CN101724240B

CN101724240B - 一种聚碳酸酯/abs复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101724240B
Application number: CN2008102251973A
Authority: CN
Inventors: 蔡涛; 金滟; 丁树岩; 刘善元; 石胜鹏; 元文芳; 张静; 陈绍梅
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2028-10-30
Also published as: CN101724240A

Abstract

本发明提供一种高性能聚碳酸酯/ABS复合材料及其制备方法。复合材料主要包括聚碳酸酯、ABS和极性化SDS，该复合材料解决PC与ABS两者的相容性问题，同时还大幅度地提高PC/ABS复合材料的冲击强度，特别是低温冲击强度，而其它力学性能基本保持不变。

Description

一种聚碳酸酯/ABS复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，进一步地说，是涉及一种改性的聚碳酸酯/ABS复合材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性能优异，冲击强度更是所有塑料之中的最高者；PC还具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能，尺寸稳定。但是PC价格昂贵，对缺口敏感，耐应力开裂性差；另外由于分子链刚性大，树脂熔体粘度大，流动性较差，成型困难，这些缺陷在很大程度上限制了它的应用。

相对于PC而言，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)价格适中，光泽度好，易于加工成型，但是耐热性能较差。

为此，将PC和ABS共混则可以得到综合性能优良，性价比较高的塑料复合材料。这种材料具有优良的成型加工性能，良好的耐低温冲击性能，较高的热变形温度及光稳定性。可广泛应用于汽车内外部件、通讯器材、电脑及周边设备以及家用电器等领域。

PC与ABS中的SAN(苯乙烯-丙烯腈共聚物)的溶解度参数比较接近，而与ABS中的PB(聚丁二烯)难以相溶，因此PC与ABS的复合材料属于半相溶体系。所以，造成PC和ABS的简单共混物存在着相容性较差的缺点。在现有技术中，最有效的方法是在复合材料体系中加入相容剂。许多文献报道了常用的相容剂，如马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS-g-MAH)，马来酸酐接枝聚苯乙烯(PS-g-MAH)，马来酸酐接枝ABS(ABS-g-MAH)，聚甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝苯乙烯丙烯腈共聚物(AS-g-PGMA)等，此类相容剂改善PC和ABS的相容性，从而改善了材料的力学性能。另外，还有报道为了改善PC与ABS共混物的冲击强度，特别是材料的低温性能，通过添加抗冲改性剂，如ABS高胶粉，丙烯酸酯类橡胶等来提高复合材料的冲击性能。中国专利(CN1580126A)公开了用ABS/PP-g-MAH作为PC/ABS复合的相容剂，由于引入了与PC和ABS都不相容的第三组分聚丙烯(PP)，使得改性后的PC/ABS复合材料各项性能提高有限，材料的性能还不令人满意。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能聚碳酸酯/ABS复合材料及其制备方法。通过添加一种极性化的SDS，首先作为相容剂能够解决PC与ABS两者的相容性问题，其次作为一种增韧弹性体还能够大幅度地提高PC/ABS复合材料的冲击强度，特别是低温冲击强度，而其它力学性能基本保持不变。

本发明的PC/ABS复合材料，主要包括以下组分和重量份数：

A、聚碳酸酯：40-90重量份；

B、ABS，5-50重量份

C、极性化SDS，5-30重量份。

在本发明中：

所述聚碳酸酯(PC)，可采用市售产品，例如：分子量为10000-30000的双酚A型聚碳酸酯。用量为40-90重量份，优选为50-70重量份。

所述ABS指的是结构单元中含有聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚丁二烯链段的三元共聚物，其三种组份的重量比为：聚丙烯腈含量30-55％，聚苯乙烯含量20-35％，聚丁二烯含量10-50％。所述ABS用量为5-50重量份，优选为20-45重量份。

所述极性化SDS，是一种四嵌段共聚物，结构可用SDSP来表示，其中S代表聚苯乙烯嵌段，D代表聚丁二烯嵌段或聚异戊二烯嵌段，P代表极性嵌段，该极性嵌段由乙烯基砒啶及其衍生物的极性单体聚合得到，这种极性单体包括2-乙烯基砒啶、4-乙烯基砒啶及其异构体等。在SDS链段中，S/D的的重量比例为5/95～95/5。在极性化SDS聚合物中，极性嵌段P的重量含量为0.1％～50％。所述极性化SDS的数均分子量为1万～30万；分子量分布指数为1.02～2.00。

本发明所述的极性化SDS的详细内容及其制备方法，可参见中国专利200410023077.7，其全部内容在此引入本发明作为参考。

本发明所述的极性化SDS可采用以下方法制备：以丁基锂为引发剂，四氢呋喃为活化剂，环己烷为溶剂，先将苯乙烯加入到环己烷溶剂中加热到50℃以上后加入丁基锂进行引发聚合，第一段聚合完毕后，相继分别加入丁二烯(或戊二烯)和苯乙烯进行第二段和第三段聚合，在第三段聚合完毕后，即得到SDS三嵌段活性聚合物，具体如SBS或SIS，再继续加入乙烯基砒啶或其衍生物的极性单体，进行第四段聚合，第四段聚合的温度控制在-10℃～100℃，聚合时间控制在1-120分钟，最终得到极性化SDS聚合物。

在聚碳酸酯/ABS复合材料中，所述极性化SDS用量为5-30重量份，优选为5-20重量份。

此外，本发明所述的PC/ABS复合材料中还可包含有常用的加工助剂，如抗氧剂、润滑剂等。这些常用的加工助剂的用量为常规用量，或根据实际情况的要求来进行适当调整。其中：本发明中使用的抗氧剂为瑞士汽巴精化公司生产的复合型抗氧剂，如B225【四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯与三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯的复合物，比例为1:1】。抗氧剂优选为0.2-0.5重量份；润滑剂为脂肪酸酰胺类润滑剂，如N，N′-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)。润滑剂优选为0.2-0.5重量份。

