CN102443256B - 一种高耐热pc/asa合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种高耐热pc/asa合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐热PC/ASA合金材料及其制备方法，通过PC与ASA树脂共混可以改善PC的应力开裂性能、加工性，提高PC的耐化学药品性和耐候性。随着PC含量的提高，合金材料的冲击强度和热变形温度显著提高。为提高PC/ASA合金的耐热性，使用α-甲基苯乙烯-丙烯晴共聚物(α-SAN)代替合金中的SAN相，可以使热变形温度提高到大约140℃，PC/ASA合金综合了PC的耐热、高强度、韧性和ASA的耐候性、耐化学性和加工性。因此PC/ASA合金作为一种新型的性能优良的工程塑料不仅能够满足市场多样化的需求，而且其应用前景是很可观的，可广泛的用于电器工程材料、汽车工程材料、建筑塑料制品等领域。

Description

一种高耐热PC/ASA合金材料及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种高耐热PC/ASA合金材料及其制备方法。
背景技术
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、低吸水性、无毒性、自熄性，是一种综合性能优良的工程塑料。聚碳酸酯具有突出的热稳定性，干燥的PC可以在熔融状态下于310℃放置几小时而几乎不发生降解，温度超过400℃才开始发生降解。尽管聚碳酸酯具有很多优点，但同时也有比较明显的缺点，如原料成本高、加工流动性差、易应力开裂、缺口冲击强度的厚度依赖性、不耐溶剂和水解等，在某种程度上限制了聚碳酸酯的应用领域。
为了克服聚碳酸酯的这些缺点，使其适应更多领域的应用，必须对聚碳酸酯进行改性，其中一种比较有效的方法就是将聚碳酸酯与其它聚合物进行共混制备聚碳酸酯合金。在诸多的聚碳酸酯合金商业品种中，PC/ABS合金是应用最广泛的聚碳酸酯合金，共混物中的两种组分提供了性能上的互补。
ASA树脂是在ABS树脂改性过程中发展起来的热塑性树脂品种。ABS树脂具有优异的综合性能，但由于其中的橡胶相为聚丁二烯橡胶，使ABS树脂中的橡胶相具有不饱和双键，造成其使用过程中空气中的光、氧等因素会对ABS树脂产生较强的老化作用，从而使ABS树脂的耐候性较差。为了克服ABS树脂耐候性差的缺点，人们利用聚丙烯酸丁酯橡胶代替ABS树脂中的聚丁二烯橡胶，开发出了ASA树脂，其性能与ABS树脂极其相似，所不同的是采用聚丙烯酸丁酯橡胶代替了聚丁二烯橡胶，所以使ASA树脂的耐候性较ABS树脂大幅提高。
由于ASA树脂与ABS树脂在组成和结构上的相似性，ASA树脂也适合与聚碳酸酯共混制备合金产品。PC/ASA合金由聚碳酸酯(PC)与合金专用ASA接枝共聚物、SAN树脂(苯乙烯与丙烯腈共聚物)熔融共混制备。PC/ASA合金可以综合PC和ASA的优良性能，提高ASA的耐热性、抗冲击和拉伸强度，降低PC的成本和熔体粘度，改善加工性能，减少制品内应力，还可显著提高PC的户外耐候性，可不经涂装直接用于制备户外用品。
ASA树脂除具有显著的耐候性外，同时还具有下列优点：
(1)耐冲击性：从低温至高温的宽广范围内，都保持高的抗冲击性。
(2)机械强度：拉伸强度、挠曲强度和刚性等机械强度大，而且这些性能能可以取得均衡。
(3)耐热性：在高温下强度不下降，不变形，热稳定性优良。
(4)高的电绝缘性能。
(5)耐药品性，能耐酸、动植物油等。
(6)具有非常好的着色性，可着成各种鲜艳的颜色。
(7)电镀性能，抗静电性能及加工性能均较ABS为好。
ASA树脂所具有的优异综合性能，使得它可以用来代替增强聚酯和其它热塑性树脂如聚碳酸酯、聚丙烯酸酯和聚烯类树脂；与金属相比，ASA树脂具有的耐腐蚀性、绝热性和抗冲强度及耐应力开裂，使得它在某些领域可代替金属材料。
为提高PC/ASA合金的耐热性，提高热变形温度，使用α‐甲基苯乙烯‐丙烯晴共聚物(α‐SAN)代替合金中的SAN相，可以使热变形温度提高到大约140℃，随着α‐SAN量的增加，合金加工性能将降低，所以一般使用α‐SAN和SAN的共混物。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有尺寸稳定性好、冲击强度高、流动性好，耐热性和耐溶剂性极佳的PC和ASA合金及其制备方法。
