CN102719077A - 高耐候的pc/abs合金组合物及其制备方法 - Google Patents

高耐候的pc/abs合金组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高耐候的PC/ABS合金组合物及其制备方法，所述合金组合物包括如下重量份数的各组分：PC：40～80，ABS：10～50，相容剂：0.5～5，增韧剂：2～10，抗氧剂：0.1～1，润滑剂：0.1～1，耐候剂：0.1～3，耐候母粒：0.5～5；所述组合物的制备方法包括如下步骤：按照以上组分及重量份数备料，将上述物料置于混合器中，混合5～30min，得到混合物料，最后将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180～600rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。与现有技术相比，本发明所提供的该种耐候PC/ABS合金组合物，不仅具有良好的耐候性能，而且具有良好的表面，同时材料的物性也得到了提高。

Description

高耐候的PC/ABS合金组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种高耐候的PC/ABS合金组合物及其制备方法。
背景技术
PC/ABS合金组合物是非结晶性工程塑料，具有优良的抗冲击强度、耐热性、高刚性等性能，被广泛的用于汽车、电子、家电等领域。由于ABS中聚丁二烯具有的不饱和双键和PC中的酯键容易受到日光中的紫外线照射而发生断裂，从而导致材料发黄等问题，从而限制了PC/ABS合金组合物在汽车内外饰件中的应用。因此，在这些场合，PC/ABS合金组合物需要进行耐候改性处理。
目前PC/ABS合金组合物耐候性能主要通过添加各种光稳定剂、紫外线屏蔽剂或耐候性良好的原材料来实现。
经对现有技术的文献检索发现，专利申请号是CN201110304985的专利描述了在聚碳酸酯树脂中添加羟苯基三嗪类紫外线吸收剂，获得优良的耐候性。但是在黑色或者灰色等深色产品中，紫外线吸收剂作用下降，单纯添加紫外线吸收剂很难获得很好的耐候性。J.E.皮克特等在申请号为98118783.8的中国专利中描述了含有哌嗪酮或哌嗪二酮系受阻胺类光稳定剂（HALS）使PC具有光稳定性，因而可以减轻贩黄或其他形式的光诱导降解。但是HALS含碱性，会促进PC降解，促使PC/ABS合金组合物的力学性能急剧下降。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术和应用存在的缺陷而提供一种高耐候的PC/ABS合金组合物及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
第一方面，本发明涉及一种高耐候的PC/ABS合金组合物，包括以下重量份数的各组分：
PC（聚碳酸酯）：                   40～80，
ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）：10～50，
增韧剂：            2～10，
相容剂：            0.5～5，
润滑剂：            0.1～1，
抗氧剂：            0.1～1，
耐候剂：            0.1～3，
耐候母粒：          0.5～5。
优选地，所述PC为重均分子量为17000～30000g/mol的双酚A型聚碳酸酯，其玻璃化温度为145～150℃。
优选地，所述ABS的重均分子量为80000～150000g/mol。
优选地，所述ABS中，橡胶的重量百分比含量为5～30%，丙烯腈的重量百分比含量为10～30%，苯乙烯的重量百分比含量为40～70%。
优选地，所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物（MBS）、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物（ACR）、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐。
优选地，所述增韧剂的粒径为50～700nm，所述增韧剂的胶含量为40wt%～90wt%。
优选地，所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(AS-g-MAH)、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(AS-g-GMA)或聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐(PMMA-g-MAH)。
优选地，所述的抗氧剂为市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
优选地，所述的润滑剂为硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
优选地，所述的耐候剂为紫外线吸收剂(UVP)或受阻胺类光稳定剂(HALS)。
优选地，所述的耐候母粒包含以下重量份数的各组分：
耐候剂载体                  70～95，
受阻胺类光稳定剂            2.5～25，
紫外线吸收剂                2.5～25，
抗氧剂                      0.1～1，
润滑剂                      0.1～1。
优选地，所述的耐候剂载体为乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(EMA-g-GMA)。
优选地，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。
优选地，所述的润滑剂为硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
优选地，所述的抗氧剂为市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
第二方面，本发明还涉及一种高耐候的PC/ABS合金组合物的耐候母粒的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）按照以下组分及重量份数备料：
耐候剂载体（EMA- g-GMA）        70～95，
受阻胺类光稳定剂                2.5～25，
紫外线吸收剂                    2.5～25，
抗氧剂                          0.1～1，
润滑剂                          0.1～1；
（2）将上述物料置于混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
（3）将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180～600rpm/min，经过熔融挤出，造粒即得到所述耐候母粒。
优选地，所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1～2区的温度为180～260℃，温控3～4区的温度为180～260℃，温控5～6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9～10的温度为180～260℃。
优选地，所述的双螺杆挤出机设有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端，熔融段的开始，另一处抽真空设备位于计量段。
第三方面，本发明还涉及一种高耐候的PC/ABS合金组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）按照以下组分及重量份数备料：
PC：40～80，        ABS：20～50，
增韧剂：2～10，     相容剂：0.5～5，
耐候剂：0.1～3，    耐候母粒：0.5～5，
抗氧剂：0.1～1，    润滑剂：0.1～1；
（2）将上述物料置于混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
（3）将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180～600rpm/min，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
优选地，所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1～2区的温度为180～260℃，温控3～4区的温度为180～260℃，温控5～6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9～10的温度为180～260℃。
优选地，所述的双螺杆挤出机设有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端，熔融段的开始，另一处抽真空设备位于计量段。
