CN101323699A - 一种汽车饰件用pc/abs合金共混物的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车饰件用PC/ABS合金共混物的制备方法，由双酚A型PC连续相、ABS/MBS(丁二烯－苯乙烯－甲基丙烯酸甲酯)分散相和助剂经共混、挤出制得产物，按重量份数计，反应物的配比为：双酚A型PC连续相70～90份，ABS/MBS分散相30～10份，其中，ABS接枝胶乳平均粒径是250～400nm，MBS胶乳的粒径是70～500nm，制备的PC/ABS合金具有良好的耐应力龟裂性、加工性，而且在耐冲击性和拉伸之间具有良好的物性平衡。

Description

一种汽车饰件用PC/ABS合金共混物的制备方法

技术领域

本发明涉及一种PC/ABS共混合金共混物及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的共混物已经成为商业产品很多年了。此后，对PC/ABS合金的研究就一直非常活跃。

由于PC/ABS共混物具有优异的热性能和力学性能，所以在市场上获得了很大成功。作为基体的聚碳酸酯具有突出的冲击韧性、透明性和尺寸稳定性，优良的机械强度、电绝缘性，使用温度范围宽，良好的耐蠕变性、耐候性是一种综合性能优良的工程塑料。但其具有加工流动性不好、缺口敏感、应力开裂、不耐化学品的缺点。ABS树脂具有无毒无嗅、加工流动性好、耐冲击、耐寒、耐磨的特点，广泛应用于家电、汽车、纺织器材、包装、容器、家具等行业。特别是价格又相对低廉，使其具有无可置疑的优势。PC/ABS合金共混物正是利用了两种树脂的优点，进行互补。因此PC/ABS合金共混物具有了优异的热性能和力学性能，所以在市场上获得了很大成功。

目前，对于PC/ABS的研发和生产方面大都采用市场销售的ABS和增韧剂，通过共混改性来制备PC/ABS合金，并没有对所用的ABS及增韧剂本身进行优化，来使其更适合于制备PC/ABS合金。

CN1740229描述了一种制备聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的方法。主要采用不同比例的聚碳酸酯40～70％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共混改性PC/ABS合金。

CN03142022.2采用一种ABS/PP接枝马来酸酐(ABS/PP-g-MAH)作为PC/ABS的相容剂，它由聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、ABS/PP接枝物、抗氧剂、润滑剂及其它助剂均匀混合后进入双螺杆挤出机，出料，挤出后冷却、干燥、切粒制备PC/ABS合金。

CN1733448一种能防止脆裂的用PC+ABS作原料的塑胶壳的生产工艺，通过调整加工注塑条件制备塑胶壳。

综上所述，现在大多制备PC/ABS合金是通过调整加工条件和配方来完成。这些改进并没有使PC/ABS的性能达到最优，

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供了一种汽车饰件用PC/ABS合金共混物及其制备方法，制得高冲击强度、使用温度范围宽、耐候性优良能够满足汽车饰件要求的共混合金。

一种汽车饰件用PC/ABS合金共混物的制备方法，由双酚A型PC连续相、ABS/MBS(丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)分散相和助剂经共混、挤出制得产物，按重量份数计，反应物的配比为：

双酚A型PC连续相      70～90份

ABS/MBS分散相        30～10份

其中，ABS接枝胶乳平均粒径是250～400nm，MBS胶乳的粒径是70～500nm。

所述MBS胶乳的粒径为单峰分布，其粒径为300～500nm，ABS与MBS的重量比为1∶0.5～2。MBS胶乳的粒径为双峰分布，其粒径为70～160nm和300～450nm，ABS与MB S的重量比为1～2∶1。

所述MBS重量构成丁二烯∶苯乙烯∶甲基丙烯酸甲酯为40～70∶5～20∶15～50。

所述MBS凝胶含量40～75％，接枝率是60～125％。

所述ABS接枝率为90～98％，堆密度为0.4～0.6，凝胶含量40～97％，胶乳的固含量是50～70％。

两种分散相ABS与MBS的制备：

(1)ABS的制备

首先，制备ABS接枝粉料，取适量的去离子水、还原剂、助还原剂、螯合剂、乳化剂、pH值调节剂和PB胶乳加入反应釜中，搅拌并通N₂保护，然后采用适当的加料速率滴加由苯乙烯和丙烯腈及引发剂分子量调节剂组成的混合单体，在一定时间内滴完。滴完混合单体后向反应体系中补加引发剂，再反应1h，待单体完全转化后加入复合抗氧剂并搅拌0.5h，取出乳液经破乳、凝聚、脱水和干燥后获得了一系列不同组成的ABS接枝粉料。

