專利名稱：聚碳酸酯組合物及其制備方法和包含其的產(chǎn)品的制作方法
聚碳酸酯組合物及其制備方法和包含其的產(chǎn)品
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及聚碳酸酯組合物及其制備方法和包含其的產(chǎn)品。聚碳酸酯是一種光學透明聚合物樹脂，其具有高沖擊強度但是低的彈性模量。為 了提高其彈性模量，玻璃纖維經(jīng)常被加至聚碳酸酯中。這導致透明性的損失，以及沖擊強度 的降低。當需要改變填充至聚碳酸酯組合物的玻璃的顏色時，著色劑通常被加入至組合物 中。然而，著色劑的添加通常降低玻璃增強的聚碳酸酯的沖擊性能。為了使玻璃填充的聚碳酸酯呈現(xiàn)出白色或者淺色，填料例如是二氧化鈦和硫化鋅 經(jīng)常被添加至聚碳酸酯樹脂中。然而添加二氧化鈦至聚碳酸酯中會導致玻璃纖維尺寸的降 低，而添加硫化鋅則會導致聚碳酸酯分子量的降低，與之相應(yīng)的沖擊強度的損失。由于沖擊 強度的降低，難于將白色的玻璃填充的聚碳酸酯應(yīng)用于需要保持沖擊強度的情況，例如機 動車的外部車身板件和電子器件，計算機和移動電話。因此，具有高沖擊強度的白色的玻璃填充的聚碳酸酯是期望的。發(fā)明概述本發(fā)明公開了一種聚碳酸酯組合物，其包含聚碳酸酯；著色劑組分，該著色劑組 分包含白色著色劑，其含量基于聚碳酸酯組合物總重量計為約1襯％至約15wt% ；纖維組 分；以及酸組分；其中酸組分與著色劑組分的重量比為約0.0001 1至約1 1。本發(fā)明還公開了一種方法，其包含共混聚碳酸酯組合物，該聚碳酸酯組合物包含 聚碳酸酯；著色劑組分，該著色劑組分包含白色著色劑，其含量基于聚碳酸酯組合物總重量 計為約1襯％至約15wt% ；纖維組分；以及酸組分；其中酸組分與著色劑組分的重量比為約 0. 0001 1 至約 1:1。發(fā)明詳述本發(fā)明公開了一種聚碳酸酯組合物，其包括聚碳酸酯，纖維組分，著色劑組分和 酸組分，其沖擊強度大于或等于約120J/m。酸組分的加入便于保留白色組合物的沖擊強度。 酸組分的加入防止聚碳酸酯分子量的降低，這有助于保持聚碳酸酯組合物的沖擊強度?；炫淝暗木厶妓狨サ臄?shù)均分子量通常為約10000至約lOOOOOg/mol，約12000至約 80000g/mol，并且更特別為約15000至約50000g/mol?；诰厶妓狨ソM合物總重量計，用于聚碳酸酯組合物的聚碳酸酯的含量為約 5wt%至約90wt%，特別為約10 丨％至約80wt%，并且更特別為約20 丨％至約70wt%。纖維組分包括非黑色纖維(non-black fibers)例如是玻璃纖維，聚合物纖維，晶 須，納米纖維，納米管，或者類似物，或者是包含前述的纖維中的至少一種的組合。例示的纖 維為玻璃纖維。有用的玻璃纖維可以由任意類型的可纖維化的玻璃組分成型，并且包括由可纖維 化的玻璃組分制備的那些，被稱為“E-玻璃”，"A-玻璃”，"C-玻璃”，"D-玻璃”，"R-玻璃”， “S-玻璃”，以及不含氟和/或硼的E-玻璃衍生物。最能夠起到增強作用的墊片(mat)包括 由E-玻璃形成的玻璃纖維，并且其包含在聚碳酸酯組合物中。在聚碳酸酯組合物中可包含工業(yè)上制造的標稱單絲直徑為約4. 0至約35. 0微米的玻璃纖維，以及標稱單絲直徑為約5. 0至約30. 0微米的E-玻璃纖維。該長線通過標準 工藝制得，例如，通過蒸汽或者空氣吹制，火焰吹制，和機械拉伸(mechanical pulling)。例 示的用于聚碳酸酯強化的長絲通過機械拉伸制得。也可以使用非圓形截面的纖維。玻璃纖 維可以上膠或者不上膠。上膠的玻璃纖維在它們的表面涂覆有經(jīng)選擇與聚碳酸酯相容的上 膠劑組分。該上膠劑組分促進聚碳酸酯在纖維束上的打濕和濕透，并且?guī)椭厶妓狨ソM合 物獲得所需要的物理性能。該玻璃纖維優(yōu)選為上膠的玻璃絲束。在制備玻璃纖維中，可以同時形成大量的單 絲，用涂布劑上膠，然后捆扎成所謂的絲束?；蛘哒f該絲束可以首先由長絲形成，之后再 上膠。