本發(fā)明涉及高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種PC合金材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：聚碳酸酯(PC)是性能優(yōu)異的工程塑料，具有良好的綜合性能，機(jī)械強(qiáng)度高、耐沖擊韌性好、尺寸穩(wěn)定、電絕緣性好；但PC同時(shí)也有熔體粘度大、流動(dòng)性差、耐溶劑性差，在溶劑和堿性環(huán)境下易發(fā)生應(yīng)力開(kāi)裂和溶脹，對(duì)缺口的敏感性較大，加工時(shí)容易發(fā)生應(yīng)力開(kāi)裂，且加工溫度較高。選擇特殊聚酯改善PC性能，獲得綜合性能優(yōu)異的復(fù)合材料，是一種較為有效、簡(jiǎn)便的改性途徑。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯具有沖擊強(qiáng)度高、突出的透明度、高光澤、耐熱性好、彎曲不泛白、耐劃痕、耐老化、防靜電、耐化學(xué)性優(yōu)異、耐水解、流動(dòng)性好、著色力強(qiáng)、易于成型加工、衛(wèi)生性好(符合FDA)等優(yōu)點(diǎn)。雖然現(xiàn)有技術(shù)有采用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯對(duì)PC進(jìn)行改性，但是其制品在流動(dòng)性、翹曲性能、內(nèi)應(yīng)力性能、脫模性能、色澤等方面未能達(dá)到很好的效果，特別是作為薄壁制品方面，上述性能的不足尤其明顯。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種PC合金材料，該材料同時(shí)具有良好的流動(dòng)性、翹曲性能、內(nèi)應(yīng)力性能、脫模性能、色澤，特別適用于制成薄壁制品。本發(fā)明的另一目的在于提供所述PC合金材料的制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供所述PC合金材料的應(yīng)用。本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。一種PC合金材料，包括如下按重量份計(jì)算的組分：聚碳酸酯55～90.5份；聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯4.5～60.5份；纖維狀填料0～30份；其他助劑0～5份。優(yōu)選地，所述PC合金材料包括如下按重量份計(jì)算的組分：聚碳酸酯55～90.5份；聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯4.5～60.5份；纖維狀填料0～30份；其他助劑0～5份；所述PC合金材料中，含有鋁元素，鋁元素的含量為0.1～500ppm。發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)，在上述配方中，額外地添加鋁元素，并控制其含量在某范圍內(nèi)，能進(jìn)一步提升聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯改性PC的翹曲性能、內(nèi)應(yīng)力性能、脫模性能、色澤。當(dāng)添加的鋁元素的含量過(guò)高時(shí)，無(wú)法起到上述效果。優(yōu)選地，所述PC合金材料中，鋁元素的含量?jī)?yōu)選為1～300ppm，更優(yōu)選為1～100ppm。更進(jìn)一步地，鋁元素的優(yōu)選含量可以為5～95ppm，更優(yōu)選為10～90ppm，更優(yōu)選為15～85ppm，更優(yōu)選為20～70ppm。優(yōu)選地，鋁元素以鋁鹽或鋁的氧化物的形式存在于PC合金材料中。所述鋁鹽包括但不限于氯化鋁、硫酸鋁、硝酸鋁或磷酸鋁等。所述鋁的氧化物包括但不限于三氧化二鋁。優(yōu)選地，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯的熔點(diǎn)為290～310?！娓鼉?yōu)選地，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯中1,4-環(huán)己烷二甲醇結(jié)構(gòu)單元(CHDM)和乙二醇結(jié)構(gòu)單元(EG)的摩爾比為80:20～20:80；。