本发明提供了一种高耐热PC/ASA合金材料，制备方法如下：
所述的PC的数均分子量Mn为30000‐40000之间。
所述的ASA为ASA树脂和ASA接枝粉料中的一种或者两种混合。
所述的ASA的熔体流动速率在5‐15g/10min。
所述的相容剂为ABS接枝马来酸酐(ABS‐g‐MAH)、ASA和马来酸酐的接枝共聚物(ASA‐g‐MAH)、苯乙烯和马来酸酐的接枝共聚物(SMA)中的一种或几种。
所述相容剂的马来酸酐的含量为3‐30％。
所述的润滑剂为硬脂酰硬脂酸酯、季戊四醇硬脂酸酯、氧化PE蜡中的一种或几种。
所述的分散剂为乙烯基双硬质酰胺(EBS)、硬脂酸单甘油酯(GMS)、三硬质酸甘油酯(HTG)中的一种或几种。
所述的抗氧剂为四[甲基‐β‐(3，5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(1010)、三[2，4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)中的一种或几种。
一种高耐热PC/ASA合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量配比称取原料；
(2)将PC、ASA、SAN、相容剂、分散剂和适量硅油放入高混机中混合2‐5min；
(3)再将润滑剂和抗氧剂加入高混机中混合2‐5min；
(4)出料；
(5)将混合的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆转速为150‐500转/min，加工温度为210‐270℃，经过挤出后冷却、干燥、切粒即得PC/ASA合金。
在挤出共混前，PC粒料于鼓风干燥箱中100℃干燥10小时，SAN树脂80℃干燥8小时，ASA接枝共聚物于70℃干燥8小时。
本发明提供一种PC/ASA合金由聚碳酸酯(PC)与合金专用ASA接枝共聚物、苯乙烯与丙烯腈共聚物(SAN)、α‐甲基苯乙烯‐丙烯晴共聚物(α‐SAN)熔融共混制备。PC/ASA合金可以综合PC和ASA各自的优良性能，显著提高ASA的耐热性、抗冲击性和拉伸强度，降低PC的成本和熔体粘度，改善加工性能，减少制品内应力，还可显著提高PC的户外耐候性，可不经涂装直接用于制备户外用品。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但本发明并不局限于以下实施各例：
主要的使用原材料如下：
PC为德国BAYER公司生产的PC2805；ASA为德国BASF公司生产的777K和778T，锦湖公司生产的LI 913，日本UMG的ASA粉料，LG公司生产的LI968W；SAN为BASF生产的368R，奇美生产的PN117；α‐SAN为实验室自制产品；相容剂为ABS接枝马来酸酐(ABS‐g‐MAH)、ASA和马来酸酐的接枝共聚物(ASA‐g‐MAH)、苯乙烯和马来酸酐的接枝共聚物(SMA)。
实施例1
配方如下：
实施例1中使用的主要原材料如下：
PC为德国BAYER公司生产的PC2805；ASA为德国BASF公司生产的777K，和日本UMG的ASA粉料的混合物；SAN为BASF生产的368R；α‐SAN为实验室自制产品；相容剂1为ABS接枝马来酸酐(ABS‐g‐MAH)。
将实施例1中的配方按比例分别加入到高速混合机中搅拌4min后出料，然后用双螺杆挤出机造粒，挤出机的螺杆转速为150‐500转/min，加工温度为210‐270℃，经过挤出后冷却、干燥、切粒即得PC/ASA合金。
实施例2
配方如下：
实施例2中使用的主要原材料如下：
PC为德国BAYER公司生产的PC2805；ASA为德国BASF公司生产的778T，和锦湖公司生产的LI 913的混合物；SAN为奇美生产的PN117；α‐SAN为实验室自制产品；相容剂2为ASA和马来酸酐的接枝共聚物(ASA‐g‐MAH)、苯乙烯和马来酸酐的接枝共聚物(SMA)的混合物。
将实施例2中的配方按比例分别加入到高速混合机中搅拌4min后出料，然后用双螺杆挤出机造粒，挤出机的螺杆转速为150‐500转/min，加工温度为210‐270℃，经过挤出后冷却、干燥、切粒即得PC/ASA合金。
实施例3
配方如下：
实施例3中使用的主要原材料如下：