所用上膠量通常為足以將玻璃長絲粘結(jié)為連續(xù)絲束的量，且范圍基于玻璃纖維的 重量計為約0. 1至5wt%，約0. 1至2wt%。通常，基于玻璃原絲的重量計，該量可以是約 1. 0wt%。短切絲束形式的玻璃纖維可以具有約0. 3毫米至約10厘米的長度，特別為約0. 5 毫米至約5厘米，并且更特別為約1. 0毫米至約2. 5厘米。一般地，存在于聚碳酸酯組合物中的纖維組分的含量為約2wt%至約60wt%，特 別為約5wt%至約50wt%，并且更特別為約7wt%至約40wt%，基于聚碳酸酯組合物總重量 計。應(yīng)用于聚碳酸酯組合物中的著色劑組分通常包含白色著色劑。該著色劑組分可能 具有著色劑顆粒，其平均顆粒尺寸為約0. 1至約25微米，特別為約0. 2至約20微米，并且 更特別為約0.3至約15微米。合適的著色劑的例子為二氧化鈦，硫化鋅，鋅鋇白，氧化鋅， 或者類似物，或者包含前述著色劑的至少一種的組合?？商砑又辆厶妓狨ソM合物中的著色劑組分的量為約0. 5wt%至約20wt%，具體為 約1襯％至約15wt%，特別為約2wt%至約12wt%，并且更特別為約3襯％至10wt%，基于 聚碳酸酯組合物總重量計。通常在聚碳酸酯組合物中加入酸組分以避免聚碳酸酯分子量的降低。在聚碳酸酯 組合物中加入酸組分通常被稱為“酸終止劑”。不經(jīng)意間發(fā)現(xiàn)當酸組分加入到包含聚碳酸 酯、玻璃纖維和著色劑的聚合物組合物中時，該聚合物組合物的沖擊性能增至不包含白色 著色劑的聚合物組合物的水平或者增至包含其它的非白色著色劑的聚合物組合物的水平。 已發(fā)現(xiàn)白色著色劑能夠降低聚碳酸酯的分子量，并且酸的加入能夠減弱這種作用。這有助 于改善聚碳酸酯組合物的沖擊強度。然而不期望受理論的限制，據(jù)信酸的加入終止了促使 聚碳酸酯分子量降低的反應(yīng)。該酸組分包括酸和任選的水。通常情況下需要酸的存在量為約1襯％至約 IOOwt %，尤其為約5wt %至約60wt %，特別為約IOwt %至約55wt %，并且更特別為約 15wt%至約50wt%，基于酸組分的總重量計。酸可以包括有機酸，無機酸，酸性鹽，脂肪酸， 高分子酸，或類似物，或者包括前述酸中的至少一種的組合。合適的酸為亞磷酸，磷酸，鹽 酸，硫酸，醋酸，酸式焦磷酸鈉或者包括前述酸中至少一種的組合。脂肪酸可以是飽和酸或 者不飽和酸。脂肪酸的例子為油酸，亞油酸，肉豆蔻烯酸，棕櫚油酸，花生四烯酸，或其類似 物，或者包含前述脂肪酸中至少一種的組合。高分子酸的例子為聚丙烯酸，聚苯乙烯磺酸， 聚(3-噻吩乙酸)，聚乙醇酸，或其類似物，或者包含前述高分子酸中至少一種的組合。例示 的酸為亞磷酸。加入至聚碳酸酯組合物的酸組分的量為約0. 000 Iwt %至約5wt %，特別為約0. 001至約3wt%，并且更特別為約0. 01至約2wt%，基于聚碳酸酯組合物總重量計。通常期望酸組分和著色劑組分的重量比為約0.0001 1至約1 1，尤其為約 0.0005 1至約0.5 1，特別為約0.005 1至約0. 3 1，特別為約0.002 1至約 0.2 1，并且更特別為約0.001 1至約0.1 1。在一種實施方式中，在制備聚碳酸酯組合物的一方法中，將聚碳酸酯與纖維組分， 著色劑組分和酸組分在一定的剪切和溫度條件下一起共混，該條件有效產(chǎn)生沖擊強度大于 等于約120J/m的均一的組合物。例示的共混形式包括熔體共混，其包括使聚碳酸酯熔融并 且將纖維組分，著色劑組分和酸組分分散在熔融聚碳酸酯中。在熔體共混之前可以干混前 述的各組分。該熔體共混可能導致中間產(chǎn)物的形成，例如，粒料或者餅料，其可以隨后被制 備成制品或者其可以通過成型工藝直接形成為制品。聚碳酸酯組合物的熔體共混包括使用剪切力，拉伸力，壓縮力，超聲波能，電磁能， 熱能或者包括前述的力或者能量形式中的至少一種的組合，并且在加工設(shè)備中進行，其中 前述的力或者能量形式通過單螺桿，多螺桿，同向或反向嚙合螺桿，同向或反向非嚙合螺 桿，往復螺桿，帶銷(Pin)的螺桿，帶篩的螺桿，帶銷的機筒，滾筒，柱塞，螺旋轉(zhuǎn)子，或者包 括前述的至少一種的組合來施加。