本发明的原理在于：由于EMA-g-GMA的流动性优于PC、ABS，在注塑过程中，EMA-g-GMA会迁移到表面，起到阻隔作用，同时和紫外线吸收剂发生协同作用，保护基体，减少紫外线对PC/ABS基体的损害；此外，EMA-g-GMA上甲基丙烯酸缩水甘油酯带有的环氧基团，可以和PC的端羟基发生反应，从而起到相容作用，改善PC/ABS合金组合物的物理性能。因此，可以通过EMA-g-GMA和HALS做成母粒后，再加入基体，通过EMA-g-GMA来包覆HALS，防止基体受到受阻胺的影响，产生降解；同时，利用其迁移的特性，使EMA-g-GMA耐候母粒在PC/ABS合金组合物的表面形成一层保护层，减少基体受到的紫外线的破坏，达到耐候的作用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、通过EMA-g-GMA的易迁移性和介质的官能团GMA的相容作用，使得PC/ABS合金组合物不仅具有优异的耐候性能而且具有良好的表面。
2、制得的PC/ABS合金组合物在保证耐候性能的同时，材料的各项力学性能基本不变，特别适合应用于耐候性能要求较高的汽车内外饰件，如仪表板、后视镜和行李支架等零部件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例及对比例中选用PC为数均分子量为17000～30000g/mol的双酚A型聚碳酸酯，其玻璃化温度为145～150℃，具体是用帝人化成产L-1225Y、陶氏PC-201-10，湖南石化PC-1100、PC-1220，优选用湖南石化的PC-1100、PC-1220；
选用ABS数均分子量为80000～150000g/mol，其包括占总重的重量百分比含量为5～30%的橡胶、10～30%的丙烯腈、40～70%的苯乙烯，具体是用韩国锦湖石油化学株式会社的ABS P/D150、ABS P/D190，高桥石化的ABS8391、ABS8434；
增韧剂的粒径为50～700nm，胶含量为40wt%～90wt%，具体是用产于LG的EM500、钟渊的M521、罗门哈斯的EXL-2620、EXL-2330；其中EM500、M521、EXL-2620均为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MBS），EXL-2330属于甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物（ACR）；
相容剂为Polyscope的XIRAN SZ23110、XIRAN SZ28110，Modiper C L130D；
抗氧剂为CIBA公司生产的抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂168；
耐候剂为CIBA的Tinuvin327、Tinuvin328、Tinuvin324和Tinuvin770；
润滑剂为季戊四醇酯（PETS）、硅酮粉；
耐候载体为EMA-g-GMA，具体为阿珂玛的
Figure BDA00001843360200051
AX8900，
Figure BDA00001843360200052
AX8920。
对比例1～4
对比例1～4的PC/ABS组合物是通过如下方法制备而得的：
（1）按表1所示对应的重量份称取各组分；
（2）将备料好组分置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
（3）将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm/min，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括十个温控区，温控1-2区的温度为180～260℃，温控3-4区的温度为180～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7-8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备处于计量段。
实施例1～5
本实施例1～5的高耐候的PC/ABS合金组合物，其组分及重量份含量如表1所示；其制备方法具体如下：
（1）自制耐候母粒，按表2所示对应的重量份称取各组分；将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm/min，经过熔融挤出，造粒即得到耐候母粒。所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1～2区的温度为180～260℃，温控3～4区的温度为180～260℃，温控5～6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9～10的温度为180～260℃。双螺杆挤出机设有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端，熔融段的开始，另一处抽真空设备位于计量段。
（2）按表1所示的重量份称取各组分；
（3）将备料好组分置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
（4）将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm/min，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括十个温控区，温控1-2区的温度为180～260℃，温控3-4区的温度为180～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7-8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备处于计量段。
实施例6
本实施例6的高耐候的PC/ABS合金组合物，其组分及重量份含量如表1所示；其制备方法同实施例1～5，所不同之处在于：
步骤（1）中，自制耐候母粒时，物料置于中速混合器中，混合5min，得到混合物料；将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180～250rpm/min；
步骤（3）中，将备料好组分置于中速混合器中，混合5min，得到混合物料；
步骤（4）中，将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180～250rpm/min，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
实施例7
本实施例7的高耐候的PC/ABS合金组合物，其组分及重量份含量如表1所示；其制备方法同实施例1～5，所不同之处在于：
步骤（1）中，自制耐候母粒时，物料置于中速混合器中，混合30min，得到混合物料；将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为600rpm/min；
步骤（3）中，将备料好组分置于中速混合器中，混合30min，得到混合物料；
步骤（4）中，将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为600rpm/min，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
表1对比例1～4和实施例1～7中各组分及其重量（Kg）
Figure BDA00001843360200061
Figure BDA00001843360200071
表2实施例1～7中自制耐候母粒的组分及重量份数
Figure BDA00001843360200072
实施例8、性能测试
对对比例1～4及实施例1～5制得的PC/ABS进行相关性能测试：拉伸强度按照ASTMD638标准进行测试，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度和弯曲模量按照ASTM D790标准进行测试，弯曲速度为3mm/min；缺口冲击强度按照ASTM D256标准进行测试，缺口类型为A类，样条厚度为1/8”；热变形温度按照ASTM D648标准进行测试，载荷为1.82MPa。耐候性能按照SAE J1885进行测试，ΔE为经过600KJ/m2能量照射后的数据。测得的冲击强度以及ΔE如表3所示。
表3
Figure BDA00001843360200081
由表3可知：从对比例1、2、3和4可以发现，HALS的引入，都使得物理性能下降明显，UVP虽然不影响物理性能，但是耐候的效果不好。通过实施例1、2可以发现，通过使用耐候剂载体对HALS处理后，含有HALS的体系的，对于物性基本没有影响，同时耐候性能得到了提高。通过实施例3～5可以发现，HALS在母粒中的添加量提高可以明显提高耐候性能，物理性能随着HALS含量的增加略有降低，但是并不明显。
通过EMA-g-GMA和HALS做成母粒后，再加入基体，使EMA-g-GMA包覆HALS，防止基体受到受阻胺的影响，产生降解。因为EMA-g-GMA的流动性优于PC、ABS，在注塑过程中，EMA-g-GMA会迁移到表面，起到阻隔作用，同时和紫外线吸收剂发生协同作用，保护基体，减少紫外线对PC/ABS基体的损害。利用其迁移的特性，使EMA-g-GMA耐候母粒在PC/ABS合金组合物的表面形成一层保护层，减少基体受到的紫外线的破坏，达到耐候的作用。EMA-g-GMA上甲基丙烯酸缩水甘油酯带有的环氧基团，可以和PC的端羟基发生反应，从而起到相容作用，改善PC/ABS合金组合物的物理性能。

