CN101759981B - 一种不积垢、低散发的聚碳酸酯组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不积垢、低散发的聚碳酸酯组合物，包括聚碳酸酯、本体聚合的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐官能团化的苯乙烯共聚物、环氧树脂、白炭黑。按重量百分比计，所述的聚碳酸酯PC为20％-95％，本体聚合的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS为4％-75％，马来酸酐官能团化的苯乙烯共聚物为0-10％，环氧树脂为0.2％-2％，白炭黑为0.2％-5％。本发明的组合物采用超细粒径的无机粒子白炭黑作为防积垢剂，并采用特定的官能团化苯乙烯共聚物和/或环氧树脂，解决了未处理无机超细粉未难于分散处理的问题，可采用少量的白炭黑有效防止PC/ABS合金在加工及使用过程中的积垢和喷霜起雾现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种不积垢、低散发的聚碳酸酯组合物，具体为在加工或模塑时不易导致积垢，同时在受热时挥发冷凝组分极低的聚碳酸酯组合物。
背景技术
聚碳酸酯(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS的塑料共混合金具有良好的耐热性，高抗冲性和优良的加工性。这种合金广泛用于汽车零部件、家用电器和电子元器件。通常在不同的应用场合，PC/ABS合金可能会与各种添加剂，如阻燃剂、抗静电剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、润滑剂、和颜料等共混，以提供满足不同使用与加工要求的PC/ABS树脂组合物。在生产这类各色各样的塑料产品时，大多采用压延、注塑和挤出等各种加工模塑成型方法。
在加工或模塑过程中，所共混的添加剂可分离和沉淀出来而沉积在加工或模塑机如压延辊、压花辊、模具和挤出模头金属部件的表面上.这种现象叫积垢(Plate out)。这种沉积物也叫积垢物。除了这类添加剂的沉淀外，在某些情况下，PC/ABS合金中的其它杂质或低分子量组分也能析出和沉积从而导致积垢及产生挥发物。积垢的产生必定会导致劣质的产品，如表面粗糙的模塑产品或尺寸不准确的模塑产品。虽然可根据积垢的不同起因，采取一些防范措施，如通过物料组分的选择以及量的调整，或加工条件如成型温度的严格控制等措施来尽可能的减轻积垢，但在大多数情况下，必须在采取中止生产成型过程来实施模具清洁的措施以去除积垢，这将带来操作上的麻烦并且使生产率减低。
此外，当PC/ABS合金材料应用于汽车内外饰及功能部件，如门板、仪表板或车灯壳体时，PC/ABS中的各种添加剂、加工助剂、色粉及其它有机小分子杂质等在光和热的作用下，通常会迁移到塑料制品表面并释放出一些挥发性的物质，从而导致车内起雾并产生气味。
发明内容
本发明的发明目的是为了提供一种不积垢、低散发的聚碳酸酯组合物，其一方面消除了PC/ABS加工过程中模具的积垢问题，另一方面减少了PC/ABS合金中的添加剂、加工助剂、色粉及其它有机小分子杂质等在光和热的作用下迁移到制品表面而出现的喷霜起雾现象，同时对原有组合物材料的其它特性，如机械强度和抗冲击性能等，无不利的影响。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种不积垢、低散发的聚碳酸酯组合物，包括聚碳酸酯、本体聚合的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐官能团化的苯乙烯共聚物、环氧树脂、白炭黑；按重量百分比计，所述的聚碳酸酯PC为20％-95％，本体聚合的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS为4％-75％，马来酸酐官能团化的苯乙烯共聚物为0-10％，环氧树脂为0.2％-2％，白炭黑为0.2％-5％。
所述的聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯。
在优选的实施方案中，本发明的聚碳酸酯树脂的重均分子量为20000-40000g/mol，本发明的聚碳酸酯树脂是已知的并且可以通过多个商业来源获得。
所述的本体聚合的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)为连续本体聚合法生产的ABS。
在优选的实施方案中，本发明的本体聚合ABS熔融指数为4～30g/10min，本发明的本体聚合ABS是已知的并且可以通过多个商业来源获得。
所述的马来酸酐官能团化的苯乙烯共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA，或苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物SMI，以及它们的混和物。
在优选的实施方案中，本发明所用的苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA以重量百分比计马来酸酐的含量为15-30％。
所述的超细白炭黑的粒径为5nm-5μm，表面积为150-400m2/g的气相法或者沉淀法二氧化硅化合物。
本发明所用的环氧树脂为环氧值为0.1-1.0当量/100克的双酚A型环氧树脂，优选环氧值为0.1-0.6当量/100克的双酚A型环氧树脂。
