技术领域
[0001] 本
发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种PC合金材料及其制备方法。
背景技术
[0002] 聚
碳酸酯(PC)是性能优异的工程塑料，具有良好的综合性能，机械强度高、耐冲击韧性好、尺寸稳定、电绝缘性好；但PC在某些性能方面存在
缺陷。
现有技术中常选择特殊的聚酯与其共混改善其性能。
[0003] 聚对苯二
甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯具有冲击强度高、突出的透明度、高光泽、耐热性好、弯曲不泛白、耐划痕、耐老化、防静电、耐化学性优异、耐
水解、流动性好、着色
力强、易于成型加工、卫生性好(符合FDA)等优点。
[0004] 虽然现有技术有采用聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯对PC进行改性，但是其制品在耐候性方面未能达到很好的效果。
发明内容
[0005] 本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种PC合金材料，该材料的耐候性能得到显著提高。
[0006] 本发明的另一目的在于提供所述PC合金材料的制备方法。
[0007] 本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现。
[0008] 一种PC合金材料，包括如下按重量份计算的组分：
[0009] 聚碳酸酯54～90份；
[0010] 聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯4～60份；
[0012] 其他助剂 0～5.4份。
[0013] 优选地，所述PC合金材料包括如下按重量份计算的组分：
[0014] 聚碳酸酯54～90份；
[0015] 聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯4～60份；
[0016] 纤维状填料 0～30份；
[0017] 其他助剂 0～5.4份；
[0018] 所述PC合金材料中，含有
硅元素，硅元素的含量为0.1～500ppm。
[0019]
发明人意外发现，在上述配方中，额外地添加硅元素，并控制其含量在某范围内，能进一步提升聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯改性PC的耐候性。
[0020] 当添加的硅元素含量过高时，无法起到上述效果。
[0021] 优选地，所述PC合金材料中，硅元素的含量优选为1～300ppm，更优选为1～100ppm。更进一步地，硅元素的优选含量为15～90ppm，更优选为30～80ppm。
[0022] 优选地，硅元素以硅盐、硅的
氧化物或与PC共聚形成硅共聚PC的一种或多种形式存在于PC合金材料中。优选地，硅元素以
二氧化硅、碳化硅、有机硅或与PC共聚形成硅共聚PC的一种或多种形式存在于PC合金材料中。
[0023] 优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯的熔点为290～310℃。
[0024] 更优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯中1,4-环己烷二甲醇结构单元(CHDM)和乙二醇结构单元(EG)的摩尔比为80:20～20:80。
[0025] 更优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯中1,4-环己烷二甲醇结构单元(CHDM)和乙二醇结构单元(EG)的摩尔比为60:40～70:30或30:70～40:60。
[0026] 在合金组合物中，添加纤维状填料可以进一步提升其力学性能。因此，优选所述PC合金材料中纤维状填料的含量大于0份。
[0027] 所述纤维状填料可以是金属纤维、
碳纤维、塑料纤维、玻璃纤维中的一种或几种；优选玻璃纤维；其中，所述玻璃纤维选自粗纺纤维、长玻璃纤维、短玻璃纤维中的一种或几种，优选为M-玻璃、E-玻璃、A-玻璃、S-玻璃、R-玻璃、C-玻璃中的一种或几种，更优选为E-玻璃、A-玻璃、C-玻璃。以上玻璃纤维可以是经过浆料和粘合促进剂进行
表面处理的，也可以是对表面部分
覆盖处理，还可以是表面不进行任何处理；所述玻璃纤维的直径为1um～
25um，优选为3um～20um，最优选为4um～15um。
[0028] 优选地，当所述PC合金材料含有硅元素时，其所含的硅元素的含量按照如下方法进行测试：
[0029] 在分析天平中精确称量PC合金材料的颗粒2g，倒入100ml消解瓶中，然后加入97％的浓
硫酸5ml，在预设
温度300℃
铁板加热仪器中加热10分钟，然后再加入68％的
