技术领域
[0001] 本
发明属于聚碳酸酯材料技术领域，具体涉及一种高耐候耐
应力开裂聚碳酸酯材料。
背景技术
[0002] 聚碳酸酯(PC)是相应于碳酸的聚酯的总称,分为脂肪族、脂肪-芳香族及芳香族聚碳酸酯,其中芳香族聚碳酸酯因其优异的综合性能被列为五大工程塑料之一。在芳香族PC中，双酚A型PC应用最为广泛，并被广泛用于制备PC共混物。由于聚碳酸酯具有冲击强度高、抗蠕变性、尺寸
稳定性好、耐热、绝缘等优异性能，而成为通用工程塑料中的佼佼者,发展速度位居首位。但是，许多聚碳酸酯
聚合物特别在低温下是脆性的，尽管聚碳酸酯在室温下具有良好的抗冲击性，但其抗冲击性在低温下快速变糟。因此，制备在低温下具有较好耐冲击性能的聚碳酸酯具有重要意义。
[0003] CN1150595公开了聚碳酸酯-聚
硅氧烷嵌段共聚物的制备方法，以丁子香酚封端的聚二甲基硅氧烷-双酚-A衍生的聚碳酸酯嵌段共聚物，丁子香酚封端的聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物作为掺混组分用于制备聚碳酸酯掺混物时，显示了可改进聚碳酸酯性能的优点，其采用的是方法是以丁子香酚封端的聚硅氧烷和聚碳酸酯嵌段共聚，以及配合特定的相转移催化剂可实现较少的光气作用下就可获得完全的重均分子量增长。但其制备的共聚物的低温耐冲击性能并不突出。
发明内容
[0004] 针对
现有技术中的问题，本发明提供一种高耐候耐应力开裂聚碳酸酯材料，采用笼型聚倍半硅氧烷作为聚碳酸酯改性剂，提升了整体耐冲击性和耐候性，解决了聚碳酸酯本身低温耐冲击性不强的问题。
[0005] 为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
[0006] 高耐候耐应力开裂聚碳酸酯材料，其
质量配比如下：
[0007] 聚碳酸酯20-30份、甲基三氯硅烷10-15份、笼型聚倍半硅氧烷5-10份、硅烷
偶联剂2-5份、填料1-3份、抗
氧化剂3-6份、蒸馏
水20-30份、催化剂1-2份、无水
乙醇5-10份，所述蒸馏水中含有
甲苯，甲苯的体积含量为20-30％。
[0008] 所述填料采用ABS颗粒，且颗粒的粒径为0.1-0.2mm。
[0009] 所述抗氧化剂采用受阻酚类抗氧剂或/和
亚磷酸酯类抗氧剂。
[0011] 所述聚碳酸酯材料的制备方法按照如下步骤：
[0012] 步骤1，将聚碳酸酯、笼型聚倍半硅氧烷和硅烷偶联剂搅拌均匀后，密封加热搅拌，得到溶液A；
[0013] 步骤2，将填料加入至无水乙醇中，搅拌均匀后加入抗氧化剂得到胶体浆料B；
[0014] 步骤3，将甲基三氯硅烷加入至蒸馏水中搅拌反应，然后静置得到
水解液C；
[0015] 步骤4，将胶体浆料B加入至溶液A中搅拌均匀，然后将水解液C和催化剂加入，恒温加热搅拌至粘稠，得到粘稠
混合液；
[0016] 步骤5，将粘稠混合液进行加热缩聚反应，然后送入双螺杆
挤出机中，熔融挤出、
造粒、干燥制得产品。
[0017] 所述步骤1中的搅拌均匀的搅拌速度为500-800r/min，所述密封加热搅拌的
温度为30-50℃，搅拌速度为500-600r/min。
[0018] 所述步骤4中的恒温加热搅拌的温度为70-80℃，搅拌速度为500-1000r/min。
[0019] 所述步骤5中的加热缩聚反应的温度为90-100℃。
[0020] 所述双
螺杆挤出机的长径比为40：1，螺杆转速为100-500r/min，挤出造粒温度为230-260℃，
