CN102030964A

CN102030964A - 共混改性abs合金材料

Info

Publication number: CN102030964A
Application number: CN2009101530540A
Authority: CN
Inventors: 仇建平
Original assignee: Hangzhou Great Star Industrial Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Great Star Industrial Co Ltd
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-04-27

Abstract

本发明公开了一种共混改性ABS合金材料，现有ABS塑料抗冲击强度和耐高低温性能较差、注塑缩影也很大，不能完全满足电动工具复杂使用环境需求，本发明是将PC与ABS混合通过改性和造粒制成。尤其是PC与ABS的质量比为(25～75)∶(75～25)，并加入助剂，现更高新性价比，使其具备PC耐冲击性和优良的耐侯性，同时也保留ABS的高流动性，应用在薄壁及复杂形状制品时，能保持优异的物理特性及成型性；其具有优良的耐紫外线性能，良好的抗冲击强度，优良的成型加工性能，耐高温，高阻燃性。其加工工艺和普通的ABS相同，注塑成型中对环境没有任何污染，边角料完全可回收再利用。

Description

共混改性ABS合金材料

技术领域

本发明涉及一种合金材料，尤其是一种用做制造直流电动工具机壳以实现机壳高扭力、高冲击性、高耐温性要求的合金材料。

背景技术

中国电动工具行业经过多年的发展，年产量已占世界电动工具产量的70％，中国电动工具出口金额约占世界电动工具出口金额的40％以上，我国已成为世界电动工具主要制造基地，是世界电动工具的最大的生产国和出口国。

2007年我国电动工具出口额已超过全球出口量居第二位的德国一倍以上，稳居出口世界第一。我国已成为世界电动工具主要制造基地，是世界电动工具的生产大国和出口大国。但我们出口的电动工具大部分在DIY市场(就是客户自己选择组装配件的装机市场)上，要提高电动工具的档次有许多地方要改进和发展，其中机壳材料的改良是当务之急，它直接影响整机性能的提高，另外，国际上对电动工具越来越严的安规要求也迫使我们尽快研制出新的高强度机壳材料，回应国际对我国出口电动工具技术上的封锁。

目前，国内市场上使用的直流电动工具机壳材料大多用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(英文名为Acrylonitrile Butadiene Styrene，简称ABS塑料)制成。虽然ABS塑料流动性很好，并具有一定的强度，但它的抗冲击强度、耐高低温性能都较差，注塑缩影也很大，对一些复杂的薄壁零件，如直流电动工具机壳，均不能完全满足使用要求和安规要求。所以，研究与开发新型电动工具机壳材料，对现有ABS塑料进行改性至关重要。现在世界上著名的电动工具制造商，如：博世、牧田、日立等，他们都积极在开拓新材料的应用，使直流电动工具机身抗冲击强度同交流电动工具一样，甚至超过它，从而实现直流电动工具高扭力、高冲击性、高耐温性的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有ABS塑料抗冲击强度和耐高低温性能较差、注塑缩影也很大，不能完全满足电动工具复杂使用环境需求的缺陷，提供一种共混改性ABS合金材料。为此，本发明采用以下技术方案：

共混改性ABS合金材料，其特征是将聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物混合通过改性和造粒制成。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加的技术特征以便在实施上述技术方案时作为优选技术措施选用：

所述的聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的质量比为(25～75)∶(75～25)。尤其是为25∶75或75∶25。

在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量5～15％的相容剂

在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量0.5～1％的刚性粒子。进一步的，在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量1～1.5％的苯并噻唑或聚酰亚胺。

在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量1～1.5％的改性剂。

在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量1～2％的丁基橡胶。

在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量2～3％的苯乙烯/MMA/马来酸酐共聚物。

在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量2～3％的甲基苯乙烯/丙烯暗/丙烯酸乙酯二元共聚物。

在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量1～2％的聚乙烯或改性聚乙烯。

本发明的有益效果是：

1、它具备PC耐冲击性和优良的耐侯性，同时也保留ABS的高流动性，应用在薄壁及复杂形状制品时，能保持优异的物理特性及成型性；其具有优良的耐紫外线性能，良好的抗冲击强度，优良的成型加工性能，耐高温(80～120℃)，高阻燃性。