所述的组合物还可包括着色剂，填料，热稳定剂，抗静电剂，增强纤维，阻燃剂，抗滴落剂等。
本发明的组合物采用超细粒径的无机粒子白炭黑作为防积垢剂，同时采用特定的官能团化苯乙烯共聚物和/或环氧树脂解决了未处理无机超细粉未难于分散处理的问题，因而能够采用更少量的白炭黑就能有效防止PC/ABS合金在加工及使用过程中的积垢和喷霜起雾现象。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明做进一步说明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。
本发明的实施例采用下列物料：
聚碳酸酯PC-1，美国Dow化学公司，重均分子量约为27,000，牌号Calibre 201-10；
聚碳酸酯PC-2，美国Dow化学公司，重均分子量约为31,000，牌号Calibre 301-5；
本体ABS-1，美国Dow化学公司，熔融指数为4.8g/10min，牌号Magnum 3904；
本体ABS-2，美国Dow化学公司，熔融指数为28g/10min，牌号Magnum 8391；
乳液ABS，乳液聚合法生产，LG化学公司，熔融指数为15g/10min，牌号HI-130；
SMA-1，苯乙烯-马来酸酐共聚物，荷兰Polyscope公司，马来酸酐含量约为16％；
SMA-2，苯乙烯-马来酸酐共聚物，荷兰Polyscope公司，马来酸酐含量约为28％；
SMI，苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物，日本电气化学公司，MS-NA；
环氧树脂-1，环氧值约为0.52当量/100g，上海树脂厂，E-51；
环氧树脂-2，环氧值约为0.15当量/100g，Ciba公司，GT-7072；
白炭黑1，粒径约为5nm，表面积380m2/g，气相法；
白炭黑2，粒径为12nm，表面积200m2/g，气相法；
白炭黑3，粒径为2μm，表面积150m2/g，沉淀法；
抗氧剂，受阻酚抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的混合物，Cytec公司，Cyanox 2777；
光稳定剂，苯并三唑类光吸收剂，Ciba公司，Tinuvin 328；
着色剂：溶剂红135，Bayer公司生产，Macrolex Red EG。
产品性能测试方法：
弯曲性能：按ASTM D790方法，试验速度2毫米/分钟。
IZOD缺口冲击强度：按ASTM D256方法，3.2毫米厚的试样。
维卡软化温度：按ASTM D1525方法，升温速率50℃/分钟，5千克载荷下测试。
抗积垢性能：采用150吨注塑成型机在注塑温度260℃、模具温度70℃的成型条件下，连续注塑尺寸为200*150*3毫米的样板4小时，然后用白色的布条擦拭样板及模具型腔的表面，根据白色布条沾污程度来判断组合物的抗积垢性能：5：白色布条严重沾污及染红，表明抗积垢性能很差；4：白色布条明显沾污及染红，抗积垢性能差；3：白色布条一般沾污及染红，抗积垢性能一般；2：白色布条轻微沾污及染红，抗积垢性能好；1：白色布条没有沾污及染红，抗积垢性能很好。
散发特性(雾化性能)：按DIN 75201方法B标准，将试样放入一铝箔密封的器皿内，在100℃的高温下持续加热16h后，比较加热前后铝箔的重量变化，即可算出铝箔上冷凝物质的重量，低于2mg为合格。
实施例1-4和对照例1：
把经过干燥的PC树脂、ABS树脂、SMA树脂及其它助剂按表1中组成比例混合后加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)主机筒中，主机筒各段控制温度(从加料口至机头出口)分别为210℃、230℃、250℃、260℃、260℃、250℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。将上述产品在鼓风烘箱中于90℃干燥5小时后用塑料注射成型机注塑成标准样条，注塑温度260℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置至少24小时后进行性能测试。实际测试结果见表1。
表1：
| 组成 | 对照例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| PC-1 | 65 | 20 | 40 | 65 | 95 |
| ABS-1 | 35 | 75 | 48 | 25 | 4 |
| SMA-1 | 4 | 10 | 3 | ||
| 环氧树脂-1 | 0.2 | 1 | 2 | 0.8 | |
| 白炭黑-1 | 0.8 | 1 | 5 | 0.2 | |
| 抗氧剂 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 光稳定剂 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| 着色剂 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
| 测试结果 | 对照例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 弯曲强度(MPa) | 84.2 | 72.1 | 80.1 | 83.6 | 90.4 |
| 弯曲模量(MPa) | 2180 | 2240 | 2280 | 2310 | 2410 |
