CN101284932A - 一种pbt/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可作制作汽车保险杠的PBT/ABS合金材料及其制备方法，PBT 45－70％、ABS 20－45％、活化增容剂1－10％、润滑剂0.1－0.6％、抗氧剂0.1－1.2％、光稳定剂0.1－0.6％。本产品具有很高的表面活性，优异的低温韧性，优异的尺寸稳定性以及较高热变形温度，其它指标均达到或超过目前汽车材料标准。此材料成型的保险杠表面化活性高，与油漆结合力强，可以不经过火焰处理，直接喷涂，具有较高的热变形温度，尺寸稳定，不会因温度的大幅度变化而引起明显变形，表面光洁，喷涂效果好，烘烤时间短，生产效率提高。也可以根据部件外观需要，直接将材料染成与金属部相同的颜色，节省喷涂的工艺，达到免喷涂的效果。

Description

一种PBT/ABS合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种PBT/ABS合金材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是由美国Celanese公司在20世纪70年代开发并工业化生产的一类较新的热塑料工程塑料，具有结晶速度快，电气性能优异且随温湿度变化小；耐候性好，适于户外使用，且耐药品性优异；突出的电性能，是电子、电气工业的理想材料，广泛应用于电子、电气，汽车、家用电器、电动工具，运动器械等领域，也是最近十年中增长速度最快的工程塑料之一。

目前无论是国外的还是国内的保险杠材料主要还是以聚丙烯加弹性体与矿物的复合材料，虽然达到当前汽车材料标准，但是在后续加工方面存在许多功能不足，需要增加工工艺来弥补，不仅增加了加工与物流成本，而且在处理过程中不良品的增加，其中典型性问题是：

由于聚丙烯为基材料保险杠表面活性低，与油漆亲和力差，保险杠在的喷涂之前必须经过火焰处理程序。火焰处理是目前聚丙烯保险杠涂装工艺中的一道关键程序，在正常的生产情况下，其次品率约点何险杠制总量的次口的3％，但若火焰工艺处理不当，则整批涂装保险杠将报废，将会造成巨大损失。

目前的聚丙烯基材的保险杠耐热性能不高，热膨胀系数高，处理前后尺寸变化大，而造成保险杠在使用过程中的由于温度的变化而尺寸发生变化，导致保险杠变形和产生内应力，易引起保险杠的松脱或破坏。

保险杠在涂装过程中必须经过两道烘烤工艺，目前的保险杠材料耐热性不够高，为保证保险杠在烘烤过程中不变形以及油漆的完全固化，烘烤温度一般设定的80度左右，这样保险的涂装过程耗时在3-3.5小时，生产效率非常低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可适合汽车保险杠的PBT/ABS合金材料，相应的，本发明还提供一种PBT/ABS合金材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种PBT/ABS合金材料，其组成按重量配比为(％)：

聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT 45-70％；

ABS                     20-45％；

活化增容剂              1-10％；

润滑剂                  0.1-0.6％；

抗氧剂                  0.1-1.2％

光稳定剂                0.1-0.6％。

其中，所述的PBT的相对粘度为0.6-1.5P·S。。

其中，所述的ABS为聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯腈-苯乙烯二元共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种的混合物；其橡胶总含量为15-70％。

其中，所述的活化相容剂为一种反应接枝的极性聚合物及其复配体系，如ABS-g-MAH、丙烯腈-苯乙烯-马来酸酐共聚物、SEBS-g-MAH、AS-g-GMA、ABS-g-GMA、丙烯酸酯类中的一种或几种的组合物。

其中，所述的加工润滑剂为低分子酯类、金属皂类、硬酯酸复合酯类、聚硅氧烷类、低分子酰胺类中的一种或者几种的组合物。

其中，所述的抗氧剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团的一种或其混合物，如：四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)辅抗氧剂的复配。

其中，所述的光稳定剂选自受阻胺类、苯并唑类、苯并酮类中的一种或几种的复配物，如：2-(2羟基-5-辛苯基)-苯并三唑。

其中，所述的活化增容剂及复合物为一种经反应挤出接枝的极性聚合物，采用如下的重量百分数的原材料反应挤出制备的：

苯乙烯类聚合物60-94份，可以为丙烯酸-苯乙烯二元共聚物、丙烯酸-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯的共聚物、氢化的乙烯-丁二烯-苯乙烯、丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯的共聚物或者聚氨酯酯中的一种或其混合物；