停留时间1-2min，压力为12-18Mpa。
[0021] 多面体低聚倍半硅氧烷是由内部的硅氧核心无机
框架(SiO1.5)x和外围的有机取代基构成的环状
纳米级笼形分子，Si-O交替连接的硅氧骨架组成的无机
内核，能抑制聚合物分子的链运动而赋予杂化材料良好的
热稳定性、力学性能和
阻燃性。Si-O键能为445.2KJ/mol，相比之下C-C键能为350.7KJ/mol，C-O键能为359.1KJ/mol，因此要想破坏POSS内核中的键所需
能量较大。当聚碳酸酯材料与多面体低聚倍半硅氧烷反应过程中，无机相与有机相间通过强的化学键结合，不存在无机粒子的团聚和两相界面结合力弱的问题。Si-O在氧
原子的作用下转化为SiO2结构并形成保护膜，阻止聚合物的进一步氧化，提升了整体的稳定性，同时多面体低聚倍半硅氧烷经
热解等反应产生的
二氧化硅(SiO2)及其他含硅产物，对环境几乎没有污染；二氧化硅本身具有良好的稳固性，在冷热条件下的膨胀变化极低，将二氧化硅嫁接在聚碳酸酯上，能够有效的提升
树脂结构的稳定性，不仅抗氧化性能得到稳定提升，而且提升了聚碳酸酯的结构耐候性。多面体低聚倍半硅氧烷本身呈纳米级笼形分子，能够具有较好的结构稳固性，在增韧方面能够终止微裂纹尖端的发展。
[0022] 硅烷偶联剂的分子结构式一般为:Y-R-Si(OR)3(式中Y一有机官能基,SiOR一硅烷氧基)。硅烷氧基对无机物具有
反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。在聚碳酸酯尾端能够通过硅烷偶联剂连接填料，形成稳定的结构。填料采用ABS颗粒，且颗粒的粒径为0.1-0.2mm，能够充分利用二氧化硅的热稳定性，降低了材料的膨胀性，防止其因膨胀带来的开裂问题，提升了聚碳酸酯的稳定性。将填料与无水乙醇形成浆料的同时将纳米二氧化硅表面形成羟基键，便于硅烷偶联剂直接将其固定在聚碳酸酯上，起到封端剂的作用。
[0023] 有机硅树脂是一类由硅原子和氧原子交替连结组成骨架，不同的有机基团再与硅原子连结的聚合物的统称。甲基三氯硅烷在甲苯存在条件下，与水反应分解形成分解物，且分解物是环状的、线型的和交联聚合物的混合物，并含有相当多的羟基，水解物在催化剂和温度条件下形成缩聚反应，形成高度交联的立体网络结构；该缩聚过程中，有机硅分解物中夹杂有大量的其他材料，在形成立体网孔结构的同时将其他材料
固化在结构内。
[0024] 从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
[0025] 1.本发明采用笼型聚倍半硅氧烷作为聚碳酸酯改性剂，提升了整体耐冲击性和耐候性，解决了聚碳酸酯本身低温耐冲击性不强的问题。
[0026] 2.本发明以笼型聚倍半硅氧烷为改性剂，以有机硅树脂为粘结缩聚剂，辅以硅烷偶联剂，能够在聚碳酸酯材料上进行硅氧烷改性，赋予聚碳酸酯良好的成型流动性、脱模性、以及良好的热反复循环后的抗应力开裂性。
具体实施方式
[0027] 结合
实施例详细说明本发明，但不对本发明的
权利要求做任何限定。
[0028] 实施例1
[0029] 高耐候耐应力开裂聚碳酸酯材料，其质量配比如下：
[0030] 聚碳酸酯20份、甲基三氯硅烷10份、笼型聚倍半硅氧烷5份、硅烷偶联剂2份、填料5份、抗氧化剂3份、蒸馏水20份、催化剂1份、无水乙醇5份。
[0031] 所述填料采用ABS颗粒，且颗粒的粒径为0.1-0.2mm。
