CN103319834A

CN103319834A - 制冷设备口框及其制备方法

Info

Publication number: CN103319834A
Application number: CN2013102849583A
Authority: CN
Inventors: 黄玲; 唐涛; 曹家汉; 任媛媛; 贾丽
Original assignee: Hefei Midea Refrigerator Co Ltd
Current assignee: Hefei Midea Refrigerator Co Ltd
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2033-07-08
Also published as: CN103319834B

Abstract

本发明提出了制备制冷设备口框及其制备方法。该方法包括：A）将HIPS与PE、增容剂以及助剂进行第一熔融合成处理，以便得到第一共聚物；B）将第一共聚物与HIPS、PE以及SBS进行第二熔融合成处理，以便得到第二共聚物；C）将第二共聚物与HIPS、PE以及SBS进行第三熔融合成处理，以便得到PE-PS复合材料；以及D）将PE-PS复合材料进行注塑处理，以便得到制冷设备口框。利用该方法可以有效制备得到具有良好耐化学腐蚀性、耐环境应力开裂性以及缺口抗冲击性的制冷设备口框。

Description

制冷设备口框及其制备方法

技术领域

本发明涉及制冷设备领域，具体而言，涉及制冷设备口框及其制备方法。

背景技术

在全球低碳经济倡导下，低能耗为冰箱行业永远的追求，而多元发泡体系的较低的导热系数为绿色节能产品开发的一个重要手段。在多元发泡体系的推广应用中，冷柜口框的耐化学开裂腐蚀性受到了考验。

现有的冷柜口框采用ABS注塑，ABS综合力学性能好，抗冲击开裂度等性能都远优于HIPS。但随着多元发泡料体系的应用，ABS口框失去了环戊烷发泡体系中的优势，耐化学腐蚀性降低，在高低温等常规测试中出现了腐蚀开裂现象，严重影响了产品可靠性。

HIPS在多元发泡体系中体现出了良好的耐化学腐蚀性，高低温交变冲击试验的开裂问题得到了改善，但是由于与金属材质的收缩率差异，其本身强度和抗冲击性能稍差，导致高低温后冷柜口框拐角顶白。

因此，开发一种适用于多元发泡体系的口框材料极为必要及迫切。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备制冷设备口框及其制备的方法，利用该方法可以制备得到具有良好耐化学腐蚀性、耐环境应力开裂性以及缺口抗冲击性的制冷设备口框。

根据本发明的实施例，本发明提出了一种制备制冷设备口框的方法，该方法包括：A）将HIPS与PE、增容剂以及助剂进行第一熔融合成处理，以便得到第一共聚物；B）将所述第一共聚物与HIPS、PE、SBS弹性体进行第二熔融合成处理，以便得到第二共聚物；C）将所述第二共聚物与HIPS、PE、SBS弹性体进行第三熔融合成处理，以便得到PE-PS复合材料；以及D）将所述PE-PS复合材料进行注塑处理，以便得到所述制冷设备口框。

利用上述方法可以有效制备得到制冷设备口框，并且该制冷设备口框结合了HIPS的强度、PE的韧性和SBS的低温弹性，具有良好的耐化学腐蚀性、耐环境应力开裂性以及较强的缺口抗冲击性能等优点，特别是高低温冲击试验中的耐低温冲击性能。

另外，根据本发明上述实施例的制备制冷设备口框的方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，在所述步骤A中，所述HIPS、PE、增容剂以及助剂的重量比为（30～40）：（55～65）：（5～10）：（1～5）；在所述步骤B中，所述第一共聚物、HIPS、PE和SBS的重量比为（15～25）：（45～55）：（10～20）：（10～20）；在所述步骤C中，所述第二共聚物、HIPS、PE和SBS的重量比为（30～40）：（30～40）：（10～20）：（10～20）。由此可以显著提高PE-PS复合材料的综合性能。

根据本发明的实施例，所述制冷设备口框包含：55～70重量份的HIPS；15～25重量份的PE；15～25重量份的SBS；2～5重量份的增容剂；以及0.5～1重量份的助剂。由此使得口框具有优良的耐化学腐蚀性、抗冲击性能以及抗顶白等性能。