(2)MBS的制备

①单峰MBS的制备：采用乳液聚合法，丁苯胶乳中丁二烯的含量一般为60-90％，苯乙烯为10-30％。引发剂可用过硫酸钾或过硫酸铵等过硫酸盐类，或者以过氧化氢二异丙苯为氧化剂，雕白块、乙二铵四乙酸四钠盐和硫酸亚铁为还原剂的氧化还原体系，其用量一般为聚合单体用量的0.3-0.5％。乳化剂用量一般为聚合单体用量的2.5-5.0％为最佳。此外，为了更好地控制丁苯胶乳的分子量和凝胶含量，聚合过程中还需要加入分子量调节剂和交联剂，前者一般为硫醇，其加入量一般为单体用量的0.1-1％，最好是0.2-0.5％；后者一般为不饱和多官能团组份，如二乙烯基苯，双甲基丙烯酸乙二醇酯，二丙烯酸-1，3-丁二醇酯等，可以使用一种或几种单体复配使用。其用量一般为单体用量的1.5-10％，最好是2.5-5％。合成丁苯胶乳的指标为：平均粒径250nm，凝胶含量40-70％，单体转化率95-98％，固含量30-45％。接枝胶乳的合成如下：将全部配方量(5-25份)的苯乙烯单体和0.1-0.4份的链转移剂加入到55-75份的丁苯胶乳中，进行一次接枝聚合，引发剂可选用过硫酸钾或过硫酸铵等过硫酸盐类，或者以过氧化氢二异丙苯为氧化剂，雕白块、乙二铵四乙酸四钠盐和硫酸亚铁为还原剂的氧化还原体系，其用量一般为一次接枝单体用量的0.4-0.8％。当接枝单体转化率达到一定时，向接枝聚合物中加入0.3-6份的烷基丙烯酸酯，制备二段接枝共聚物。向第二段接枝共聚物中加入10-20份的甲基丙烯酸甲酯和不大于5份的接枝剂，最好为0.1-2.0份，制备三段接枝共聚物。

②双峰MBS的制备：与上面所提到的丁苯胶乳相似的方法合成不同大小的两种丁苯胶乳A和丁苯胶乳B，然后分别进行接枝聚合。接枝乳液A和接枝乳液B可以按要求任一比例掺混，优选为35/65～65/35，乳液粒径双峰分布时胶乳的粒径分布是70-160nm和300-450nm。

3、本发明汽车饰件用PC/ABS合金共混物的制备

在上述制备的MBS接枝胶乳中加入0.4-0.8％的抗氧剂，然后进行凝聚、干燥得到MBS增韧粉料。将聚碳酸酯(PC)，ABS接枝粉料，MBS粉料，硬脂酸酰胺类润滑剂，抗氧剂和抗紫外线添加剂在高速混合机中搅拌10分钟。

最后将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中共混挤出，共混加工温度为240℃，螺杆转速为100～120r/min，经冷却、切粒、干燥后制得产品。

使用的ABS和MBS增韧剂有优良的协同作用，大大提高了合金的冲击强度而不损失其它的性能。经上述制得的一种汽车饰件用PC/ABS合金共混物，其冲击强度(J/M)：650～700；拉伸强度(MPa)：62～65，比现有技术高10％左右；维卡软化点(℃，50N，50℃//h)：124～127、熔体流动速率指数260℃，5kg：15～17，与现有技术相当。如此得到的本发明的PC/ABS合金具有良好的耐应力龟裂性、加工性，而且在耐冲击性和拉伸之间具有良好的物性平衡。因此它们可广泛用于汽车内饰、外饰件的加工和生产。

下面将描述本发明PC/ABS合金共混物性能的分析方法。

A接枝粉料接枝率的表征

接枝率定义为单位重量橡胶粒子上接枝SAN共聚物的重量百分数。测试方法为：取0.5g的ABS接枝粉料在专用试管中，加入丙酮，置于HY-2型振荡器上振荡2h，充分溶解。然后在GL-21M型超速离心机上进行分离，转速为15000r/min，时间为0.5h。离心分离结束后，将试管中的清液倒入表面皿中，然后加入适量的丙酮再重复上述实验。由于丙酮能充分地溶解ABS接枝粉料中未接枝在PB大分子链上的SAN共聚物，因此最后得到的沉淀物是PB-g-SAN共聚物。将该沉淀物烘干至恒重后，称其重量，并根据ABS接枝粉料的PB含量计算SAN在PB上的接枝率，其计算公式可表示为：