更優(yōu)選地，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯中1,4-環(huán)己烷二甲醇結(jié)構(gòu)單元(CHDM)和乙二醇結(jié)構(gòu)單元(EG)的摩爾比為60:40～70:30或30:70～40:60。在合金組合物中，添加纖維狀填料可以進(jìn)一步提升其力學(xué)性能。因此，優(yōu)選所述PC合金材料中纖維狀填料的含量大于0份。所述纖維狀填料可以是金屬纖維、碳纖維、塑料纖維、玻璃纖維中的一種或幾種；優(yōu)選玻璃纖維；其中，所述玻璃纖維選自粗紡纖維、長(zhǎng)玻璃纖維、短玻璃纖維中的一種或幾種，優(yōu)選為M-玻璃、E-玻璃、A-玻璃、S-玻璃、R-玻璃、C-玻璃中的一種或幾種，更優(yōu)選為E-玻璃、A-玻璃、C-玻璃。以上玻璃纖維可以是經(jīng)過(guò)漿料和粘合促進(jìn)劑進(jìn)行表面處理的，也可以是對(duì)表面部分覆蓋處理，還可以是表面不進(jìn)行任何處理；所述玻璃纖維的直徑為1um～25um，優(yōu)選為3um～20um，最優(yōu)選為4um～15um。優(yōu)選地，當(dāng)所述PC合金材料含有鋁元素時(shí)，其所含的鋁元素的含量按照如下方法進(jìn)行測(cè)試：在分析天平中精確稱量PC合金材料的顆粒2g，倒入100ml消解瓶中，然后加入97％的濃硫酸5ml，在預(yù)設(shè)溫度300℃鐵板加熱儀器中加熱10分鐘，然后再加入68％的硝酸5ml，再保持加熱20分鐘，使顆粒物完全分解后冷卻至室溫，加入20ml的雙氧水中和酸性至pH值為7后，用去離子水稀釋上述液體，將液體通過(guò)進(jìn)樣管導(dǎo)入ICP檢測(cè)儀器中測(cè)定鋁元素的含量。根據(jù)不同的用途需要，本發(fā)明的PC合金材料還可以進(jìn)一步包括其他助劑，如抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、抗沖改性劑、阻燃劑、熒光增白劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑、增韌劑、增稠劑、抗靜電劑、脫模劑、顏料等。所述抗氧化劑可以是本領(lǐng)域常用的抗氧化劑，其可選自受阻胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或幾種,例如1010、168、1076、445、1098中的一種或者兩種及以上的混合物。所述增韌劑可以是本領(lǐng)域常用的增韌劑，例如EVA型增韌劑、EMA型增韌劑、ASA型增韌劑、AES型增韌劑、SAS型增韌劑、丙烯酸酯類增韌劑、有機(jī)硅增韌劑中的一種或多種混合物。所述光穩(wěn)定劑可以是本領(lǐng)域常用的光穩(wěn)定劑，例如受阻胺類或紫外線吸收劑中的一種或幾種的混合,具體可以列舉出UV-944、UV-234、770DF、328、531、5411中的一種或者兩種及以上的混合物。所述抗沖改性劑可以是本領(lǐng)域常用的抗沖改性劑，例如PTW、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS中的一種或者兩種的混合物。所述阻燃劑可以是本領(lǐng)域常用的阻燃劑，例如磷系阻燃劑，具體可以為雙酚A雙(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)中的一種或者兩種及以上的混合物。所述熒光增白劑可以是本領(lǐng)域常用的熒光增白劑，例如雙三嗪氨基二苯乙烯。所述潤(rùn)滑劑可以是本領(lǐng)域常用的潤(rùn)滑劑，例如季戊四醇酯、蒙旦蠟、硅油中的一種或者兩種及以上的混合物。所述增塑劑可以是本領(lǐng)域常用的增塑劑，例如甘油、檸檬酸、檸檬酸丁酯、環(huán)氧大豆油等中的一種或者兩種及以上的混合物。所述增稠劑可以是本領(lǐng)域常用的增稠劑，例如無(wú)機(jī)增稠劑、聚丙烯酸酯增稠劑。所述抗靜電劑為永久性抗靜電劑，可以是本領(lǐng)域常用的永久性抗靜電劑，例如PELESTAT-230、PELESTAT-6500、SUNNICOASA-2500中的一種或者兩種及以上的混合物。所述脫模劑可以是本領(lǐng)域常用的脫模劑，例如硅油、石蠟、白礦油、凡士林中的一種或者兩種及以上的混合物。所述顏料可以是本領(lǐng)域常用的顏料，例如炭黑、鈦白粉、黑種、酞菁藍(lán)、熒光橙等中的一種或者兩種及以上的混合物。