硝酸5ml，再保持加热20分钟，使颗粒物完全分解后冷却至室温，加入20ml的双氧水中和酸性至pH值为7后，用去离子水稀释上述液体，将液体通过进样管导入ICP检测仪器中测定硅元素的含量。
[0030] 优选地，所述PC合金材料中，还含有锰元素和/或
钙元素。发明人还发现，在含有上述含量范围的硅元素的PC合金材料中，额外添加锰元素和/或钙元素再进行复配，能使耐候性能得到更显著的提升。
[0031] 优选地，锰元素的含量为1～200ppm，优选为1～100ppm，更优选为10～50ppm。
[0032] 优选地，钙元素的含量为1～200ppm，优选为1～100ppm，更优选为50～90ppm。
[0033] 优选地，所述锰元素以锰盐、锰的氧化物的形式存在于PC合金材料中，所述钙元素以钙盐、钙的氧化物的形式存在于PC合金材料中。
[0034] 优选地，所述PC合金材料中，锰元素、钙元素的含量按照如下方法进行测试：在分析天平中精确称量PC合金材料的颗粒2g，倒入100ml消解瓶中，然后加入97％的浓硫酸5ml，在预设温度300℃铁板加热仪器中加热10分钟，然后再加入68％的硝酸5ml，再保持加热20分钟，使颗粒物完全分解后冷却至室温，加入20ml的双氧水中和酸性至pH值为7后，用去离子水稀释上述液体，将液体通过进样管导入ICP检测仪器中测定锰元素、钙元素的浓度。
[0035] 当PC合金材料中，同时含有硅、锰、钙三种元素，耐候性能得到最佳的改善。
[0036] 优选地，所述锰盐或锰的氧化物为中性或不具有
腐蚀性的锰盐或锰的氧化物。
[0037] 钙元素的来源优选为中性钙盐。
[0038] 根据不同的用途需要，本发明的PC合金材料还可以进一步包括其他助剂，如抗
氧化剂、
光稳定剂、抗冲改性剂、阻燃剂、
荧光增白剂、
润滑剂、
增塑剂、增韧剂、
增稠剂、抗静电剂、
脱模剂、颜料等。
[0039] 所述抗氧化剂可以是本领域常用的抗氧化剂，其可选自受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂或
亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种，例如1010、168、1076、445、1098中的一种或者两种及以上的混合物。
[0040] 所述增韧剂可以是本领域常用的增韧剂，例如EVA型增韧剂、EMA型增韧剂、ASA型增韧剂、AES型增韧剂、SAS型增韧剂、
丙烯酸酯类增韧剂、有机硅增韧剂中的一种或多种混合物。
[0041] 所述光稳定剂可以是本领域常用的光稳定剂，例如受阻胺类或紫外线吸收剂中的一种或几种的混合，具体可以列举出UV-944、UV-234、770DF、328、531、5411中的一种或者两种及以上的混合物。
[0042] 所述抗冲改性剂可以是本领域常用的抗冲改性剂，例如PTW、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS中的一种或者两种的混合物。
[0043] 所述阻燃剂可以是本领域常用的阻燃剂，例如磷系阻燃剂，具体可以为双酚A双(二苯基磷酸酯)BDP、RDP、甲基膦酸二甲酯(DMMP)和乙基膦酸二乙酯(DEEP)中的一种或者两种及以上的混合物。
[0044] 所述
荧光增白剂可以是本领域常用的荧光增白剂，例如双三嗪
氨基二苯乙烯。
[0045] 所述润滑剂可以是本领域常用的润滑剂，例如季戊四醇酯、蒙旦蜡、硅油中的一种或者两种及以上的混合物。
[0046] 所述增塑剂可以是本领域常用的增塑剂，例如甘油、
柠檬酸、柠檬酸丁酯、环氧
大豆油等中的一种或者两种及以上的混合物。
[0047] 所述增稠剂可以是本领域常用的增稠剂，例如无机增稠剂、聚丙烯酸酯增稠剂。
[0048] 所述抗静电剂为永久性抗静电剂，可以是本领域常用的永久性抗静电剂，例如PELESTAT-230、PELESTAT-6500、SUNNICO ASA-2500中的一种或者两种及以上的混合物。
[0049] 所述脱模剂可以是本领域常用的脱模剂，例如硅油、
石蜡、白矿油、凡士林中的一种或者两种及以上的混合物。
[0050] 所述颜料可以是本领域常用的颜料，例如
炭黑、
钛白粉、黑种、酞菁蓝、荧光橙等中的一种或者两种及以上的混合物。
[0051] 本发明所述PC合金材料的制备方法，包括如下步骤：
[0052] 1)按照配方含量称量各组分，并将需要预烘干处理的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯、纤维状填料、其他助剂进行120℃～130℃预烘干处理；
[0053] 2)将预烘干处理的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯、纤维状填料、其他助剂、分别经过高混机混合均匀；