2、其加工工艺和普通的ABS相同，注塑成型中对环境没有任何污染，边角料完全可回收再利用。

具体实施方式

以下对本发明做进一步说明。

首先，本发明是将聚碳酸酯(英文名为Polycarbonate，简称PC)与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(英文名为Acrylonitrile Butadiene Styrene，简称ABS塑料)混合通过改性和造粒制成共混改性ABS合金材料。该共混改性ABS合金材料具备PC耐冲击性和优良的耐侯性，同时也保留ABS的高流动性，应用在薄壁及复杂形状制品时，能保持优异的物理特性及成型性；其具有优良的耐紫外线性能，良好的抗冲击强度，优良的成型加工性能，耐高温(80～120℃)，高阻燃性。其加工工艺和普通的ABS相同，注塑成型中对环境没有任何污染，边角料完全可回收再利用。

本发明的共混改性ABS合金材料的机理是：PC与ABS树脂的溶解度参数之差(Δδ)为0.84(J/cm³)1/2，PC与PB(PB为聚丁烯的简称)的溶解度参数之差(Δδ)约为7.45(J/cm³)1/2，可以推测，PC与SAN树脂(SAN树脂又称AS树脂，学名：苯乙烯-丙烯晴共聚物)的相容性比较好，而与PB相的相容性比较差。研究也表明，PC+ABS共混体系中各原料组分的玻璃化转变温度(Tg)都有一定程度的下降，且两者有相互靠近的趋势，故选择适当的相进行共混，共混物可能只有一个Tg，因此PC+ABS共混物大体上是两相体系：一个是相容的PC+SAN相，另一个为PB相。两相之间的粘合力较强。共混体系具有比较好的工艺相容性。通过性能测试发现，ABS的收缩率为0.6％，而PC的收缩率为0.5％，两者非常接近，因此共混物在加工过程中不会由于热胀冷缩不均而增加内应力。所以，共混物可能有效地吸取ABS与PC的优点，表现出良好的冲击强度、挠曲性、刚性、耐热性和较宽的加工温度范围，尤其能明显改善观的耐化学品性和低温韧性。

在技术方面，原料的性质、配比和共混条件等因素对PC与ABS共混体的结构、性能有重要的影响。结构中丁二烯含量高，PC与ABS共混体系相分离严重，反之则可以得到分散较均匀的共混物。当ABS与PC的质量比为25∶75时，ABS为分散相，PC为连续相，ABS在PC中的分散状态为纤维状和不连续的层状，且主要为纤维状结构，并沿注射方向取向。当ABS与PC的质量比为50∶50时，ABS与PC主要为不连续的层状结构，这些层也基本沿注射方向排列。当ABS与PC的质量比为75∶25时，ABS为连续相，PC为分散相，PC在ABS基体上呈粒状分布，并沿注射方向分布在样条边缘注射方向上。分散相也会呈现珠线结构。ABS与PC配比近似时，若混炼时间短，由于PC的粘度高于ABS，PC容易形成分散相。共混物的密度，拉伸屈服强度，拉伸撕裂强度，弯曲强度，弯曲弹性模量，剪切强度，压缩强度，球压痕硬度，热变形温度，维卡软化点与共混物中的ABS含量呈现良好的线性关系，符合共混组分的叠加效应，但冲击性能变化较为复杂。当ABS含量小于50％时，随ABS含量的增加，体系中橡胶粒子增多，一方面有利于银纹产生，吸收冲击能。另一方面，也有利于银纹终止，ABS混入PC中，提高了连续相的极性，有利于PC连续相中剪切带的产生，随ABS含量增加，银纹、剪切带吸收能量不断增加，银纹又可及时被终止，但诱发新的剪切带，这样，银纹和剪切带相互诱发，歧化和终止的协同效应，使缺口冲击强度随ABS含量的增加而急剧上升，当ABS与PC的质量比为50∶50时达到最大值。继续增加ABS含量，银纹相应有所增加，但由于PC极性低于SAN相，有利于在AM连续相中产生剪切带、银纹。剪切带的协同效应有所削弱，缺口冲击强度随ABS含量的增加而减小，但还是高于纯ABS。共混物的伸长率，无缺口冲击强度与缺口冲击强度显示出一致性。

