本發(fā)明涉及聚合物材料，尤其涉及一種改性聚碳酸酯及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚碳酸酯（polycarbonate,?pc），是一種具有優(yōu)異性能的工程塑料，因其出色的透明度、良好的抗沖擊性能、高耐熱性和尺寸穩(wěn)定性，在電子電器、汽車、建筑、包裝以及光學(xué)材料等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，聚碳酸酯材料在長(zhǎng)期暴露于紫外線和高溫環(huán)境中時(shí)，容易發(fā)生光降解和熱氧化降解，導(dǎo)致材料的機(jī)械性能、透明度和外觀受到顯著影響。這一問(wèn)題限制了聚碳酸酯在戶外應(yīng)用中的使用壽命，并成為材料改進(jìn)的重要課題。

2、聚碳酸酯在紫外線照射下，會(huì)發(fā)生鏈斷裂、黃變和降解反應(yīng)，主要表現(xiàn)為材料的力學(xué)性能下降、表面開裂和顏色變化。這是由于紫外線引發(fā)的自由基反應(yīng)，以及氧化作用使得聚合物主鏈發(fā)生斷裂，從而導(dǎo)致分子量降低和物理性能劣化。為此，通常需要對(duì)聚碳酸酯進(jìn)行抗紫外線改性，以提高其耐老化性能。

3、傳統(tǒng)的抗紫外線改性方法主要包括添加紫外線吸收劑，如無(wú)機(jī)納米材料、雜環(huán)化合物、有機(jī)硅、偶氮化合物、羥苯丙苯酚、苯并三唑類等，然而這些單一的抗紫外線改性方法難以同時(shí)兼顧材料的力學(xué)性能、透明度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性等，特別是在嚴(yán)柯的戶外環(huán)境中，單一添加劑的效果可能不夠持久，難以完全阻止材料的降解。

4、為解決上述問(wèn)題，提供一種具有良好的耐紫外抗老化效果的聚碳酸酯材料成為目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種改性聚碳酸酯材料，旨在通過(guò)更加合理的改性手段提高聚碳酸酯的抗老化效果。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明提供了一種改性聚碳酸酯，按重量份數(shù)計(jì)算，該改性聚碳酸酯的原料包括：

3、雙酚a100份

4、碳酸二苯酯104-114份

5、槲皮素-氨基甲酸酯5-10份

6、乙酸四丁基單乙酸鹽0.1-0.3份

7、抗氧化劑0.1-0.3份

8、助劑0.1-0.3份。

9、本發(fā)明的技術(shù)方案中，通過(guò)加入槲皮素-氨基甲酸酯作為關(guān)鍵改性成分，顯著提高了聚碳酸酯的抗老化和抗紫外線性能，槲皮素是一種天然存在的黃酮類化合物，具有強(qiáng)大的抗氧化能力，通過(guò)捕捉自由基，阻止或減緩聚碳酸酯材料在紫外線照射下的氧化降解過(guò)程，從而提高材料的耐老化性能，但是槲皮素為極性材料，其與聚碳酸酯相容性極差，而且槲皮素的熱穩(wěn)定性差，在聚碳酸酯制備加工過(guò)程中，加熱過(guò)程會(huì)導(dǎo)致槲皮素的降解失效。本發(fā)明采用改性的方式將槲皮素該行為槲皮素-氨基甲酸酯，通過(guò)引入氨基甲酸酯基團(tuán)，降低了槲皮素的極性，使其更容易與聚碳酸酯基體相容，從而改善分散性，保證材料性能的一致性和穩(wěn)定性。同時(shí)能夠提高槲皮素分子的熱穩(wěn)定性，使其在高溫加工過(guò)程中更為穩(wěn)定，從而避免槲皮素直接使用時(shí)可能出現(xiàn)的降解問(wèn)題，確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。通過(guò)氨基甲酸酯化反應(yīng)封閉槲皮素的一些活性位點(diǎn)，可以控制其反應(yīng)性，使其在聚碳酸酯基體中保持穩(wěn)定，同時(shí)依然能夠發(fā)揮抗氧化和抗紫外線的作用。這種改性方法有效地降低了可能的副反應(yīng)，確保了材料的穩(wěn)定性和可加工性。通過(guò)將槲皮素改性為氨基甲酸酯，能夠?qū)⑵涓永喂痰毓潭ㄔ诰酆衔锘w中，減少其遷移和揮發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，從而延長(zhǎng)材料的使用壽命，并確保材料的長(zhǎng)期性能穩(wěn)定性。槲皮素分子結(jié)構(gòu)中的共軛雙鍵和羥基能夠有效吸收紫外線（uv-b和uv-a波段），將紫外線能量轉(zhuǎn)換為熱能或其他形式的低能量，從而避免紫外線對(duì)聚碳酸酯基體的破壞。槲皮素-氨基甲酸酯與聚碳酸酯基體之間的良好相容性確保了其在材料中的均勻分布，進(jìn)一步提高了整體抗紫外線和抗老化效果。

10、在一些實(shí)施方式中，槲皮素-氨基甲酸酯的制備方法包括：將槲皮素、氨基甲酸乙酯加入到二氯甲烷中，攪拌溶解后，加入催化劑4-二甲氨基吡啶，在0℃滴加二異丙基碳二亞胺，滴加完畢，加熱至25-35℃，保溫?cái)嚢?0-14h，加入飽和氯化銨溶液淬滅后，加入乙酸乙酯提取，分離有機(jī)相干燥后得到槲皮素-氨基甲酸酯，槲皮素：氨基甲酸乙酯：4-二甲氨基吡啶：二異丙基碳二亞胺的摩爾比為1：1：0.1：1.2。