[0054] 3)将混合均匀的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯、其他助剂，硅盐或硅的氧化物或与PC共聚形成的硅共聚PC分别通过主
喂料口，纤维状填料通过主喂料口或侧喂料口，加入到双螺杆
挤出机中，双
螺杆挤出机的温控设置温度为200℃～280℃，需要时锰盐或锰的氧化物、钙盐或钙的氧化物通过主喂料口加入；
[0055] 4)冷却、切粒。
[0056] 优选地，所述PC合金材料的制备方法，包括如下步骤：
[0057] 1)按照配方含量称量各组分，并将需要预烘干处理的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯、纤维状填料、其他助剂进行120℃～130℃预烘干处理，预烘干时间设定为4h～6h，得到预烘干处理的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯、纤维状填料、其他助剂；
[0058] 2)将预烘干处理的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯、纤维状填料、其他助剂、分别经过高混机混合均匀，混合温度为30℃～50℃，混合时间设定在5min～15min；
[0059] 3)将混合均匀的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯、其他助剂，硅盐或硅的氧化物或与PC共聚形成的硅共聚PC分别通过主喂料口，纤维状填料通过主喂料口或侧喂料口，加入到
双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为200℃～280℃，其中并设置至少1个抽
真空，抽真空可以位于输料段的末端，熔融段的前端以及
计量段部分，需要时锰盐或锰的氧化物、钙盐或钙的氧化物通过主喂料口加入；
[0060] 4)将得到熔体经过模头，模头孔数量范围为4个～30个，因此可以得到直径为0.5mm～10mm的条状组合物的熔融长条；熔融长条通过20℃～25℃的水槽冷却口，引入到切粒机中进行均化切粒，得到的粒子通过筛空输送除湿后得到最终的PC合金材料。
[0061] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0062] 本发明采用聚酯对PC合金进行改性，使获得的PC合金材料克服了现有PC合金材料的不足，使其耐候性得到提升。特别的，在PC合金材料中添加特定含量的硅元素后，所得PC合金材料的耐候性能能够进一步得到提升，在添加硅元素的
基础上，再加入锰元素和/或钙元素进行复配，PC合金材料的耐候性能可更进一步得到更显著的改善。
具体实施方式
[0063] 以下结合具体
实施例对本发明进行阐述，然而本发明的保护范围并非仅仅局限于以下实施例，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。凡在本
专利的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明要求的保护范围之内。
[0064] 实施例中，耐候性能按照如下方案进行测试：
[0065] (1)耐候性：
[0066] 检测标准：ISO 4892-2。1000小时后，冲击性能变化率≤30％判定为好，冲击性能变化率＞30％判定为差。
[0067] 聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯(牌号：PC L-1250Y)。
[0068] 聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯为Eastman产品：
[0069] 聚酯A为聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯，其熔点为290℃，n(CHDM):n(EG)＝80:20。
[0070] 聚酯B为聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯，其熔点为295℃，n(CHDM):n(EG)＝65:35。
[0071] 聚酯C为聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯，其熔点为300℃，n(CHDM):n(EG)＝50:50。
[0072] 聚酯D为聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯，其熔点为305℃，n(CHDM):n(EG)＝35:65。
[0073] 聚酯E为聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯，其熔点为295℃，n(CHDM):n(EG)＝20:80。