所述PC合金材料的翹曲性采用二次元觀察偏離距離，最大翹曲度γ小于100，表面張力大于44達(dá)因，色澤偏差小于1.5％。表面張力測(cè)試可以參照如下方法進(jìn)行：采用乙醇和水配制好的不同達(dá)因溶液，用棉簽蘸某一達(dá)因溶液在平放的方板表面涂布(涂布面積＞3cm2)，如在2秒鐘內(nèi)不收縮，可再使用標(biāo)值較高達(dá)因溶劑重試；若在2秒鐘內(nèi)發(fā)生收縮，破裂成許多小液滴，則表明上一次使用的達(dá)因溶劑所標(biāo)的數(shù)字就是該板表面張力。色澤測(cè)試可以參照如下方法進(jìn)行：采用色差儀，測(cè)顏色L、a、b三組數(shù)據(jù)并計(jì)算比色后的△E、△L、△a、△b四組色差數(shù)據(jù)。計(jì)算色差△E＝(△L2+△a2+△b2)1/2。本發(fā)明所述PC合金材料的制備方法，包括如下步驟：1)按照配方含量稱量各組分，并將需要預(yù)烘干處理的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、纖維狀填料、其他助劑進(jìn)行120℃～130℃預(yù)烘干處理；2)將預(yù)烘干處理的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、纖維狀填料、其他助劑、分別經(jīng)過(guò)高混機(jī)混合均勻；3)將混合均勻的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、其他助劑，鋁鹽或鋁的氧化物分別通過(guò)主喂料口，纖維狀填料通過(guò)主喂料口或側(cè)喂料口，加入到雙螺桿擠出機(jī)中，雙螺桿擠出機(jī)的溫控設(shè)置溫度為200℃～280℃；4)冷卻、切粒。優(yōu)選地，所述PC合金材料的制備方法，包括如下步驟：1)按照配方含量稱量各組分，并將需要預(yù)烘干處理的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、纖維狀填料、其他助劑進(jìn)行120℃～130℃預(yù)烘干處理，預(yù)烘干時(shí)間設(shè)定為4h～6h，得到預(yù)烘干處理的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、纖維狀填料、其他助劑；2)將預(yù)烘干處理的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、纖維狀填料、其他助劑、分別經(jīng)過(guò)高混機(jī)混合均勻，混合溫度為30℃～50℃，混合時(shí)間設(shè)定在5min～15min；3)將混合均勻的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、其他助劑，鋁鹽或鋁的氧化物分別通過(guò)主喂料口，纖維狀填料通過(guò)主喂料口或側(cè)喂料口，加入到雙螺桿擠出機(jī)中，雙螺桿擠出機(jī)的溫控設(shè)置溫度為200℃～280℃，其中并設(shè)置至少1個(gè)抽真空，抽真空可以位于輸料段的末端，熔融段的前端以及計(jì)量段部分；4)將得到熔體經(jīng)過(guò)模頭，模頭孔數(shù)量范圍為4個(gè)～30個(gè)，因此可以得到直徑為0.5mm～10mm的條狀組合物的熔融長(zhǎng)條；熔融長(zhǎng)條通過(guò)20℃～25℃的水槽冷卻口，引入到切粒機(jī)中進(jìn)行均化切粒，得到的粒子通過(guò)篩空輸送除濕后得到最終的PC合金材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明采用聚酯對(duì)PC合金材料進(jìn)行改性，使獲得的PC合金材料克服了現(xiàn)有PC合金材料的不足，其同時(shí)具有良好的流動(dòng)性、翹曲性能、內(nèi)應(yīng)力性能、脫模性能、色澤，特別適用于制成薄壁制品。特別的，在PC合金材料添加特定含量的鋁元素后，所得PC合金材料的翹曲性能、內(nèi)應(yīng)力性能、脫模性能、色澤得到進(jìn)一步的提升。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述，然而本發(fā)明的保護(hù)范圍并非僅僅局限于以下實(shí)施例，實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。