聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性的聚碳酸酯及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種聚芳酯‐聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性聚碳酸酯及其制備方法。

背景技術(shù)：
雙酚A型聚碳酸酯(簡稱聚碳酸酯，PC)是五大工程塑料之一，具有使用溫度高、力學(xué)強度好等優(yōu)點，但其熔體粘度大、加工流動性較差，低溫韌性差，這嚴(yán)重限制其應(yīng)用。采用加入熱塑性彈性體、核殼結(jié)構(gòu)增韌劑的方法可改進(jìn)聚碳酸酯的低溫韌性。中國發(fā)明專利CN1388178A采用10％聚烯烴彈性體增韌聚碳酸酯，使其-30℃下缺口沖擊強度達(dá)到464J/m，但同時也造成聚碳酸酯拉伸強度從58MPa降至43MPa，降低幅度達(dá)25％，且聚碳酸酯的加工流動性降低。中國發(fā)明專利CN103421293A采用有機(jī)硅-聚碳酸酯嵌段共聚物和具有核殼結(jié)構(gòu)有機(jī)硅/丙烯酸酯增韌劑共同提高聚碳酸酯的低溫韌性，但該方法使聚碳酸酯的加工流動性變差。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)采用添加彈性體等方法可提高聚碳酸酯的低溫韌性，但同時會引起聚碳酸酯的加工流動性降低等問題，本領(lǐng)域迫切需要能同時提高聚碳酸酯流動性和低溫韌性且保持其力學(xué)強度和使用溫度的改性技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種低溫韌性好、熔融流動性高的聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性的聚碳酸酯及其制備方法。本發(fā)明采用由聚芳酯和聚二甲基硅氧烷構(gòu)成的嵌段共聚物改性聚碳酸酯，其聚芳酯鏈段不僅耐熱性和剛性優(yōu)良，且與聚碳酸酯相容性好，而聚二甲基硅氧烷鏈段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，潤滑性好，具有良好的流動性和低溫韌性。該聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物與聚碳酸酯共混，能提高聚碳酸酯的流動性、低溫韌性，并保持熱變形溫度不降低，不采用相容劑的情況下，改性聚碳酸酯體系力學(xué)性能保持良好。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性的聚碳酸酯，按質(zhì)量百分比計，其原料配方由如下組分組成：91.6％～97.8％雙酚A型聚碳酸酯、2％～8％聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物和0.2％～0.4％抗氧劑；所述聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物通過以下步驟制備：(1)將雙酚A、氫氧化鈉、去離子水按1:2.0～2.2:74～133的摩爾比混合，待雙酚A完全溶解后，加入芐基三乙基氯化銨，構(gòu)成水相；(2)將間苯二甲酰氯溶于干燥的二氯甲烷中，構(gòu)成有機(jī)相；(3)在室溫下將有機(jī)相滴加到水相中，然后冰浴降溫至5～10℃，攪拌反應(yīng)30～60分鐘，移開冰浴，依次加入氫氧化鈉和雙端氨基聚二甲基硅氧烷，常溫反應(yīng)4～6小時后，得到聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物乳液；(4)將聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物乳液加入去離子水，經(jīng)過分離、沉淀、干燥后得聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物。為進(jìn)一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述將聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物乳液加入去離子水，經(jīng)過分離、沉淀、干燥的方式是將聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物乳液倒入分液漏斗中，加入去離子水，其用量為乳液體積數(shù)的1～3倍，劇烈振蕩后靜置，待有機(jī)相與水相分層后，旋開旋塞分離出有機(jī)相，從漏斗上口倒出水相；將有機(jī)相倒入分液漏斗中，再加入其體積1～3倍的去離子水，振蕩、靜置、分液，如此反復(fù)至漏斗上口倒出的水經(jīng)pH紙檢測呈中性后，將分離出的有機(jī)相滴加入甲醇中，析出白色沉淀，將其從甲醇中過濾分離出來，再真空干燥、粉碎后，即得聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物。優(yōu)選地，所述芐基三乙基氯化銨與雙酚A的摩爾比為0.0094～0.0107:1；所述間苯二甲酰氯與雙酚A的摩爾比為1.06～1.12:1；二氯甲烷與去離子水的質(zhì)量比為1.67～4.0:1。