根据本发明的实施例，所述增容剂为所述增容剂MAH和MMA中的至少一种。根据本发明的实施例，所述助剂为所述助剂为抗氧化剂和润滑剂中的至少一种。由此可以有效解决PE和HIPS的相容性问题，使得二者能够更好的混合。

根据本发明的实施例，所述熔融合成处理是200摄氏度下进行双螺杆熔融共混而完成的。由此可以进一步提高各组分的相容性，以便进一步提高制备效率。

根据本发明的实施例，所述注塑处理采用以下工艺参数：机筒前部温度为180～190摄氏度，机筒中部温度为180～190摄氏度，机筒后部温度为180～190摄氏度，喷嘴的温度为170～180摄氏度，模具温度40～60摄氏度，注射压力为70～100MPa，注射时间为15～45秒。由此可以制备得到品质优良的制备设备口框。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种制冷设备口框，所述制备制冷设备口框是由上述任一项所述的方法制备的。由此该制冷设备口框具有良好的耐化学腐蚀性、耐环境应力开裂性以及较强的缺口抗冲击性能等优点。

根据本发明的实施例，所述制备制冷设备口框包含：55～70重量份的HIPS；15～25重量份的PE；15～25重量份的SBS；2～5重量份的增容剂；以及0.5～1重量份的助剂。由此使得口框具有优良的耐化学腐蚀性、抗冲击性能以及防止顶白等性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备制冷设备口框的方法，该方法具体包括：A）将HIPS与PE、增容剂以及助剂进行第一熔融合成处理，以便得到第一共聚物；B）将所述第一共聚物与HIPS、PE、SBS弹性体进行第二熔融合成处理，以便得到第二共聚物；C）将所述第二共聚物与HIPS、PE、SBS弹性体进行第三熔融合成处理，以便得到PE-PS复合材料；以及D）将PE-PS复合材料进行注塑处理，以便得到制冷设备口框。

利用上述方法将两种不相容体系PE和HIPS进行共混接枝，通过三步的熔融共混方式，有效地提高PE和HIPS的相容性，制备得到了一种新型的PE-PS复合材料，进一步利用该材料制备得到了耐化学腐蚀、抗开裂性能良好的制冷设备口框。因此利用本发明的上述方法可以有效解决现有制冷设备口框在多元发泡中易被腐蚀、开裂，高低温交变后易出现拐角顶白等问题。

根据本发明的一个实施例，在上述制备制冷设备口框的方法中，较难解决的问题是PE和HIPS的相容性问题，由于PE和HIPS是典型的不相容体系，界面张力大，因此在制备PE-PS复合材料必须首先解决的两者的相容性和界面粘合性。为此发明人发现通过添加增容剂和助剂法和三步熔融共混法可以明显解决PE和HIPS的不易相容的难题。另外发明人发现要想将大量的HIPS和PE混合需加入更多的增容剂和助剂，但是过多的增容剂和助剂会影响最终制备得到的PE-PS复合材料的综合性能。为此，发明人经过多次试验研究发现了将一定比例的HIPS、PE、增容剂以及助剂首先进行熔融合成，由于增容剂和助剂的作用，这部分PE和HIPS被接枝合成了第一共聚物，此时该第一共聚物的表面张力已经较单独的PE或者HIPS的表面张力小许多，与PE或HIPS的粘接强度增强。因此，进一步地，发明人再次将HIPS、PE和SBS按比例分批次与第一共聚物进行熔融合成，经过3次的分段逐步共混接枝法进而得到了最终的PE-PS复合材料，利用该复合材料进行注塑处理，得到性能优良的制冷设备口框。在共混过程中，双螺杆挤出机的螺杆剪切力大小极为重要，合适的剪切力既能扩大接触面提高相容性，又能不至于高分子链段的降解。本方法中的螺杆转数为350-400转/min。由此可以达到有效提高相容性、防止降解的最佳状态。

因此本发明的上述制备制冷设备口框的方法解决了PE与HIPS之间的相容性问题，得到了一种新型的复合材料，并利用该材料制备得到了抗腐蚀、抗开裂以及抗顶白的制冷设备口框产品。该制冷设备口框产品将会进一步显著提升制冷设备的综合品质。