11、催化劑4-二甲氨基吡啶是一種路易斯堿，通過(guò)增加親核試劑氨基甲酸乙酯的反應(yīng)活性，使槲皮素與氨基甲酸乙酯之間的反應(yīng)更高效。滴加二異丙基碳二亞胺可以活化槲皮素的羥基，使其更容易與氨基甲酸乙酯反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，通過(guò)在常溫下保溫?cái)嚢璺磻?yīng)，促進(jìn)槲皮素-氨基甲酸酯的生成，氯化銨飽和溶液的淬滅主要在于終止反應(yīng)并防止過(guò)度反應(yīng)或副反應(yīng)的產(chǎn)生。

12、在一些實(shí)施方式中，所述改性聚碳酸酯的原料還包括光穩(wěn)定劑0.5-2份。

13、為了進(jìn)一步提高聚碳酸酯的抗老化和抗紫外線性能，通過(guò)加入一定的光穩(wěn)定劑，可以輔助吸收紫外線并轉(zhuǎn)化為無(wú)害的能量進(jìn)行耗散，從而防止紫外線直接引發(fā)聚碳酸酯的光降解。

14、在一些實(shí)施方式中，所述光穩(wěn)定劑為2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇。

15、以上實(shí)施方式中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)采用2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇作為光穩(wěn)定劑時(shí)，能夠與槲皮素-氨基甲酸酯形成協(xié)同作用，抗氧化和抗紫外線性能大幅度提升。

16、在一些實(shí)施方式中，所述槲皮素-氨基甲酸酯與2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇的質(zhì)量比為（3-5）：1。

17、在一些實(shí)施方式中，抗氧化劑包括抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1076、抗氧劑1520和抗氧劑3114中的至少一種。

18、在一些實(shí)施方式中，助劑包括潤(rùn)滑劑、抗靜電劑、增塑劑、阻燃劑、增韌劑、抗菌劑和成核劑中的至少一種。

19、第二方面，本發(fā)明還提供一種上述改性聚碳酸酯的制備方法，包括如下步驟：

20、按配方比例將雙酚a和碳酸二苯酯混合后，加入槲皮素-氨基甲酸酯攪拌混合后，加入催化劑乙酸四丁基單乙酸鹽以及剩余原料，升溫至200-220℃，逐漸將壓力降低至0.5-5mbar，保溫反應(yīng)3-5h，擠出切片，得到改性聚碳酸酯。

21、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

22、本發(fā)明提供了一種改性聚碳酸酯的方案，該方案采用槲皮素-氨基甲酸酯作為改性成分之一，提高了聚碳酸酯的抗紫外線能力，減少了紫外線引起的材料的降解，同時(shí)還能夠保持材料的透明性、穩(wěn)定性、加工性能與環(huán)保型，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種改性聚碳酸酯，其特征在于，所述改性聚碳酸酯的原料按重量份數(shù)計(jì)算，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的改性聚碳酸酯，其特征在于，所述槲皮素-氨基甲酸酯的制備方法包括：將槲皮素、氨基甲酸乙酯加入到二氯甲烷中，攪拌溶解后，加入催化劑4-二甲氨基吡啶，在0℃滴加二異丙基碳二亞胺，滴加完畢，加熱至25-35℃，保溫?cái)嚢?0-14h，加入飽和氯化銨溶液淬滅后，加入乙酸乙酯提取，分離有機(jī)相干燥后得到槲皮素-氨基甲酸酯，槲皮素：氨基甲酸乙酯：4-二甲氨基吡啶：二異丙基碳二亞胺的摩爾比為1：1：0.1：1.2。

3.如權(quán)利要求1所述的改性聚碳酸酯，其特征在于，所述改性聚碳酸酯的原料還包括光穩(wěn)定劑0.5-2份。

4.如權(quán)利要求3所述的改性聚碳酸酯，其特征在于，所述光穩(wěn)定劑為2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇。

5.如權(quán)利要求4所述的改性聚碳酸酯，其特征在于，所述槲皮素-氨基甲酸酯與2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇的質(zhì)量比為（3-5）：1。

6.如權(quán)利要求1所述的改性聚碳酸酯，其特征在于，所述抗氧化劑包括抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1076、抗氧劑1520和抗氧劑3114中的至少一種。

7.如權(quán)利要求1所述的改性聚碳酸酯，其特征在于，所述助劑包括潤(rùn)滑劑、抗靜電劑、增塑劑、阻燃劑、增韌劑、抗菌劑和成核劑中的至少一種。

8.權(quán)利要求1-7中任一所述的改性聚碳酸酯的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：按配方比例將雙酚a和碳酸二苯酯混合后，加入槲皮素-氨基甲酸酯攪拌混合后，加入催化劑乙酸四丁基單乙酸鹽以及剩余原料，升溫至200-220℃，逐漸將壓力降低至0.5-5mbar，保溫反應(yīng)3-5h，擠出切片，得到改性聚碳酸酯。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明聚合物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體提出了一種改性聚碳酸酯及其制備方法，所述改性聚碳酸酯的原料按重量份數(shù)計(jì)算，包括：雙酚A100份、碳酸二苯酯104?114份、槲皮素?氨基甲酸酯5?10份、乙酸四丁基單乙酸鹽0.1?0.3份、抗氧化劑0.1?0.3份、助劑0.1?0.3份。該方案采用槲皮素?氨基甲酸酯作為改性成分之一，提高了聚碳酸酯的抗紫外線能力，減少了紫外線引起的材料的降解，同時(shí)還能夠保持材料的透明性、穩(wěn)定性、加工性能與環(huán)保型，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧宇,鄧志堅(jiān),王球
受保護(hù)的技術(shù)使用者：揚(yáng)州宇晶生活用品有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17