| 缺口冲击强度(J/m) | 620 | 342 | 580 | 626 | 731 |
| 抗积垢性 | 4 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| 雾化性能(mg) | 1.1 | 0.8 | 0.7 | 0.6 | 0.2 |
如上所述，本发明的阻燃树脂组合物，是通过向PC/ABS合金中加入了特定的超细白炭黑和环氧树脂制备的，由于超细白炭黑和环氧树脂的共同作用，一方面消除了加工过程中模具的积垢问题，同时减少了PC/ABS合金中的添加剂、加工助剂、色粉及其它有机小分子杂质等在光和热的作用下迁移到制品表面而出现的喷霜起雾现象，并且保持了原有组合物材料的其它特性，如机械强度和抗冲击性能等。
实施例5-7和对照例2-3：
把经过干燥的PC树脂、ABS树脂、SMA树脂及其它助剂按表2中组成比例混合后加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)主机筒中，主机筒各段控制温度(从加料口至机头出口)分别为210℃、230℃、250℃、260℃、260℃、250℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。将上述产品在鼓风烘箱中于90℃干燥5小时后用塑料注射成型机注塑成标准样条，注塑温度260℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置至少24小时后进行性能测试。性能测试如表2所示。
表2
| 组成 | 对照例2 | 对照例3 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 |
| PC-2 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 |
| ABS-2 | 33 | 30 | 30 | 30 | |
| 乳液ABS | 30 | ||||
| SMA-2 | 3 | 3 | |||
| SMI | 3 | 3 | |||
| 环氧树脂-2 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 白炭黑-2 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
| 白炭黑-3 | 1 | ||||
| 抗氧剂 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 光稳定剂 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| 着色剂 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
| 测试结果 | 对照例2 | 对照例3 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 |
| 弯曲强度(MPa) | 83.7 | 83.7 | 83.6 | 82.7 | 83.6 |
| 弯曲模量(MPa) | 2340 | 2440 | 2470 | 2460 | 2420 |
| 缺口冲击强度(J/m) | 567 | 570 | 664 | 710 | 725 |
| 抗积垢性 | 3 | 4 | 1 | 1 | 1 |
| 雾化性能(mg) | 1.1 | 2.4 | 0.7 | 0.6 | 0.8 |
如上所述，当单独使用超细粒径的白炭黑作为抗积垢剂时，所起到的抗积垢效果有限(对照例2)；而由于超细白炭黑和环氧树脂的共同加入，对于抗积垢效果起到了协效作用，因此与已有专利技术相比，本发明提供的组合物采用更少量的超细粒径的白炭黑就能够起到有效抑制，甚至根本消除模具积垢的效果；同时减少了添加剂、加工助剂、色粉等挥发性物质的喷霜起雾现象，对原有组合物材料的其它特性，如机械强度和抗冲击性能等，无不利的影响。可用于制造各种汽车内外饰及功能部件，如门板、仪表板或车灯壳体等。
Claims (3)
1.一种不积垢、低散发的聚碳酸酯组合物，由以下重量份计的原料组成：PC95重量份，ABS4重量份，环氧树脂0.8重量份，白炭黑0.2重量份，抗氧剂0.4重量份，光稳定剂0.6重量份，着色剂0.02重量份，其制备方法为：把上述原料按比例混合后加入到螺杆直径35mm，长径比L/D＝36双螺杆挤出机的主机筒中，主机筒各段控制温度，从加料口至机头出口分别为210℃、230℃、250℃、260℃、260℃、250℃，双螺杆转速为300转／分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品；将上述产品在鼓风烘箱中于90℃干燥5小时后用塑料注射成型机注塑成标准样条，注塑温度260℃；注塑好的样条在50%相对湿度，23℃放置至少24小时后进行性能测试。
2.根据权利要求1所述的一种不积垢、低散发的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述的聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种不积垢、低散发的聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述的ABS为连续本体聚合法生产的ABS。
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