[0032] 所述抗氧化剂采用受阻酚类抗氧剂。
[0033] 所述催化剂采用硅酸铝。
[0034] 所述聚碳酸酯材料的制备方法按照如下步骤：
[0035] 步骤1，将聚碳酸酯、笼型聚倍半硅氧烷和硅烷偶联剂搅拌均匀后，密封加热搅拌，得到溶液A；
[0036] 步骤2，将填料加入至无水乙醇中，搅拌均匀后加入抗氧化剂得到胶体浆料B；
[0037] 步骤3，将甲基三氯硅烷加入至蒸馏水中搅拌反应，然后静置得到水解液C；
[0038] 步骤4，将胶体浆料B加入至溶液A中搅拌均匀，然后将水解液C和催化剂加入，恒温加热搅拌至粘稠，得到粘稠混合液；
[0039] 步骤5，将粘稠混合液进行加热缩聚反应，然后送入
双螺杆挤出机中，熔融挤出、造粒、干燥制得产品。
[0040] 所述步骤1中的搅拌均匀的搅拌速度为500r/min，所述密封加热搅拌的温度为30℃，搅拌速度为500r/min。
[0041] 所述步骤4中的恒温加热搅拌的温度为70℃，搅拌速度为500r/min。
[0042] 所述步骤5中的加热缩聚反应的温度为90℃。
[0043] 所述双螺杆挤出机的长径比为40：1，螺杆转速为100r/min，挤出造粒温度为230℃，停留时间1-2min，压力为12Mpa。
[0044] 实施例2
[0045] 高耐候耐应力开裂聚碳酸酯材料，其质量配比如下：
[0046] 聚碳酸酯30份、甲基三氯硅烷15份、笼型聚倍半硅氧烷10份、硅烷偶联剂5份、填料8份、抗氧化剂6份、蒸馏水30份、催化剂2份、无水乙醇10份。
[0047] 所述填料采用ABS颗粒，且颗粒的粒径为0.1-0.2mm。
[0048] 所述抗氧化剂采用亚磷酸酯类抗氧剂。
[0049] 所述催化剂采用硅酸铝。
[0050] 所述聚碳酸酯材料的制备方法按照如下步骤：
[0051] 步骤1，将聚碳酸酯、笼型聚倍半硅氧烷和硅烷偶联剂搅拌均匀后，密封加热搅拌，得到溶液A；
[0052] 步骤2，将填料加入至无水乙醇中，搅拌均匀后加入抗氧化剂得到胶体浆料B；
[0053] 步骤3，将甲基三氯硅烷加入至蒸馏水中搅拌反应，然后静置得到水解液C；
[0054] 步骤4，将胶体浆料B加入至溶液A中搅拌均匀，然后将水解液C和催化剂加入，恒温加热搅拌至粘稠，得到粘稠混合液；
[0055] 步骤5，将粘稠混合液进行加热缩聚反应，然后送入双螺杆挤出机中，熔融挤出、造粒、干燥制得产品。
[0056] 所述步骤1中的搅拌均匀的搅拌速度为800r/min，所述密封加热搅拌的温度为50℃，搅拌速度为600r/min。
[0057] 所述步骤4中的恒温加热搅拌的温度为80℃，搅拌速度为1000r/min。
[0058] 所述步骤5中的加热缩聚反应的温度为100℃。
[0059] 所述双螺杆挤出机的长径比为40：1，螺杆转速为500r/min，挤出造粒温度为260℃，停留时间2min，压力为18Mpa。
[0060] 实施例3
[0061] 高耐候耐应力开裂聚碳酸酯材料，其质量配比如下：
[0062] 聚碳酸酯25份、甲基三氯硅烷13份、笼型聚倍半硅氧烷7份、硅烷偶联剂4份、填料7份、抗氧化剂5份、蒸馏水25份、催化剂2份、无水乙醇8份。
[0063] 所述填料采用ABS颗粒，且颗粒的粒径为0.1-0.2mm。
[0064] 所述抗氧化剂采用受阻酚类抗氧剂。
[0065] 所述催化剂采用硅酸铝。
[0066] 所述聚碳酸酯材料的制备方法按照如下步骤：
