本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域,具體地說(shuō)是一種聚碳酸脂(PC)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、PB-g-MSG核殼粒子組成的PBT/PC合金及其制備方法。
背景技術(shù):
聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚碳酸脂(PC)是兩種應(yīng)用廣泛的工程塑料, PBT具有高耐熱性、耐疲勞性,耐化學(xué)性,低溫下可迅速結(jié)晶,成型性良好。缺點(diǎn)是缺口沖擊強(qiáng)度低 ,成型收縮率大 。PC具有光學(xué)透明性好、抗沖擊強(qiáng)度高,并具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐蠕變性。缺點(diǎn)是耐溶劑性差,熔融粘度大。
PBT/PC合金具有優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)性、機(jī)械性能等,但由于PBT/PC合金對(duì)缺口敏感、低溫沖擊強(qiáng)度低,需要加入增韌劑進(jìn)行改性。傳統(tǒng)的橡膠彈性體增韌PBT/PC合金,在提升缺口沖擊強(qiáng)度的同時(shí),材料的剛性、強(qiáng)度、加工流動(dòng)性會(huì)降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決已有技術(shù)存在的問(wèn)題,本發(fā)明提供一種核殼粒子增韌PBT/PC合金及其制備方法。核殼粒子增韌PBT/PC時(shí),可以保持PBT/PC合金原有優(yōu)異性能,同時(shí)具有更高的增韌效率。
本發(fā)明提供的一種核殼粒子增韌PBT/PC合金的組分及質(zhì)量百分比如下:PBT為50%,PC為30%,PB-g-MSG核殼粒子為20%;
所述的PB-g-MSG核殼粒子是核為聚丁二烯橡膠,殼層為甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯三元共聚物,其質(zhì)量百分比如下:
聚丁二烯橡膠為50%;
甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯是混合單體,共為49%,其中,兩者的質(zhì)量比為25:75;
甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯為1%。
本發(fā)明提供的一種核殼粒子增韌PBT/PC合金的制備方法的步驟和條件如下:
(1)一種核殼粒子增韌PBT/PC合金的制備
取固含量為59.7%聚丁二烯膠乳加入到反應(yīng)器中,再加入焦磷酸鈉、葡萄糖、硫酸亞鐵、去離子水、氧化異丙苯(CHP),它們的質(zhì)量比為753:2.25:3.15:0.045:1500:0.28,氮?dú)獗Wo(hù),反應(yīng)溫度為70 oC,向反應(yīng)器中滴加重量比為110:331:1.125:1.72-10.32的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、過(guò)氧化氫異丙苯和TDDM混合物,滴加完成后,再滴加重量比為9:0.28的甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯和過(guò)氧化氫異丙苯,滴加完成,反應(yīng)1小時(shí),凝聚,洗滌,于60 oC條件下烘干,得到核殼粒子(PB-g-MSG)共聚物。
(2) 將PC和PBT分別干燥;把PBT、PC及PB-g-MSG核殼粒子按所述的質(zhì)量百分比加入混合機(jī)中,攪拌混合均勻后出料;
(3) 將步驟(2)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中,在220 oC~240 oC條件下熔融共混擠出,冷卻,造粒,得目標(biāo)物。
有益效果:本發(fā)明提供的核殼粒子增韌PBT/PC合金采用了PB-g-MSG核殼粒子改性劑,核殼粒子以聚丁二烯(PB)為核,甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯共聚物為殼(MSG)。它的優(yōu)點(diǎn)是殼層的聚甲基丙烯酸甲酯與PC相具有物理相容性,而殼層中甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯共聚組份的環(huán)氧官能團(tuán)可以與PBT的端基發(fā)生增容反應(yīng),提高共混物的相容性,從而提高了PB-g-MSG的增韌效率,制備出高韌性,高強(qiáng)度的PBT/PC共混材料。本發(fā)明的制法通過(guò)改變分子量調(diào)節(jié)劑叔十二烷基硫醇(TDDM)用量,調(diào)控核殼粒子中聚丁二烯的玻璃化溫度和接枝度,從而實(shí)現(xiàn)PB-g-MSG對(duì)PBT/PC的有效增韌。隨著TDDM 含量增加,聚丁二烯相玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低,提升了核殼粒子的增韌能力。同時(shí)體系中剛性游離的甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯共聚物(f-MSG)含量增加, PBT與f-MSG共聚物發(fā)生反應(yīng),提升了共混物的強(qiáng)度。PBT/PC共混物的缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到904J/m,拉伸強(qiáng)度為49.4MPa,實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度、高韌性。
具體的實(shí)施方式
實(shí)施例1 一種核殼粒子增韌PBT/PC合金的制備方法,(1)取固含量為59.7%的聚丁二烯膠乳753g加入到反應(yīng)器中,加入2.25g焦磷酸鈉,3.15g葡萄糖,0.045g硫酸亞鐵,去離子水1500mL,過(guò)氧化異丙苯(CHP), 它們的質(zhì)量比為753:2.25:3.15:0.045:1500:0.28,氮?dú)獗Wo(hù),反應(yīng)溫度為70 oC。向反應(yīng)器中滴加重量比為110:331:1.125:1.72的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、過(guò)氧化氫異丙苯和TDDM混合物,滴加完成后,再滴加重量比為9:0.28的甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯和過(guò)氧化氫異丙苯,反應(yīng)1小時(shí)后,凝聚,洗滌,于60 oC條件下烘干24h,得到核殼粒子(PB-g-MSG)共聚物。實(shí)施例1中制備的核殼粒子TDDM含量為0.38%,性能列于表1。
(2)將聚碳酸酯,聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯在真空烘箱中120 oC烘干4小時(shí),然后與制備的PB-g-MSG在混合機(jī)中共混3-5分鐘,攪拌混合均勻后出料;
(3)將步驟(2)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中,經(jīng)熔融、擠出、造粒,在80 oC 條件下烘干12小時(shí),熔融溫度為220 oC-240 oC,螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min,喂料速度為20r/min, 冷卻,造粒,得目標(biāo)物。