優(yōu)選地，控制所述滴加的時間為8～15分鐘。優(yōu)選地，所述雙端氨基聚二甲基硅氧烷與雙酚A的摩爾比為0.10～0.15：1；所述氫氧化鈉與雙端氨基聚二甲基硅氧烷的摩爾比為2.0～2.1:1。優(yōu)選地，所述甲醇的用量為二氯甲烷質(zhì)量的12～30倍。優(yōu)選地，所述真空干燥的時間為12～48小時，溫度為60～100℃。優(yōu)選地，所述雙氨基封端聚二甲基硅氧烷的平均分子量為5000～27000。所述的聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性的聚碳酸酯的制備方法：按質(zhì)量百分比計，將雙酚A型聚碳酸酯、聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物和抗氧劑分散混合均勻后，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒和干燥，得產(chǎn)物。優(yōu)選地，所述擠出機(jī)各溫度設(shè)定為：一區(qū)：200℃～220℃；二區(qū)235℃～245℃；三區(qū)～九區(qū)：255℃～265℃；機(jī)頭：255℃～265℃；所述擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為100～150r/min。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點和有益效果：1)按質(zhì)量百分比計，本發(fā)明僅添加5％的聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物即可使聚碳酸酯熔體流動速率由原來的17g/10min增加到29g/10min，加工性能良好；2)在-50℃下缺口沖擊強度達(dá)522.3J/m，是純聚碳酸酯的4.6倍，低溫增韌好，同時聚碳酸酯熱變形溫度基本不降低，拉伸強度和彎曲強度保持在90％以上，極大地改善了聚碳酸酯的加工流動性和低溫韌性，且熱變形溫度基本不降低，綜合性能良好。3)與目前商品化的具有較好低溫韌性的碳酸酯-有機(jī)硅共聚物產(chǎn)品(PCEXL1414)相比，本發(fā)明改性聚碳酸酯具有更高的加工流動性和更高的拉伸強度、彎曲強度。具體實施方式為更好地理解本發(fā)明，以下結(jié)合具體實施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍并不局限于實施例所表述的范圍。本發(fā)明所用聚碳酸酯為韓國三星SC-1100R，熔體流動速率為17g/10min；所用抗氧劑為市售抗氧劑1098、抗氧劑168或抗氧劑1010；所用雙酚A為sigma-aldrich公司產(chǎn)品；間苯二甲酰氯為東京化成工業(yè)株式會社(TCI)產(chǎn)品；芐基三乙基氯化銨為alfaaeser公司產(chǎn)品；氫氧化鈉為南京化學(xué)試劑股份有限公司產(chǎn)品；所用平均分子量27000的雙端氨基聚二甲基硅氧烷來自sigma-aldrich公司；平均分子量5000的雙端氨基聚二甲基硅氧烷(編號DMS-A21)來自gelest公司。實施例1聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物的制備方法：將3.75mmol雙酚A、7.5mmol氫氧化鈉、5.0g去離子水依次加入裝有機(jī)械攪拌的三口燒瓶中，待雙酚A完全溶解后，加入0.035mmol芐基三乙基氯化銨，構(gòu)成水相；將4.2mmol間苯二甲酰氯溶于20.0g干燥的二氯甲烷中，構(gòu)成有機(jī)相；在室溫下將有機(jī)相緩慢滴加入水相中，控制滴加時間為8分鐘，滴加完畢后，在5℃下攪拌反應(yīng)60分鐘，移開冰浴，向三口燒瓶中依次加入0.75mmol氫氧化鈉和0.375mmol平均分子量為27000的雙端氨基聚二甲基硅氧烷，常溫反應(yīng)5小時后，得到聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物乳液；將該乳液倒入分液漏斗中，加入去離子水，其用量為乳液體積數(shù)的1倍，劇烈振蕩后靜置，待有機(jī)相與水相分層后，旋開旋塞分離出有機(jī)相，從漏斗上口倒出水相；將有機(jī)相倒入分液漏斗中，再加入其體積3倍的去離子水，振蕩、靜置、分液，如此反復(fù)至漏斗上口倒出的水經(jīng)pH紙檢測呈中性后，將分離出的有機(jī)相滴加入500g甲醇中，析出白色沉淀，將其從甲醇中過濾分離出來，再在60℃下真空干燥48小時，粉碎后即為聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，記為PARSi2.7W-1，待用；將976g聚碳酸酯、20g聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PARSi2.7W-1)和4g抗氧化劑1098在高速混合機(jī)中混合均勻后，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒和干燥，得到聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性聚碳酸酯粒料，擠出機(jī)各溫度設(shè)定為：一區(qū)：220℃、二區(qū)245℃，三區(qū)～九區(qū)：265℃，機(jī)頭：265℃；螺桿轉(zhuǎn)速：100r/min。