[0067] 步骤1，将聚碳酸酯、笼型聚倍半硅氧烷和硅烷偶联剂搅拌均匀后，密封加热搅拌，得到溶液A；
[0068] 步骤2，将填料加入至无水乙醇中，搅拌均匀后加入抗氧化剂得到胶体浆料B；
[0069] 步骤3，将甲基三氯硅烷加入至蒸馏水中搅拌反应，然后静置得到水解液C；
[0070] 步骤4，将胶体浆料B加入至溶液A中搅拌均匀，然后将水解液C和催化剂加入，恒温加热搅拌至粘稠，得到粘稠混合液；
[0071] 步骤5，将粘稠混合液进行加热缩聚反应，然后送入双螺杆挤出机中，熔融挤出、造粒、干燥制得产品。
[0072] 所述步骤1中的搅拌均匀的搅拌速度为600r/min，所述密封加热搅拌的温度为40℃，搅拌速度为550r/min。
[0073] 所述步骤4中的恒温加热搅拌的温度为75℃，搅拌速度为800r/min。
[0074] 所述步骤5中的加热缩聚反应的温度为95℃。
[0075] 所述双螺杆挤出机的长径比为40：1，螺杆转速为300r/min，挤出造粒温度为250℃，停留时间2min，压力为16Mpa。
[0076] 实施例4
[0077] 高耐候耐应力开裂聚碳酸酯材料，其质量配比如下：
[0078] 聚碳酸酯23份、甲基三氯硅烷12份、笼型聚倍半硅氧烷8份、硅烷偶联剂3份、填料6份、抗氧化剂4份、蒸馏水24份、催化剂1份、无水乙醇7份。
[0079] 所述填料采用ABS颗粒，且颗粒的粒径为0.1-0.2mm。
[0080] 所述抗氧化剂采用亚磷酸酯类抗氧剂。
[0081] 所述催化剂采用硅酸铝。
[0082] 所述聚碳酸酯材料的制备方法按照如下步骤：
[0083] 步骤1，将聚碳酸酯、笼型聚倍半硅氧烷和硅烷偶联剂搅拌均匀后，密封加热搅拌，得到溶液A；
[0084] 步骤2，将填料加入至无水乙醇中，搅拌均匀后加入抗氧化剂得到胶体浆料B；
[0085] 步骤3，将甲基三氯硅烷加入至蒸馏水中搅拌反应，然后静置得到水解液C；
[0086] 步骤4，将胶体浆料B加入至溶液A中搅拌均匀，然后将水解液C和催化剂加入，恒温加热搅拌至粘稠，得到粘稠混合液；
[0087] 步骤5，将粘稠混合液进行加热缩聚反应，然后送入双螺杆挤出机中，熔融挤出、造粒、干燥制得产品。
[0088] 所述步骤1中的搅拌均匀的搅拌速度为700r/min，所述密封加热搅拌的温度为45℃，搅拌速度为550r/min。
[0089] 所述步骤4中的恒温加热搅拌的温度为75℃，搅拌速度为600r/min。
[0090] 所述步骤5中的加热缩聚反应的温度为95℃。
[0091] 所述双螺杆挤出机的长径比为40：1，螺杆转速为400r/min，挤出造粒温度为240℃，停留时间2min，压力为14Mpa。
[0092] 性能检测
[0093]
[0094]
[0095] 综上所述，本发明具有以下优点：
[0096] 1.本发明采用笼型聚倍半硅氧烷作为聚碳酸酯改性剂，提升了整体耐冲击性和耐候性，解决了聚碳酸酯本身低温耐冲击性不强的问题。
[0097] 2.本发明以笼型聚倍半硅氧烷为改性剂，以有机硅树脂为粘结缩聚剂，辅以硅烷偶联剂，能够在聚碳酸酯材料上进行硅氧烷改性，赋予聚碳酸酯良好的成型流动性、脱模性、以及良好的热反复循环后的抗应力开裂性。
[0098] 可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行
修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