Claims (21)

1.一种高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：
PC：            40～80，
ABS：           10～50，
增韧剂：        2～10，
相容剂：        0.5～5，
抗氧剂：        0.1～1，
润滑剂：        0.1～1，
耐候剂：        0.1～3，
耐候母粒：      0.5～5。
2.根据权利要求1所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述PC为重均分子量为17000～30000g/mol的双酚A型聚碳酸酯，其玻璃化温度为145～150℃。
3.根据权利要求1所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述ABS的重均分子量为80000～150000g/mol。
4.根据权利要求1所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述ABS中，橡胶的重量百分比含量为5～30%，丙烯腈的重量百分比含量为10～30%，苯乙烯的重量百分比含量为40～70%。
5.根据权利要求1所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐。
6.根据权利要求1所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述增韧剂的粒径为50～700nm，所述增韧剂的胶含量为40wt%～90wt%。
7.根据权利要求1所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐。
8.根据权利要求1所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述的润滑剂为硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述的耐候剂为紫外线吸收剂或受阻胺类光稳定剂。
11.根据权利要求1所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述的耐候母粒包含如下重量份数的各组分：
耐候剂载体              70～95，
受阻胺类光稳定剂        2.5～25，
紫外线吸收剂            2.5～25，
抗氧剂                  0.1～1，
润滑剂                  0.1～1。
12.根据权利要求11所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述的耐候剂载体为乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。
13.根据权利要求11所述的高耐候的PC/ABS合金组合物的耐候母粒，其特征在于，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。
14.根据权利要求11所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述的润滑剂为硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
15.根据权利要求11所述的高耐候的PC/ABS合金组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
16.一种制备如权利要求1所述高耐候的PC/ABS合金组合物的耐候母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、按照如权利要求11所述的组分及重量份数备料；
b、将备好料的其他组分置于混合器中，混合5～30min得到混合物料；
c、将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180～600rpm/min，经过熔融挤出，造粒即得到所述耐候母粒。
17.根据权利要求16所述的高耐候的PC/ABS合金组合物的耐候母粒的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180～260℃，温控3-4区的温度为180～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃。
18.根据权利要求16所述的高耐候的PC/ABS合金组合物的耐候母粒的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机上设有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处位于计量段。
19.一种如权利要求1所述的高耐候的PC/ABS合金组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、按照所述的组分及重量份数备料；
b、将备好料的其他组分置于混合器中，混合5～30min得到混合物料；
c、将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180～600rpm/min，经过熔融挤出，造粒即得到所述耐候的PC/ABS合金组合物。
20.根据权利要求19所述的高耐候的PC/ABS合金组合物的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180～260℃，温控3-4区的温度为180～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃。
21.根据权利要求19所述的高耐候的PC/ABS合金组合物的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机上设有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处位于计量段。
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