活化单体1-5份，可以为马来酸、丙烯酸、反丁烯二酸、顺丁烯二酸酐、甘氨酸丙烯酸酯、甘氨酸甲基丙烯酸酯、对苯二甲酸二烯丙酯、间苯基二马来酰亚胺、二甲基本丙烯酸乙二醇酯中的一种或其混合物；

活化引发剂0.1-1.0份，可以为二芳基过氧化物、烷基芳烷基过氧化物、双(叔丁基过氧基异丙基)苯过氧化酯、二酰基过氧化物等的一种或其混合物；

热稳定剂0.2-1.0份，可以为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团的一种或其混合物；

加工润滑剂0.2-3份，可以为低分子酯类、金属皂类、硬酯酸复合酯类、聚硅氧烷类、低分子酰胺类中的一种或者几种的组合物；

一种PBT/ABS合金材料的制备方法，包括步骤：

a：活化增容剂的制备：将活化单体、丙烯腈-苯乙烯共聚物、引发剂、抗氧剂、加工润滑剂按合适的比例在长径比为48∶1的双螺杆反应挤出，反应温度为190-250℃，反应时间为20-70秒，采用反应性挤出，可以提高材料表面的活性，增强PBT与ABS树酯之间的结合力；

b：按重量配比称取PBT、ABS和活化母粒，混合均匀；

c：按重量配比称取润滑剂和抗氧剂，混合均匀，将上述混合好的物质一起加入到混合器中继续混合直至均匀；

d：将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区215-240℃、二区215-240℃、三区215-240℃、四区215-240℃、五区215-240℃、六区215-240℃、七区215-240℃、八区215-240℃；螺杆转数控制在350转/分钟；停留时间2～10min。

本发明的产品具有力学性能优异、低温韧性好、热膨胀系数小、材料表面活性高以及较高的热变形温度，其表面张力为65mN/m(接触角法测定)，线性膨胀系数为1×10-4mm/mm/℃(ISO11359)，热变形温度为75℃(ISO075-1)，其它指标都超过目前汽车材料标准。由于该种保险杠材料表面活性高，与油漆的结合力强，不需要经过火焰处理直接进行喷涂；热膨胀系数低，不会因温度大幅度变化引起明显的变形，不易产生松脱或破坏；耐热温度高，可以适当提高烘烤温度，烘烤时间短，生产效率高。也可以根据实际情况进行免喷涂配色，达到塑料部件与金属部件同等的颜色效果，省略配色的加工工艺。

具体实施方式

本发明主要利用ABS对PBT材料进行合金化改性，通过改变其基体树脂的内部分子链排布，从而改善其结晶收缩，尺寸不稳定的，提高其低温韧性的性能，通过添加功能性助剂改性达到汽车保险杠的产品要求。

实例1

活化增容剂的制备：将2KG的活化剂甘氨酸甲基丙烯酸酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物56.5KG，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物40KG、引发剂双(叔丁基过氧基异丙基)苯过氧化酯0.5KG，其它助剂1KG在长径长为48∶1的双螺杆中反应挤出，应反温度为240℃，反应时间为40秒；

将PBT 70％、ABS 25％、活化增容剂4％、加工润滑剂聚硅氧烷0.4％、酚类抗氧剂1076(CIBA公司)0.3％、光稳定剂2-(2羟基-3，5-二叔戊苯基)-苯并三唑光稳定剂(CYTEC公司)0.3％；混合均匀投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区230℃、二区235℃、三区235℃、四区235℃、五区235℃、六区230℃、七区230℃、八区230℃；螺杆转数控制在350转/分钟；停留时间2～10min。

实施例2

将PBT 60％、ABS 31％、活化增容剂8％、加工润滑剂聚硅氧烷0.4％、酚类抗氧剂1076(CIBA公司)0.3％、光稳定剂2-(2羟基-3，5-二叔戊苯基)-苯并三唑光稳定剂(CYTEC公司)0.3％；混合均匀投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区230℃、二区235℃、三区235℃、四区235℃、五区235℃、六区230℃、七区230℃、八区230℃；螺杆转数控制在350转/分钟；停留时间2～10min。