將制得的共混物材料在240 oC條件下注射成力學(xué)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣條,按照ASTM-D256,ASTM-638標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量沖擊、拉伸性能。改性后材料的性能見(jiàn)表2。
實(shí)施例2 向反應(yīng)器中滴加重量比為110:331:1.125:3.44的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、過(guò)氧化氫異丙苯和TDDM,其余的同實(shí)施例1。
實(shí)施例2中制備的核殼粒子TDDM含量為0.76%,性能列于表1。
步驟(2)和步驟(3)同實(shí)施例1。
將制得的共混物材料在240 oC條件下注射成力學(xué)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣條,按照ASTM-D256,ASTM-638標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量沖擊、拉伸性能。改性后材料的性能見(jiàn)表2。
實(shí)施例3 向反應(yīng)器中滴加重量比為110:33:1.125:5.16的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、過(guò)氧化氫異丙苯和TDDM,其余的同實(shí)施例1。
實(shí)施例3中制備的核殼粒子TDDM含量為1.14%,性能列于表1。
步驟(2)和步驟(3)同實(shí)施例1。
將制得的共混物材料在240oC條件下注射成力學(xué)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣條,按照ASTM-D256,ASTM-638標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量沖擊、拉伸性能。改性后材料的性能見(jiàn)表2。
實(shí)施例4 向反應(yīng)器中滴加重量比為110:331:1.125:6.88的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、過(guò)氧化氫異丙苯和TDDM,其余的同實(shí)施例1。
實(shí)施例4中制備的核殼粒子TDDM含量為1.53%,性能列于表1。
步驟(2)和步驟(3)同實(shí)施例1。
將制得的共混物材料在240oC條件下注射成力學(xué)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣條,按照ASTM-D256,ASTM-638標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量沖擊、拉伸性能。改性后材料的性能見(jiàn)表2。
實(shí)施例5 向反應(yīng)器中滴加重量比為110:331:1.125:10.32的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、過(guò)氧化氫異丙苯和TDDM,其余的同實(shí)施例1。
實(shí)施例5中制備的核殼粒子TDDM含量為2.29%,性能列于表1。
步驟(2)和步驟(3)同實(shí)施例1。
將制得的共混物材料在240oC條件下注射成力學(xué)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣條,按照ASTM-D256,ASTM-638標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量沖擊、拉伸性能。改性后材料的性能見(jiàn)表2。
對(duì)比例1 量取固含量為59.7%的聚丁二烯膠乳753g加入到反應(yīng)器中,加入2.25g焦磷酸鈉,3.15g葡萄糖,0.045g硫酸亞鐵,去離子水1500mL,過(guò)氧化異丙苯(CHP),配比為753:2.25:3.15:0.045:1500:0.28,氮?dú)獗Wo(hù),反應(yīng)溫度為70 oC。向反應(yīng)器中滴加甲基丙烯酸甲酯:苯乙烯:過(guò)氧化氫異丙苯,重量比為110:331:1.125,滴加完成后,開(kāi)始滴加甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯和過(guò)氧化氫異丙苯,重量比為9:0.28,反應(yīng)完成后加入抗氧劑,凝聚0.5小時(shí),洗滌,于60 oC條件下烘干24h,得到核殼粒子(PB-g-MSG)共聚物。對(duì)比例1中制備的核殼粒子TDDM含量為0%,性能列于表1。
按照表2的配方,將聚碳酸酯,聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯在真空烘箱中120 oC烘干4小時(shí),然后與制備的PB-g-MSG在混合機(jī)中共混3-5分鐘,出料后一起加入到雙螺桿擠出機(jī)中,經(jīng)熔融、擠出、造粒在80 oC條件下烘干12小時(shí),共混溫度為220oC-240oC,螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min,喂料速度為20r/min,得到目標(biāo)物的共混材料。
將制得的共混物材料在240oC條件下注射成力學(xué)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣條,按照ASTM-D256,ASTM-638標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量沖擊、拉伸性能。改性后材料的性能見(jiàn)表2。
如表1所示,隨著TDDM含量的增加,PB相的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度向低溫移動(dòng),核殼粒子的尺寸以及接枝率下降。共混物的沖擊、拉伸性能如表2所示。隨著TDDM含量的增多,共混物的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度先增加后降低。沖擊強(qiáng)度的提高在于核殼粒子合成過(guò)過(guò)程中TDDM含量的增加導(dǎo)致橡膠相PB的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度逐漸向低溫方向移動(dòng),PB橡膠粒子交聯(lián)反應(yīng)降低,從而導(dǎo)致PB相空洞化能力的提高,有利于其對(duì)塑料的增韌。另一方面,隨著TDDM含量的增多,體系中剛性游離的甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯共聚物(f-MSG)含量增加, PBT與f-MSG共聚物發(fā)生反應(yīng),提升了共混物的強(qiáng)度。當(dāng)PB-g-MSG核殼粒子制備過(guò)程中TDDM含量為0.76%時(shí),PBT/PC共混物的缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到904J/m,拉伸強(qiáng)度為49.4MPa,實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度、高韌性。