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(jiǎn)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(qiáng)度好等優(yōu)點(diǎn)，但其熔體粘度大、加工流動(dòng)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(guó)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(qiáng)度達(dá)到464J/m，但同時(shí)也造成聚碳酸酯拉伸強(qiáng)度從58MPa降至43MPa，降低幅度達(dá)25％，且聚碳酸酯的加工流動(dòng)性降低。中國(guó)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(dòng)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(shí)會(huì)引起聚碳酸酯的加工流動(dòng)性降低等問(wèn)題，本領(lǐng)域迫切需要能同時(shí)提高聚碳酸酯流動(dòng)性和低溫韌性且保持其力學(xué)強(qiáng)度和使用溫度的改性技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種低溫韌性好、熔融流動(dòng)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(rùn)滑性好，具有良好的流動(dòng)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(dòng)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(wèn)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(jì)，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(guò)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(kāi)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(shí)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(guò)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(shí)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(guò)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(kāi)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(cè)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(guò)濾分離出來(lái)，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(shí)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(shí)間為12～48小時(shí)，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(jì)，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(guò)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(diǎn)和有益效果：1)按質(zhì)量百分比計(jì)，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(dòng)速率由原來(lái)的17g/10min增加到29g/10min，加工性能良好；2)在-50℃下缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)522.3J/m，是純聚碳酸酯的4.6倍，低溫增韌好，同時(shí)聚碳酸酯熱變形溫度基本不降低，拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度保持在90％以上，極大地改善了聚碳酸酯的加工流動(dòng)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(dòng)性和更高的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度。具體實(shí)施方式為更好地理解本發(fā)明，以下結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例所表述的范圍。本發(fā)明所用聚碳酸酯為韓國(guó)三星SC-1100R，熔體流動(dòng)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(huì)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(lái)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(hào)DMS-A21)來(lái)自gelest公司。實(shí)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(shí)間為8分鐘，滴加完畢后，在5℃下攪拌反應(yīng)60分鐘，移開(kāi)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(shí)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(kāi)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(cè)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(guò)濾分離出來(lái)，再在60℃下真空干燥48小時(shí)，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(guò)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(shí)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(shí)間為15分鐘，滴加完畢后，在10℃下攪拌反應(yīng)40分鐘，移開(kāi)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(shí)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(kāi)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(cè)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(guò)濾分離出來(lái)，再在80℃下真空干燥48小時(shí)，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(guò)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(shí)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(guò)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(shí)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(guò)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(shí)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(shí)間為13分鐘，滴加完畢后，在8℃下攪拌反應(yīng)30分鐘，移開(kāi)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(shí)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(kāi)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(cè)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(guò)濾分離出來(lái)，再在100℃下真空干燥12小時(shí)，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(guò)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(shí)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(shí)間為10分鐘，滴加完畢后，在6℃下攪拌反應(yīng)50分鐘，移開(kāi)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(shí)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(kāi)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(cè)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(guò)濾分離出來(lái)，再在75℃下真空干燥24小時(shí)，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(guò)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(guó)三星SC-1100R牌號(hào)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(hào)為PCEXL1414)作對(duì)比例。將實(shí)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(duì)比例PCSC-1100R、PCEXL1414注塑成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條。熔體流動(dòng)速率按ASTMD-1238標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，缺口沖擊強(qiáng)度按ASTMD-256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，拉伸性能按ASTMD-638標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，彎曲性能按ASTMD-790標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，熱變形溫度按ASTMD-648標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1。表1實(shí)施例及對(duì)比例性能測(cè)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(shí)，熔體流動(dòng)速率由原料PCSC-1100R的17g/10min增加到29g/10min，-50℃缺口沖擊強(qiáng)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(dòng)性和低溫韌性，且熱變形溫度基本不降低，拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)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(dòng)性和更高的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度。