[0074] 实施例及对比例中，所用的硅元素、锰元素、钙元素的来源均为市售的硅盐或硅的氧化物、市售的锰盐或锰的氧化物、市售的钙盐或钙的氧化物，硅共聚PC为LG化学产品，其他未特别指明的原料均为普通市售产品。
[0075] 实施例及对比例中，所述PC合金材料的制备方法，包括如下步骤：
[0076] 1)按照配方含量称量各组分，并将需要预烘干处理的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯、纤维状填料、其他助剂进行120℃～130℃预烘干处理；
[0077] 2)将预烘干处理的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯、纤维状填料、其他助剂分别经过高混机混合均匀；
[0078] 3)将混合均匀的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯、其他助剂，硅盐或硅的氧化物或与PC共聚形成的硅共聚PC分别通过主喂料口，纤维状填料通过主喂料口或侧喂料口，加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为200℃～280℃，需要时，锰盐或锰的氧化物、钙盐或钙的氧化物在主喂料口加入；
[0079] 4)冷却、切粒。通过检测粒料中硅元素的含量，从而调节硅盐或硅的氧化物的加入量。
[0080] 例如：
[0081] 1)取70Kg聚碳酸酯
树脂，30Kg聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯，进行120℃～130℃预烘干处理；
[0082] 2)预烘干处理后的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯经过高混机混合均匀；
[0083] 3)将混合均匀的聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯、二氧化硅分别通过主喂料口，加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温控设置温度为200℃～280℃，二氧化硅的用量为聚碳酸酯树脂和聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯总量的0.07％；
[0084] 4)冷却、切粒。对粒料中硅元素的含量进行检测，测得其中硅元素含量为291ppm。
[0085] 实施例0～40及对比例1～4
[0086] 按表1和表2的配方，制备实施例0～4及对比例1～4的PC合金材料，其性能测试，见表3。从实施例1～4可以看出，当PC合金材料中添加适量硅元素后PC合金材料的耐候性能明显提升。从对比例1～4可以看出，当PC合金材料中添加的硅元素的含量过高时，PC合金材料的耐候性能会受到明显的影响。
[0087] 按表4至8的配方，制备实施例5～40的PC合金材料，其性能测试见表9。
[0088] 表1
[0089] 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
聚碳酸酯树脂/kg 70 70 70 70
聚酯A/kg 30 30 30 30
硅元素来源 二氧化硅 二氧化硅 二氧化硅 二氧化硅
硅元素含量/ppm 0.1 496 291 200
[0090] 表2
[0091] 实施例0 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
聚碳酸酯树脂/份 70 70 70 70 70
聚酯A/份 30 30 30 30 30
硅元素来源 不添加 二氧化硅 二氧化硅 二氧化硅 二氧化硅
硅元素含量/ppm -- 510 520 535 549
[0092] 表3
[0093] 耐候测试(冲击性能变化率％)
实施例1 28.2
实施例2 28.1
实施例3 25.2
实施例4 24.1
实施例0 53.0
对比例1 48.3
对比例2 50.2
对比例3 54.1
对比例4 50.1
[0094] 表4
[0095]
[0096] 表5
[0097]
[0098] 表6
[0099] 实施例25 实施例26 实施例27 实施例28
聚碳酸酯树脂/kg 70 70 70 70
聚酯B/kg 30
聚酯C/kg 30
聚酯D/kg 30
聚酯E/kg 30
硅元素来源 二氧化硅 二氧化硅 二氧化硅 二氧化硅
硅元素含量/ppm 30 30 30 30
[0100] 表7
[0101] 实施例29 实施例30 实施例31 实施例32
聚碳酸酯树脂/kg 54 90 70 70
聚酯A/kg 30 30 4 60
硅元素来源 二氧化硅 二氧化硅 二氧化硅 二氧化硅
硅元素含量/ppm 30 30 30 30
[0102] 表8
[0103]
[0104]
[0105] 表9
[0106]
[0107]