凡在本專利的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。實(shí)施例中，各性能按照如下方案進(jìn)行測(cè)試：(1)流動(dòng)性測(cè)試MFR：根據(jù)測(cè)定ASTMD1238，測(cè)試條件為260，℃5kg。(2)翹曲性能采用二次元觀察偏離距離，用最大翹曲度表征：γ＝h/l*a。h為制件與參考對(duì)象制件的最大距離，l為制件在參考對(duì)象的投影長(zhǎng)度，a為制件垂直于參考對(duì)象方向的長(zhǎng)度。(3)內(nèi)應(yīng)力測(cè)試丙酮浸泡試驗(yàn)：PC合金材料在常溫下的丙酮溶劑中浸泡1小時(shí),取出風(fēng)干后進(jìn)行觀察開(kāi)裂情況。無(wú)可見(jiàn)裂紋評(píng)價(jià)為好，有裂縫判為差。(4)粘附力，表面張力測(cè)試評(píng)估方法為，當(dāng)表面張力≤44達(dá)因判定為差，當(dāng)表面張力＞44達(dá)因判定為好。測(cè)試方法如下：采用乙醇和水配制好的不同達(dá)因溶液，用棉簽蘸某一達(dá)因溶液在平放的合金方板表面涂布(涂布面積＞3cm2)，如在2秒鐘內(nèi)不收縮，可再使用標(biāo)值較高達(dá)因溶劑重試；若在2秒鐘內(nèi)發(fā)生收縮，破裂成許多小液滴，則表明上一次使用的達(dá)因溶劑所標(biāo)的數(shù)字就是該板表面張力。是否容易脫漆：表面張力的變化，體現(xiàn)在對(duì)PC合金材料制品上漆時(shí)，是否容易造成脫漆。表面張力越大，漆與PC合金材料的結(jié)合度更牢固，不容易掉漆。采用十字畫(huà)格法測(cè)試漆膜情況，GB/T9286，刀口寬度約為10mm～12mm，每1mm～1.2mm為間隔，共有10格，直線劃下時(shí)會(huì)出現(xiàn)10條間隔相同的直線刀痕，于直線刀痕的垂直位置劃下，便成為10*10的100格的正方形，百格刀劃下去的時(shí)候應(yīng)該割到見(jiàn)到底材，不可只割在涂料上，否則測(cè)試便不成立。當(dāng)百格刀劃完之后，用膠帶測(cè)試會(huì)不會(huì)脫落，首先，膠帶貼于百格位置，以手指壓下將膠帶緊密貼附，再以瞬間的力道將膠帶撕起，目視素材上的涂料是否有脫落現(xiàn)象此外，以JIS標(biāo)準(zhǔn)而言，指定廠牌與型號(hào)3M的TransparentTape600。(5)脫模性，注塑溫度在280，℃在注射速度50％時(shí)，冷卻時(shí)間10s，材料與模具能否直接脫離。易脫除(無(wú)需手動(dòng)取件)判定為好，需要手動(dòng)取件判定為差。(6)色澤采用以下方法：在標(biāo)準(zhǔn)C光源下氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)白板作為基準(zhǔn)，從試樣對(duì)紅、綠、藍(lán)三色光的反射率計(jì)算所得的數(shù)值，評(píng)價(jià)其偏黃程度，數(shù)值越小越好。聚碳酸酯為芳香族聚碳酸酯(牌號(hào)：PCL-1250Y)。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯為Eastman產(chǎn)品：聚酯A為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯，其熔點(diǎn)為290℃，n(CHDM):n(EG)＝80:20。聚酯B為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯，其熔點(diǎn)為295℃，n(CHDM):n(EG)＝65:35。聚酯C為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯，其熔點(diǎn)為300℃，n(CHDM):n(EG)＝50:50。聚酯D為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯，其熔點(diǎn)為305℃，n(CHDM):n(EG)＝35:65。聚酯E為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯，其熔點(diǎn)為310℃，n(CHDM):n(EG)＝20:80。實(shí)施例及對(duì)比例中，所用的鋁元素的來(lái)源均為市售的鋁鹽或鋁的氧化物，其他未特別指明的原料均為普通市售產(chǎn)品。