实施例3

将PBT 45％、ABS 44％、活化增容剂10％、加工润滑剂聚硅氧烷0.4％、酚类抗氧剂1076(CIBA公司)0.3％、光稳定剂2-(2羟基-3，5-二叔戊苯基)-苯并三唑光稳定剂(CYTEC公司)0.3％；混合均匀投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区230℃、二区235℃、三区235℃、四区235℃、五区235℃、六区230℃、七区230℃、八区230℃；螺杆转数控制在350转/分钟；停留时间2～10min。

性能测试：

拉伸强度按GB/T 1040标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：170(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；

弯曲强度和弯曲模量按GB 9341/T标准进行检验。试样类型为试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)，弯曲速度为20mm/min；

缺口冲击强度按GB/T 1043标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为3.2mm。

线性膨胀系数按照ISO11359-1，-2测试，表面张力按照接触法中的溶剂法测试；热变形温度按照ISO 75-1，-2测试；

实施例配方及材料性能见表1：

表1

从实施例1-3来看，PBT/ABS合金材料具有很高的表面活性，极低的热膨胀率以及较高的热变形温度，其各种性能指标与目前大部分汽车厂所实施的聚丙烯复合材料的汽车保险杠标准相对比，均有很大的优势，如力学性能基本都高出50％的性能，其表面张力达到65mN/m，线性热膨胀系数为2.0×10^-4mm/mm/℃比聚丙烯基材的保险杠料高二个数量级，可大大稳定保险杠在后加工过程中的尺寸稳定，热变形温度达到了90℃，完全可以将喷涂烘烤温度提高10-20℃，至少可以缩短油漆固化时间30％以上，意味着生产效率可以提高30％以上。其它性能指标均超过汽车材料标准。

以上对本发明所提供的一种PBT/ABS合金材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1、一种PBT/ABS合金材料，其特征在于，其组成按重量配比为(％)：

聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT 45-70％；

ABS                     20-45％；

活化增容剂              1-10％；

润滑剂                  0.1-0.6％；

抗氧剂                  0.1-1.2％

光稳定剂                0.1-0.6％。

2、如权利要求1所述的PBT/ABS合金材料，其特征在于：所述PBT的相对粘度为0.6-1.5P·S。

3、如权利要求1所述的PBT/ABS合金材料，其特征在于，所述ABS为聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯腈-苯乙烯二元共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种的混合物；其橡胶总含量为15-70％。

4、权利要求1所述的PBT/ABS合金材料，其特征在于：所述活化增容剂为ABS-g-MAH、丙烯腈-苯乙烯-马来酸酐共聚物、SEBS-g-MAH、AS-g-GMA、ABS-g-GMA、丙烯酸酯类中的一种或几种的组合物。

5、如权利要求1所述的PBT/ABS合金材料，其特征在于：所述润滑剂为低分子酯类、金属皂类、硬酯酸复合酯类、聚硅氧烷类、低分子酰胺类中的一种或者几种的组合物。

6、如权利要求1所述的PBT/ABS合金材料，其特征在于：所述抗氧剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类、丙烯酰基官能团的一种或其混合物。

7、如权利要求1所述的PBT/ABS合金材料，其特征在于：所述的光稳定剂选自受阻胺类、苯并唑类、苯并酮类中的一种或几种的复配物。

8、如权利4要求所述的PBT/ABS合金材料，其特征在于：所述活化增容剂为一种经反应挤出接枝的极性聚合物，其制备如下：

将2KG的活化剂甘氨酸甲基丙烯酸酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物56.5KG，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物40KG、引发剂双苯过氧化酯0.5KG，其它助剂1KG在长径长为48∶1的双螺杆中反应挤出，应反温度为240℃，反应时间为40秒。

9、一种如权利要求1所述的PBT/ABS合金材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

a：按重量配比称取PBT和ABS，混合均匀；

b：按重量配比称取活化增容剂，混合均匀；

c：按重量配比称取加工润滑剂、抗氧剂、光稳定剂，混合均匀，将上述混合好的物质一起加入到混合器中继续混合直至均匀；

d：将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区215-240℃、二区215-240℃、三区215-240℃、四区215-240℃、五区215-240℃、六区215-240℃、七区215-240℃、八区215-240℃；螺杆转数控制在350转/分钟；停留时间2～10min。