涉及前述的力的熔體共混可以通過機器例如單螺桿或多螺桿擠出機，Buss捏合 機，Henschel混合機，螺旋器，Ross混合機，Banbury混合機，輥軋機，成型機例如是注射成 型機，真空成型機，吹塑成型機，或其類似物，或者包括前述機器的至少一種的組合來實施。在一種實施方式中，聚碳酸酯組合物可以通過在將聚碳酸酯，玻璃纖維，著色劑和 酸組分輸入熔體共混裝置之前對其進行預混合(干混)來制備，但這種預混合可能并不總 是需要的。該預混合可以在混合機中進行，所述混合機例如，轉(zhuǎn)鼓混合機，螺帶式混合機，立 式螺旋混合機，Muller混合機，Σ形混合機，混沌式混合機(chaotic mixer)，靜態(tài)混合機， 或類似裝置。預混合通常在室溫進行。熔體共混物是指其中至少一部分聚碳酸酯達到大于或等于大約其流動溫度(例 如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)的共混物。干混物是指全部聚碳酸酯物質(zhì)處于小于或者等于其流動點 的溫度并且其中在干混過程中聚碳酸酯基本上不含任何液體狀流體的共混物。在一種實施方式中，聚碳酸酯，纖維組分，著色劑組分以及酸組分被加入至擠出機 并且在擠出機中進行熔體共混。收集擠出物并進行成型。前述的組分可以在擠出機的進料 喉處加入或者其中的一些可以在下游處加入。在一種實施方式中，該纖維組分和/或該著色劑組分可以以母料的形式加入到擠 出機中。如果需要的話，母料可以分別在擠出機的進料喉處或者下游處加入。在例示的實 施方式中，纖維組分可以在進料喉的下游處加入，尤其是恰好擠出機模頭之前。通常以粒料的形式從擠出機中收集擠出物。將粒料在注射成型機，吹塑成型機，真 空成型機，或類似的設(shè)備中模制成為需要的制品。纖維組分與著色劑組分和酸組分的聯(lián)合使用是有利的，其使得聚碳酸酯組合物顯 示出與包含其它非白色著色劑的組合物或者不包含著色劑的組合物相似的沖擊強度。該聚碳酸酯組合物的沖擊強度通常大于或等于約120J/m，特別大于或等于約 130J/m，并且更特別大于或等于約140J/m。在另一實施方式中，該聚碳酸酯組合物的熱變形溫度大于或等于約132°C，特別大于或等于約133°C，并且更特別大于或等于約134°C。本發(fā)明進一步通過下面的非限制性實施例加以說明。
實施例實施例1進行本實施例來說明當酸組分被加入到包含纖維組分和白色著色劑組分的聚碳 酸酯中時沖擊性能的改善。本實施例還用于說明亞磷酸含量的變化對于試樣的熱學性能和 力學性能的影響。組分及性能列于表1中。在雙螺桿擠出機中共混各成分。IOOgrade PCP和PCP 1300為從Sabic Innovative Plastics獲得的聚碳酸酯。丙烯酸聚合物沖擊改性的粒料 從Rohm and Haas獲得。將表1中所示的所有成分通過擠出機的進料喉加入至雙螺桿擠出 機。該擠出機為具有11個機筒的雙螺桿擠出機，從進料喉至模具分別設(shè)定溫度為50，100， 280，280，280，280，280，280，280，280 和 280 °C。螺桿轉(zhuǎn)速為 300 轉(zhuǎn)每分鐘(rpm)。擠出的試樣之后進行注射成型來制備樣品以測試不同的性能。撓曲模量測試根據(jù) ASTM D 790進行。缺口伊佐德抗沖測試根據(jù)ASTM D 256進行。拉伸測試根據(jù)ASTM D 638 進行。熱變形溫度測試根據(jù)ASTM D 648進行。如下面的表1所示，#1和#2試樣為對比試樣，而#3_#8試樣為本發(fā)明公開的組合 物。#1試樣不包含任何白色著色劑(硫化鋅)，而#2試樣包含白色著色劑。根據(jù)性能數(shù)據(jù)， 可以看到在#2試樣中加入白色著色劑降低了聚碳酸酯組合物近乎50%的沖擊性能(比較 #1試樣與#2試樣的沖擊性能)。當亞磷酸加入聚碳酸酯組合物中的含量達到45wt% (基 于酸組分的重量計)，沖擊性能得到顯著的改善，其可以從#3-#8試樣中看出。硫化鋅的含 量維持在5wt%。從試樣#3_#8中可以看出，酸的加入改善了試樣的沖擊性能，同時允許在組合物 中加入白色著色劑。從下面的數(shù)據(jù)可看出，當酸組分與著色劑組分的重量比為約0. 0001至約1時，與 不含該酸的組合物相比，聚碳酸酯組合物的沖擊性能顯著提高。