本发明的PC/ABS复合材料的制备可采用本行业公知的共混方法得到，具体方法例如：将包含有所述PC、ABS和极性化SDS在内的各组分按所述组分配比经过双螺杆熔融共混挤出，造粒后即制成本发明的PC/ABS复合材料。

本发明的制备方法中所使用的共混设备为橡塑加工业中的通用共混设备，可以是双螺杆挤出机或密炼机等。在制备过程中，物料的加工共混温度为现有生产技术中加工所用的熔融共混温度，一般为220℃～260℃。

本发明的PC/ABS复合材料的优选制备方法是：将PC、ABS、极性化SDS及抗氧剂、润滑剂等一起，经双螺杆挤出机，在220℃～260℃加工温度下，使物料熔融捏合挤出，造粒后即制成本发明的PC/ABS复合材料。PC、ABS和极性化SDS的重量比为(40～90):(5～50):(5～30)，优选为(50～70):(20～45):(5～20)。

本发明的制备过程中操作工艺简单可靠，成本较低。采用极性化SDS作为相容剂，很好地解决了PC和ABS的相容性问题，复合材料具有优良的综合力学性能；另外，极性化SDS作为一种增韧弹性体，大幅度地提高了复合材料的冲击强度，特别是低温冲击强度，而其它力学性能基本保持不变。

本发明的PC/ABS复合材料可广泛应用于汽车内外部件、通讯器材、电脑及周边设备以及家用电器等领域，也可辐射到其它相关领域，有较好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不受这些实施例的限制。

实施例1～4：

将聚碳酸酯(PC-141，美国GE公司)、ABS(ABS-747S，台湾奇美公司)、极性化SDS(SDS，巴陵石油化工有限责任公司，其数均分子量为8.43万，极性嵌段重量含量3.0％)、抗氧剂(B225，瑞士CIBA公司)、润滑剂(EBS，上海)，放入低速混合机搅拌均匀，使各组分充分混合均匀。然后将上述混合物料在220℃-260℃下的双螺杆挤出机(TE-30，南京瑞亚公司)中挤出造粒。将挤出的粒料在95℃恒温烘箱中烘干6hr，然后在230℃～270℃的条件下注射成标准样条，进行各种力学性能测试。其中各组分含量均以重量份数计。测试标准及力学性能结果如表1所示。

对比例1～2：

将聚碳酸酯(同实施例1)、ABS(同实施例1)、抗氧剂(同实施例1)、润滑剂(同实施例1)放入低速混合机搅拌均匀，使各组分充分混合均匀。熔融共混、挤出造粒及制样测试的条件同实施例1。测试标准及力学性能结果如表1所示。

表1PC/ABS复合材料的组分配比及力学性能

从表1可以看出，采用极性化SDS作为相容剂，很好地解决了PC和ABS的相容性问题，复合材料具有优良的综合力学性能。在PC含量相同的情况下，随着极性化SDS用量的增加，虽然材料的拉伸强度和弯曲性能略有下降；但是，极性化SDS作为一种增韧弹性体，大幅度地提高了PC/ABS复合材料的冲击强度，特别是低温冲击强度，而其它力学性能基本保持不变。

Claims

1.一种聚碳酸酯/ABS复合材料，包括以下组分和重量份数：

A、聚碳酸酯：40-90重量份；

B、ABS：5-50重量份；

C、极性化SDS：5-30重量份；

其中所述的ABS指的是结构单元中含有聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚丁二烯链段的三元共聚物，

所述的极性化SDS，是一种四嵌段共聚物，其包含SDSP的结构，其中S代表聚苯乙烯嵌段，D代表聚丁二烯嵌段或聚异戊二烯嵌段，P代表极性嵌段，该极性嵌段由乙烯基砒啶或其衍生物的极性单体聚合得到。

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/ABS复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯：50～70重量份，ABS：20～45重量份，极性化SDS：5～20重量份。

3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/ABS复合材料，其特征在于，在极性化SDS中，极性嵌段P的重量含量为0.1％～50％。

4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/ABS复合材料，其特征在于，所述极性化SDS的数均分子量为1万～30万，分子量分布指数为1.02～2.00。

5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/ABS复合材料，其特征在于，极性化SDS组分中的极性嵌段由2-乙烯基砒啶、或4-乙烯基砒啶或其异构体聚合得到。

6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/ABS复合材料，其特征在于，所述的极性化SDS采用以下方法制备：以丁基锂为引发剂，四氢呋喃为活化剂，环己烷为溶剂，先将苯乙烯加入到环己烷溶剂中加热到50℃后，加入丁基锂进行引发聚合，第一段聚合完毕后，相继按比例分别加入丁二烯或戊二烯和苯乙烯进行第二段和第三段聚合，在第三段聚合完毕后，即得到SBS或SIS三嵌段活性聚合物，再继续加入上述乙烯基砒啶或其衍生物的极性单体，进行第四段聚合，第四段聚合温度控制-10℃～100℃，聚合时间控制在1-120分钟。

7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/ABS复合材料，其特征在于，所述的组分A为分子量为10000-30000的双酚A型聚碳酸酯。

8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/ABS复合材料，其特征在于，所述的组分B中三元共聚物的三种组份的重量比为：聚丙烯腈含量30-55％，聚苯乙烯含量20-35％，聚丁二烯含量10-50％。

9.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/ABS复合材料，其特征在于，还包含常规的加工助剂。

10.权利要求1-9之一所述聚碳酸酯/ABS复合材料的制备方法，其特征在于，采用熔融共混的方法将各组分比例复合，共混温度为220℃～260℃。