梁缺口冲击强度。
（2）制件外观评估：根据标准ASTM D638-2014注塑拉伸样条，样条尺寸样条尺寸165×12.7×3.2mm，拉伸样条置于70℃的水浴锅中进行水煮，240h后取出样条，用二次元显微镜测定最大起泡的直径（单位：mm）和起泡分布密度（单位：个/mm2）。
表1：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 | |
| PBT树脂1 | 75 | 75 | 75 | 75 | 60 | 80 | 65 | 70 | 75 | |
| PBT树脂2 | 75 | |||||||||
| PC树脂1 | 25 | 25 | 25 | 25 | 40 | 20 | 15 | 30 | 25 | |
| PC树脂2 | 25 | |||||||||
| 增韧剂1 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 15 | 12 | ||
| 增韧剂2 | 12 | 10 | ||||||||
| 酯交换抑制剂1 | 0.4 | 0.4 | 0.1 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.2 | 0.05 | 0.4 |
| 抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | / |
| 润滑剂 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | / |
| 悬臂梁缺口冲击强度（J/m） | 230 | 252 | 238 | 220 | 203 | 557 | 173 | 186 | 502 | 232 |
| 最大起泡的直径（mm） | 0.12 | 0.11 | 0.10 | 0.13 | 0.12 | 0.12 | 0.11 | 0.11 | 0.13 | 0.12 |
| 起泡分布密度（个/mm<sup>2</sup>） | 0.06 | 0.06 | 0.03 | 0.06 | 0.06 | 0.05 | 0.06 | 0.04 | 0.05 | 0.05 |
表2：对比例1-5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 | |
| PBT树脂1 | 75 | 75 | 75 | 75 | 90 |
| PC树脂1 | 25 | 25 | 25 | 25 | 10 |
| PC树脂3 | |||||
| 增韧剂1 | 12 | 12 | 12 | 8 | |
| 增韧剂3 | 12 | ||||
| 酯交换抑制剂1 | 1 | 0.4 | 0.01 | ||
| 酯交换抑制剂2 | 0.4 | ||||
| 酯交换抑制剂3 | 0.4 | ||||
| 抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 润滑剂 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 悬臂梁缺口冲击强度（J/m） | 212 | 205 | 224 | 218 | 132 |
| 最大起泡的直径（d/mm） | 0.13 | 0.40 | 0.32 | 0.18 | 0.11 |
| 起泡分布密度（个/mm<sup>2</sup>） | 0.58 | 0.12 | 2.15 | 1.38 | 0.05 |
由上述表1/表2看出，本发明通过选择添加特定的MBS增韧剂和酯交换抑制剂磷酸二氢锌，制备得到的PBT/PC合金材料，悬臂梁缺口冲击强度能够达到150J/m以上，且经水煮测试后，最大起泡直径≤0.13mm、起泡分布密度≤0.06个/mm2，兼具高韧性和优异的抗起泡性能。对比例1与实施例1比较，磷酸二氢锌添加过量，材料冲击强度有所降低，且导致材料起泡数量明显增多；对比例2/3/4与实施例1比较，选用其他种类的增韧剂或酯交换抑制剂，材料抗起泡性差；对比例5，各组分用量不在要求范围内，材料的悬臂梁缺口冲击强度仅为132J/m，无法兼具高韧性和高抗起泡性能。
Claims (8)
1.一种PBT/PC合金材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
PBT树脂 55-80份；
PC树脂 15-55份；
增韧剂 10-15份；
酯交换抑制剂 0.04-0.5份；
所述增韧剂选自甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；
所述酯交换抑制剂选自磷酸二氢锌。
2.根据权利要求1所述的PBT/PC合金材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
PBT树脂 60-75份；
PC树脂 25-40份；
增韧剂 12-14份；
酯交换抑制剂 0.05-0.15份。
3.根据权利要求1所述的PBT/PC合金材料，其特征在于，所述PBT树脂的特性粘度为1.1-1.3dl/g；优选的，所述PBT树脂的特性粘度为1.2-1.3dl/g。
4.根据权利要求1所述的PBT/PC合金材料，其特征在于，所述PC树脂在300℃、1.2kg条件下的熔体流动速率为3-10g/10min；优选的，所述PC树脂在300℃、1.2kg条件下的熔体流动速率为3-5g/10min。
5.根据权利要求1所述的PBT/PC合金材料，其特征在于，所述增韧剂的D50粒径为385-450nm；优选的，所述增韧剂的D50粒径为400-420nm。
6.根据权利要求1所述的PBT/PC合金材料，其特征在于，按重量份数计，还包括0.1-0.3份的抗氧剂；0.5-1份的润滑剂；所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类或硫代酯类抗氧剂中的任意一种或几种；所述润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯或硅酮中的任意一种或几种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的PBT/PC合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将PBT树脂和PC树脂置于120-140℃的条件下烘干4-6h；按照配比，将烘干的PBT树脂、PC树脂和其余各组分混合均匀，投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，造粒，制备得到PBT/PC合金材料；其中，设置双螺杆挤出机各区的温度为220-250℃，喂料量为300-500kg/h，主机转速为300-400rpm。
8.根据权利要求1-6任一项所述的PBT/PC合金材料在家用电器领域的应用。
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