为了提高共混改性ABS合金材料共混体系的相容性，需要加入相当于PC与ABS混合物质量5～15％的相容剂，杰邦公司相容性增韧剂JB-A02相容剂的加入可以明显改善界面的粘合力，因此可提高冲击性能，而对拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量的影响不大，同时使体系的断裂伸长率有较大程度的降低。添加相当于PC与ABS混合物质量0.5～1％的刚性粒子纳米技术CaCO₃共混体系会起到增韧效果，提高ABS分子量或丙烯含量，降低橡胶含量，有助于改善共混物的耐热性。加入相当于PC与ABS混合物质量1～1.5％的苯并噻唑等化合物或聚酰亚胺，也可改善耐热性和热稳定性。

使用橡胶含量较低的ABS，共混物的弯曲强度出现协同增强效应，硬度和拉伸强度也有所提高。与ABS相比，PC与ABS共混物的加工流动性较低，PC含量越高，流动性能越低。因此，在混炼或加工过程中加入相当于PC与ABS混合物质量1～1.5％环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物，烯烃/丙烯酰胺共聚物，甲基丙烯酸甲酯[MMA)/苯乙烯共聚物(接枝率10％)等加工改性剂。

在共混物中加入相当于PC与ABS混合物质量1～2％丁基橡胶提高共混物的低温冲击性；加入相当于PC与ABS混合物质量2～3％苯乙烯/MMA/马来酸酐共聚物提高其冲击强度、热变形温度；加入相当于PC与ABS混合物质量2～3％甲基苯乙烯/丙烯暗/丙烯酸乙酯二元共聚物，提高其热分解稳定性；加入相当于PC与ABS混合物质量1～2％聚乙烯或改性聚乙烯改进其耐沸水性，加工流动性和降低成本。

在PC与ABS的共混体中：PC质量含量＜30％时，PC含量越高缺口冲击强度越低；PC质量含量＞30％时，PC含量越高缺口冲击强度越高；PC含量越高拉伸强度也高；ABS质量含量＜25％时ABS含量越高缺口冲击强度越低；25％＜ABS质量含量＜35％时，ABS含量越高缺口冲击强度越高；ABS质量含量＞35％时，ABS含量越高缺口冲击强度越低；ABS含量越高拉伸强度越低；当PC∶ABS＝70∶30(质量比)时物理机械性能最佳。

总之，通过把PC按不同的比例与ABS进行混合，如：70％PC+30％ABS或30％PC+70％ABS(根据不同的强度要求来配比不同的比例)，从而实现更高新性价比，加入助剂，共混改性，形成一种具有高强度抗冲击耐高/低温，并具良好注塑性能的聚碳合金。解决目前电动工具机壳不能承受高强度冲击、耐高低温性能差等缺陷。根据电动工具对复杂工作环境的不同需求，通过共混改性，从而实现最佳的性价比，使其耐高温120℃，低温-40℃(而ABS的耐高/低温性能较差，只有-20℃～+80℃)；高强度抗冲击性，用新材料做的电动工具机壳能承受1.5米跌落测试，普通ABS只能承受0.8米。

本发明的共混改性ABS合金材料，可广泛应用到公司生产的电动工具上，特别是在专业级电动工具上，特别是充电手持式电动工具，高档手工具也将广泛使用这种新型材料，如高强度旋具工具的手柄、工作台支架、五金塑料包装盒等。该新材料的应用，提高了产品的档次。

Claims

1.共混改性ABS合金材料，其特征是将聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物混合通过改性和造粒制成。

2.根据权利要求1所述的共混改性ABS合金材料，其特征是所述的聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的质量比为(25～75)∶(75～25)。

3.根据权利要求2所述的共混改性ABS合金材料，其特征是所述的聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的质量比为25∶75或75∶25。

4.根据权利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量5～15％的相容剂。

5.根据权利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量0.5～1％的刚性粒子。

6.根据权利要求5所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量1～1.5％的苯并噻唑或聚酰亚胺。

7.根据权利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量1～1.5％的改性剂。

8.根据权利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量1～2％的丁基橡胶。

9.根据权利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量2～3％的苯乙烯/MMA/马来酸酐共聚物。

10.根据权利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量2～3％的甲基苯乙烯/丙烯暗/丙烯酸乙酯二元共聚物。

11.根据权利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相当于该混合物质量1～2％的聚乙烯或改性聚乙烯。