權(quán)利要求
一種聚碳酸酯組合物，包括聚碳酸酯；著色劑組分，該著色劑組分包含白色著色劑，其含量基于聚碳酸酯組合物總重量計為約1wt％至約15wt％；纖維組分；以及酸組分；其中酸組分與著色劑組分的重量比為約0.0001∶1至約1∶1。
2.權(quán)利要求1的聚碳酸酯組合物，其中基于聚碳酸酯組合物總重量計，該著色劑組分 存在的量為約3wt%至約12wt%。
3.權(quán)利要求1或2任一項的聚碳酸酯組合物，其中該著色劑組分包括二氧化鈦，硫化 鋅，鋅鋇白，氧化鋅或者包含二氧化鈦、硫化鋅、鋅鋇白或氧化鋅中至少一種的組合。
4.權(quán)利要求1的聚碳酸酯組合物，其中該酸組分包括亞磷酸，磷酸，鹽酸，硫酸，醋酸， 酸式焦磷酸鈉或者包括前述酸中至少一種的組合。
5.權(quán)利要求1的聚碳酸酯組合物，其中該酸組分包括酸，該酸為無機酸，有機酸，酸性 鹽，高分子酸，脂肪酸，或者包含前述酸中至少一種的組合。
6.權(quán)利要求1、2、4或5中任一項的聚碳酸酯組合物，其中該酸組分包括酸和水。
7.權(quán)利要求1、4或5中任一項的聚碳酸酯組合物，其包含基于聚碳酸酯組合物總重量 計約0. 000Iwt %至約5wt%的酸組分。
8.權(quán)利要求5的聚碳酸酯組合物，其中該脂肪酸為油酸，亞油酸，肉豆蔻烯酸，棕櫚油 酸，花生四烯酸，或者包含前述脂肪酸中至少一種的組合，或者其中該高分子酸為聚丙烯 酸，聚苯乙烯磺酸，聚(3-噻吩乙酸)，聚乙醇酸，或者包含前述高分子酸中至少一種的組
9.權(quán)利要求1或2任一項的聚碳酸酯組合物，其中該酸組分與該著色劑組分的重量比 為約 0. 005 1 至約 0. 3 1。
10.權(quán)利要求1的聚碳酸酯組合物，其中該纖維組分包括玻璃纖維。
11.一種制品，其包含權(quán)利要求1至10中任一項所述的聚碳酸酯組合物。
12.一種方法，包括共混聚碳酸酯組合物，該聚碳酸酯組合物包括 聚碳酸酯；著色劑組分，該著色劑組分包含白色著色劑，其含量基于聚碳酸酯組合物總重量計為 約 Iwt %至約 15wt% ； 纖維組分；以及酸組分；其中酸組分與著色劑組分的重量比為約0.0001 1至約1 1。
13.權(quán)利要求12的方法，其中該共混包括熔體共混。
14.權(quán)利要求12或13中任一項的方法，其進一步包括注射成型該聚碳酸酯組合物。
15.一種制品，其通過權(quán)利要求12至14中任一項所述的方法制備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚碳酸酯組合物，其包括聚碳酸酯；著色劑組分，該著色劑組分包含白色著色劑，其含量基于聚碳酸酯組合物總重量計為約1wt％至約15wt％；纖維組分；以及酸組分；其中酸組分與著色劑組分的重量比為約0.0001∶1至約1∶1。本發(fā)明還公開一種方法，其包括共混聚碳酸酯組合物，該聚碳酸酯組合物包括聚碳酸酯；著色劑組分，該著色劑組分包含白色著色劑，其含量基于聚碳酸酯組合物總重量計為約1wt％至約15wt％；纖維組分；以及酸組分；其中酸組分與著色劑組分的重量比為約0.0001∶1至約1∶1。
文檔編號C08K7/14GK101970577SQ200980108997
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者姜思光, 李延軍, 鄒湘坪 申請人:沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料知識產(chǎn)權(quán)有限公司