PC为德国BAYER公司生产的PC2805；ASA为德国BASF公司生产的778T，和日本UMG的ASA粉料的混合物；SAN为BASF生产的368R；α‐SAN为实验室自制产品；相容剂3为ABS接枝马来酸酐(ABS‐g‐MAH)、苯乙烯和马来酸酐的接枝共聚物(SMA)的混合物。
将实施例3中的配方按比例分别加入到高速混合机中搅拌4min后出料，然后用双螺杆挤出机造粒，挤出机的螺杆转速为150‐500转/min，加工温度为210‐270℃，经过挤出后冷却、干燥、切粒即得PC/ASA合金。
实施例4
配方如下：
实施例4中使用的主要原材料如下：
PC为德国BAYER公司生产的PC2805；ASA为德国BASF公司生产的777K和LG公司生产的LI 968W的混合物；SAN为BASF生产的368R；α‐SAN为实验室自制产品；相容剂1为ABS接枝马来酸酐(ABS‐g‐MAH)。
将实施例4中的配方按比例分别加入到高速混合机中搅拌4min后出料，然后用双螺杆挤出机造粒，挤出机的螺杆转速为150‐500转/min，加工温度为210‐270℃，经过挤出后冷却、干燥、切粒即得PC/ASA合金。
将以上根据实施例1‐4制备得到的产品，按照同样的注塑条件制备测试样条，在注塑成型前，PC/ASA共混物粒料在80℃的真空烘箱中干燥10小时，具体的注塑条件是，注塑温度：220‐260℃，注塑压力40‐60MPa，注射速度：40‐70mm/s。
具体的性能检测如下：
冲击强度：按照ISO 179检测。
拉伸强度和断裂伸长率：按照ISO 527检测。
弯曲强度和弯曲模量：按照ISO 178检测。
球压硬度：按照ISO 2039检测。
熔体流动速率：按照ISO 1133检测。参照标准260℃，5Kg检测。
维卡软化点：按照ISO 306检测。
实施例1‐4的制得的样品性能见表2，对比例为德国BASF公司生产的牌号为S KR 2863C ASA/PC合金产品。
表2
从表2中可以看出：1)本发明中的实施例1‐4与对比例1相比较，实施例1‐4具有更高的耐热温度、冲击强度、拉伸强度、弯曲强度；2)PA与ASA的配比对产品最终性能影响较大，且随着ASA用量的增加，PC/ASA合金的冲击强度显著提高，其流动性也较好；3)不同相容剂对冲击性能影响较大；4)不同助剂和ASA影响最终产品的加工性能；5)使用α‐甲基苯乙烯‐丙烯晴共聚物(α‐SAN)代替合金中的SAN相，可以使热变形温度显著提高。

Claims (2)

1.一种高耐热PC/ASA合金材料，其特征在于冲击强度高、流动性好，包括以下组分及含量：
PC             80份
ASA            15份
SAN            5份
α-SAN         5份
相容剂          5份
润滑剂         0.5份
分散剂         0.5份
抗氧剂         0.7份。
2.根据权利要求1 所述高耐热PC/ASA 合金，其特征在于：PC 的数均分子量Mn 为30000-40000 之间。
3. 根据权利要求1 所述的高耐热PC/ASA 合金，其特征在于：ASA 为ASA 树脂和ASA接枝粉料中的一种或者两种混合。
4. 根据权利要求1 所述高耐热PC/ASA 合金，其特征在于：ASA 的熔体流动速率在5-15g/10min。
5. 根据权利要求1 所述高耐热PC/ASA 合金，其特征在于：相容剂为ABS 接枝马来酸酐ABS-g-MAH、ASA 和马来酸酐的接枝共聚物ASA-g-MAH、苯乙烯和马来酸酐的无规共聚物SMA 中的一种或几种。
6. 根据权利要求5 所述高耐热PC/ASA 合金，其特征在于：相容剂中马来酸酐的含量为3-30％。
7. 根据权利要求1 所述高耐热PC/ASA 合金，其特征在于：润滑剂为硬脂酰硬脂酸酯、季戊四醇硬脂酸酯、氧化PE 蜡中的一种或几种。
8. 根据权利要求1 所述高耐热PC/ASA 合金，其特征在于：分散剂为乙烯基双硬脂酰胺EBS、硬脂酸单甘油酯GMS、三硬脂酸甘油酯HTG中的一种或几种。
9. 根据权利要求1 所述高耐热PC/ASA 合金，其特征在于：抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或几种。
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