實(shí)施例及對(duì)比例中，所述PC合金材料的制備方法，包括如下步驟：1)按照配方含量稱量各組分，并將需要預(yù)烘干處理的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、纖維狀填料、其他助劑進(jìn)行120℃～130℃預(yù)烘干處理；2)將預(yù)烘干處理的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、纖維狀填料、其他助劑分別經(jīng)過(guò)高混機(jī)混合均勻；3)將混合均勻的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、其他助劑，鋁鹽或鋁的氧化物分別通過(guò)主喂料口，纖維狀填料通過(guò)主喂料口或側(cè)喂料口，加入到雙螺桿擠出機(jī)中，雙螺桿擠出機(jī)的溫控設(shè)置溫度為200℃～280℃；4)冷卻、切粒。通過(guò)檢測(cè)粒料中鋁元素的含量，從而調(diào)節(jié)鋁鹽或鋁的氧化物的加入量。例如：1)取70Kg聚碳酸酯樹(shù)脂，30Kg聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯，進(jìn)行120℃～130℃預(yù)烘干處理；2)預(yù)烘干處理后的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯經(jīng)過(guò)高混機(jī)混合均勻；3)將混合均勻的聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、分別通過(guò)主喂料口，加入到雙螺桿擠出機(jī)中，雙螺桿擠出機(jī)的溫控設(shè)置溫度為200℃～280℃；取相對(duì)于混合物總重量0.25％的硝酸鋁在主喂料口加入；4)冷卻、切粒。對(duì)粒料中鋁元素的含量進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)得其中鋁元素含量為200ppm。實(shí)施例0～29及對(duì)比例1～4按表1和表2的配方，制備實(shí)施例0～4及對(duì)比例1～4的PC合金材料，其性能測(cè)試，見(jiàn)表3。從實(shí)施例1～4可以看出，當(dāng)PC合金材料中添加鋁元素后PC合金的翹曲、內(nèi)應(yīng)力脫模、色澤性能明顯提升。從實(shí)施例1～4與對(duì)比例1～4的對(duì)比可以看出，當(dāng)PC合金材料中添加的鋁元素的含量過(guò)高時(shí)，PC合金材料的翹曲、內(nèi)應(yīng)力、色澤性能會(huì)受到明顯的影響。按表4、5、6、7的配方，制備實(shí)施例5～29的PC合金材料，其性能測(cè)試見(jiàn)表8。從實(shí)施例1～29可以看出，本發(fā)明添加適量金屬元素的方案均能實(shí)現(xiàn)PC合金材料翹曲性能、內(nèi)應(yīng)力性能、脫模性能、色澤性能的提升，并且所制備的PC合金材料具有高的流動(dòng)性。表1實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4聚碳酸酯樹(shù)脂/kg70707070聚酯A/kg30303030鋁元素來(lái)源硝酸鋁硝酸鋁硝酸鋁硝酸鋁鋁元素含量/ppm0.1498298200表2實(shí)施例0對(duì)比例1對(duì)比例2對(duì)比例3對(duì)比例4聚碳酸酯樹(shù)脂/份7070707070聚酯A/份3030303030鋁元素來(lái)源不添加硝酸鋁硝酸鋁硝酸鋁硝酸鋁鋁元素含量/ppm--510522535549表3表4表5實(shí)施例16實(shí)施例17實(shí)施例18實(shí)施例19實(shí)施例20聚碳酸酯樹(shù)脂/kg7070707070聚酯A/kg30聚酯B/kg30聚酯C/kg30聚酯D/kg30聚酯E/kg30鋁元素來(lái)源硝酸鋁硝酸鋁硝酸鋁硝酸鋁硝酸鋁鋁元素含量/ppm3232323232表6實(shí)施例21實(shí)施例22實(shí)施例23實(shí)施例24聚碳酸酯樹(shù)脂/kg5590.57070聚酯A/kg30304.560.5鋁元素來(lái)源硝酸鋁硝酸鋁硝酸鋁硝酸鋁鋁元素含量/ppm32323232表7表8當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3