實施例2聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物的制備方法：將7.5mmol雙酚A、15.8mmol氫氧化鈉、16.0g去離子水依次加入裝有機(jī)械攪拌的三口燒瓶中，待雙酚A完全溶解后，加入0.080mmol芐基三乙基氯化銨，構(gòu)成水相；將7.95mmol間苯二甲酰氯溶于30.0g干燥的二氯甲烷中，構(gòu)成有機(jī)相；在室溫下將有機(jī)相緩慢滴加入水相中，控制滴加時間為15分鐘，滴加完畢后，在10℃下攪拌反應(yīng)40分鐘，移開冰浴，向三口燒瓶中依次加入1.76mmol氫氧化鈉和0.84mmol平均分子量為27000的雙端氨基聚二甲基硅氧烷，常溫反應(yīng)6小時后，得到聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物乳液；將該乳液倒入分液漏斗中，加入去離子水，其用量為乳液體積數(shù)的3倍，劇烈振蕩后靜置，待有機(jī)相與水相分層后，旋開旋塞分離出有機(jī)相，從漏斗上口倒出水相；將有機(jī)相倒入分液漏斗中，再加入其體積3倍的去離子水，振蕩、靜置、分液，如此反復(fù)至漏斗上口倒出的水經(jīng)pH紙檢測呈中性后，將分離出的有機(jī)相滴加入900g甲醇中，析出白色沉淀，將其從甲醇中過濾分離出來，再在80℃下真空干燥48小時，粉碎后即為聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，記為PARSi2.7W-2，待用；將968g聚碳酸酯、30g聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PARSi2.7W-2)和2g抗氧化劑1098在高速混合機(jī)中進(jìn)行混合均勻后，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒和干燥，得到聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性聚碳酸酯粒料，擠出機(jī)各溫度設(shè)定為：一區(qū)：220℃、二區(qū)245℃，三區(qū)～九區(qū)：265℃，機(jī)頭：265℃；螺桿轉(zhuǎn)速：110r/min。實施例3將947g聚碳酸酯、50g聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PARSi2.7W-2)和3g抗氧化劑1098在高速混合機(jī)中進(jìn)行混合均勻后，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒和干燥，得到聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性聚碳酸酯粒料，擠出機(jī)各溫度設(shè)定為：一區(qū)：215℃、二區(qū)240℃，三區(qū)～九區(qū)：260℃，機(jī)頭：260℃；螺桿轉(zhuǎn)速：120r/min。實施例4將926g聚碳酸酯、70g聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PARSi2.7W-1)和4g抗氧化劑1098在高速混合機(jī)中進(jìn)行混合均勻后，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒和干燥，得到聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性聚碳酸酯粒料，擠出機(jī)各溫度設(shè)定為：一區(qū)：220℃、二區(qū)240℃，三區(qū)～九區(qū)：260℃，機(jī)頭：260℃；螺桿轉(zhuǎn)速：130r/min。實施例5聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物的制備方法：將7.5mmol雙酚A、16.5mmol氫氧化鈉、18g去離子水依次加入裝有機(jī)械攪拌的三口燒瓶中，待雙酚A完全溶解后，加入0.075mmol芐基三乙基氯化銨，構(gòu)成水相；將8.18mmol間苯二甲酰氯溶于30g干燥的二氯甲烷中，構(gòu)成有機(jī)相；將有機(jī)相在室溫下緩慢滴加入水相中，控制滴加時間為13分鐘，滴加完畢后，在8℃下攪拌反應(yīng)30分鐘，移開冰浴，向三口燒瓶中依次加入2.31mmol氫氧化鈉和1.1mmol平均分子量為5000雙端氨基聚二甲基硅氧烷，常溫反應(yīng)5小時后，得到聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物乳液；將該乳液倒入分液漏斗中，加入去離子水，其用量為乳液體積數(shù)的2倍，劇烈振蕩后靜置，待有機(jī)相與水相分層后，旋開旋塞分離出有機(jī)相，從漏斗上口倒出水相；將有機(jī)相倒入分液漏斗中，再加入其體積1倍的去離子水，振蕩、靜置、分液，如此反復(fù)至漏斗上口倒出的水經(jīng)pH紙檢測呈中性后，將分離出的有機(jī)相滴加入420g甲醇中，析出白色沉淀，將其從甲醇中過濾分離出來，再在100℃下真空干燥12小時，粉碎后即為聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