其中：A-ABS接枝粉料中PB含量

W₁-离心分离后所得产物的干重

B共聚物粒径的测定

将合成的核层共聚物用美国Brookhaven公司的粒径测试仪测量其粒径大小。

C力学性能测试

注射好的冲击样条在一侧的中间部分铣出一个标准V型缺口，缺口尖端曲率半径0.25mm，缺口底部至另一边的距离为10.16±0.05mm。加工好缺口的样条于室温放置24小时后，在AJU-22型冲击实验机上测试其Izod冲击强度。测试温度23℃。每组至少测试5个样条，给出的冲击强度数据代表5个样条测得的平均值。

注射好的拉伸样条室温下放置24小时后，在Shimadzu公司AGS-H型电子拉力机上进行拉伸测试。测试温度23℃，测试速度50mm/min。模量数据在应变为0.5％和1％之间取。每组至少测试5个样条，给出的屈服强度的模量数据代表5个样条测得的平均值。

注射好的弯曲样条室温下放置24小时后，测试其弯曲强度和模量，测试速度10mm/min。每组至少测试3个样条，给出的屈服强度的模量数据代表3个样条测得的平均值。

D热性能的测试

注射好的热变形样条室温下放置24小时后，测试其热变形温度，测试条件为0.45Mpa，砝码重量5Kg，升温速率为120℃/h，形变量为0.26mm时记录温度值。

维卡软化点的测试在冲击测试后的样条上进行，实验条件为，负载50N，升温速率为50℃/h，变形量为1mm时记录温度值。

E熔体流动速率测试

用μPXRZ-400C型熔体流动速率仪测定共混物的熔体流动速率。测ABS时温度为220℃，载荷10Kg。测PC/ABS共混物时温度为260℃，载荷5Kg。

本发明与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步：(2)ABS和MBS的制备：所制备的ABS接枝粉料有很高的低交联橡胶含量，其胶乳粒径范围在250～400nm，制备的丁二烯-苯乙烯-甲甲酯胶乳粒径范围单峰分布在其粒径为300～500nm，双峰分布的在70～160nm和300～450nm。

具体实施方式

丁二烯-苯乙烯-甲甲酯接枝胶乳中加入0.4-0.8％的抗氧剂，然后进行凝聚、干燥得到丁二烯-苯乙烯-甲甲酯增韧粉料。将聚碳酸酯(PC)，ABS接枝粉料，丁二烯-苯乙烯-甲甲酯粉料，硬脂酸酰胺类润滑剂，抗氧剂和抗紫外线添加剂在高速混合机中搅拌10分钟。最后将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中共混挤出，共混加工温度为240℃，螺杆转速为100～120r/min，经冷却、切粒、干燥后制得产品。各实施例中反应物的重量份数如下表：

各实施例制备的共混合金的性能如下表：

实施例	冲击强度(J/M)	拉伸强度(MPa)	维卡软化点(℃，50N，50℃/h)	熔体流动速率指数260℃，5kg
					实施例1	660	63	124	15
实施例2	670	62	126	17
					实施例3	690	65	127	16
实施例4	700	62	127	16
					实施例5	680	61	126	17
实施例6	690	62	125	17

目前，使用普通PC/ABS合金的性能对比如下

对比例	冲击强度(J/M)	拉伸强度(MPa)	维卡软化点(℃，50N，50℃/h)	熔体流动速率指数260℃，5kg
					1	350	56	122	15
2	400	55	125	14.5
					3	500	57	126	14

本方法制备的PC/ABS合金指标对比上表，可以看出冲击强度及拉伸强度比普通普通PC/ABS合金要高。

Claims (9)

1、一种汽车饰件用PC/ABS合金共混物的制备方法，由双酚A型PC连续相、ABS/MBS分散相和助剂经共混、挤出制得产物，其特征在于，按重量份数计，反应物的配比为：

双酚A型PC连续相    70～90份

ABS/MBS分散相      30～10份

其中，ABS接枝胶乳平均粒径是250～400nm，MBS胶乳的粒径是70～500nm。

2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MBS胶乳的粒径为单峰分布，其粒径为300～500nm，ABS与MBS的重量比为1∶0.5～2。

3、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MBS胶乳的粒径为双峰分布，其粒径为70～160nm和300～450nm，ABS与MBS的重量比为1～2∶1。

4、根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述MBS重量构成丁二烯∶苯乙烯∶甲基丙烯酸甲酯为40～70∶5～20∶15～50。

5、根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述MBS凝胶含量40～75％，接枝率是60～125％。

6、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ABS接枝率为90～98％。

7、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ABS堆密度为0.4～0.6。

8、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ABS凝胶含量40～97％。

9、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ABS胶乳的固含量是50～70％。