，記為PARSi5K-1，待用；將947g聚碳酸酯、50g聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PARSi5K-1)、2g抗氧劑1010和1g抗氧劑168在高速混合機(jī)中混合均勻后，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒和干燥，得到聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性聚碳酸酯粒料，擠出機(jī)各溫度設(shè)定為：一區(qū)：210℃、二區(qū)240℃，三區(qū)～九區(qū)：260℃，機(jī)頭：255℃；螺桿轉(zhuǎn)速：120r/min。實施例6聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物的制備方法：將3.75mmol雙酚A、8.0mmol氫氧化鈉、8g去離子水依次加入裝有機(jī)械攪拌的三口燒瓶中，待雙酚A完全溶解后，加入0.038mmol芐基三乙基氯化銨，構(gòu)成水相；將4.2mmol間苯二甲酰氯溶于18g干燥的二氯甲烷中，構(gòu)成有機(jī)相；將有機(jī)相在室溫下緩慢滴加入水相中，控制滴加時間為10分鐘，滴加完畢后，在6℃下攪拌反應(yīng)50分鐘，移開冰浴，向三口燒瓶中依次加入1.12mmol氫氧化鈉和0.56mmol平均分子量為5000雙端氨基聚二甲基硅氧烷，常溫反應(yīng)4小時后，得到聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物乳液；將該乳液倒入分液漏斗中，加入去離子水，其用量為乳液體積數(shù)的2.5倍，劇烈振蕩后靜置，待有機(jī)相與水相分層后，旋開旋塞分離出有機(jī)相，從漏斗上口倒出水相；將有機(jī)相倒入分液漏斗中，再加入其體積2.5倍的去離子水，振蕩、靜置、分液，如此反復(fù)至漏斗上口倒出的水經(jīng)pH紙檢測呈中性后，將分離出的有機(jī)相滴加入250g甲醇中，析出白色沉淀，將其從甲醇中過濾分離出來，再在75℃下真空干燥24小時，粉碎后即為聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，記為PARSi5K-2，待用。將916g聚碳酸酯、80g聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PARSi5K-2)和2g抗氧劑1010和2g抗氧劑168在高速混合機(jī)中進(jìn)行混合均勻后，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒和干燥，得到聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性聚碳酸酯粒料，擠出機(jī)各溫度設(shè)定為：一區(qū)：200℃、二區(qū)235℃，三區(qū)～九區(qū)：255℃，機(jī)頭：255℃；螺桿轉(zhuǎn)速：150r/min。以韓國三星SC-1100R牌號聚碳酸酯原料以及目前商品化的一種具有較好低溫韌性的碳酸酯-有機(jī)硅共聚物產(chǎn)品(沙特基礎(chǔ)公司，牌號為PCEXL1414)作對比例。將實施例1-6所制備的聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性聚碳酸酯粒料及對比例PCSC-1100R、PCEXL1414注塑成標(biāo)準(zhǔn)測試樣條。熔體流動速率按ASTMD-1238標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，缺口沖擊強度按ASTMD-256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，拉伸性能按ASTMD-638標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，彎曲性能按ASTMD-790標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，熱變形溫度按ASTMD-648標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表1。表1實施例及對比例性能測試情況表由表1可知，本發(fā)明聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物改性聚碳酸酯在聚芳酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物質(zhì)量用量為5％時，熔體流動速率由原料PCSC-1100R的17g/10min增加到29g/10min，-50℃缺口沖擊強度達(dá)到522.3J/m，是原料PCSC-1100R的4.6倍，極大地改善了聚碳酸酯的加工流動性和低溫韌性，且熱變形溫度基本不降低，拉伸強度和彎曲強度仍保持在原料PCSC-1100R的90％，綜合性能良好。與目前商品化的具有較好低溫韌性的碳酸酯-有機(jī)硅共聚物產(chǎn)品(PCEXL1414)相比，本發(fā)明改性聚碳酸酯具有更高的加工流動性和更高的拉伸強度、彎曲強度。