根据本发明的一个实施例，上述制备制冷设备口框的方法中，具体地在步骤A中，HIPS、PE、增容剂以及助剂的重量比并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，HIPS、PE、增容剂以及助剂的重量比可以为（30～40）：（55～65）：（5～10）：（1～5）；由此可以解决PE和HIPS的相容性问题，并可将二者进行熔融合成得到第一共聚物。根据本发明的具体实施例，在步骤B中，第一共聚物与HIPS、PE和SBS的重量比并不受特别限制，只要能够将HIPS、PE和SBS和第一共聚物完全熔融并合成接枝成第二共聚物即可，具体地，第一共聚物、HIPS、PE和SBS的重量比为（15～25）：（45～55）：（10～20）：（10～20）；根据本发明的具体实施例，在步骤C中，第二共聚物与HIPS、PE和SBS的重量比并不受特别限制，只要能够保证第二共聚物和HIPS、PE以及SBS完全熔融合成为最终的PE-PS复合材料即可，具体可以控制第二共聚物、HIPS、PE和SBS的重量比为30～40）：（30～40）：（10～20）：（10～20）。根据本发明的上述实施例，各步骤中的重量比是发明人经过多次试验意外获得的，其不仅能够满足各步骤中的原料最大限度的进行合成接枝得到共聚物，同时还要保证最终制备得到的PE-PS复合材料在制备制冷设备口框上发挥独特的性能优势。

另外，根据本发明的具体实施例，利用上述方法制备得到的PE-PS复合材料兼备PE和HIPS两种材质的优点，特别是显著提高HIPS的耐化学腐蚀性、耐环境应力开裂性、缺口抗冲击性能。同时PE-PS复合材料还具有良好的流动性，并且注塑加工性好，工艺控制容易。利用其制备得到的制冷设备口框内应力小，缺口抗冲击强度高，与现有的HIPS口框相比，不仅具有HIPS口框的耐化学腐蚀性能，同时还解决了HIPS口框易出现的拐角顶白问题。

具体地，PE-PS复合材料的物理性能如下：

物性	测试标准	单位	数值
				IZOD缺口冲击强度	ASTM D-256	kg-cm/cm	15.4
MI熔融指数	ASTM D-1238	g/10min	5.4
				TS拉伸强度	ASTM D-638	kg/cm²	237
EL拉伸断裂伸长率	ASTM D-638	%	30.5
				浸油后TS拉伸强度	ASTM D-638	kg/cm²	235
浸油后EL拉伸断裂伸长率	ASTM D-638	%	26.5

根据本发明的一个实施例，利用上述方法制备得到的制冷设备口框中应包含：55～70重量份的HIPS；15～25重量份的PE；15～25重量份的SBS；2～5重量份的增容剂；以及0.5～1重量份的助剂。在该比例范围内的制冷设备口框具有良好的耐化学腐蚀性、耐环境应力开裂性、缺口抗冲击性能。

根据本发明的一个实施例，上述增容剂的类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施，该增容剂可以为MAH和MMA中的至少一种。由此可显著提高PE和HIPS之间的相容性。增溶剂通过降低两相间的界面张力，促进相分散，阻止分散相的再凝聚，强化了相间的粘合强度。

根据本发明的一个实施例，上述助剂的类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施，根据口框的实际应用情况，该助剂可以为抗氧化剂、润滑剂和色粉等。抗氧化剂可以防止或延缓分子链氧化裂解，提高材料的使用寿命。润滑剂可以提高不同组分间的相容性，色粉则根据口框的颜色要求使用不同的色母或色粉，满足口框的不同颜色要求。

根据本发明的一个实施例，上述制备制冷设备口框的方法中，熔融合成处理的具体工艺参数并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以具体控制在200摄氏度下进行转速为400转/min的熔融合成处理。由此可以进一步提高PE与HIPS以及聚合物与HIPS之间的相容性。

进一步地，利用上述制备得到的PE-PS复合材料注塑制备制冷设备口框，根据本发明的具体实施例，可以利用1250吨位的注塑机对PE-PS复合材料进行注塑处理，同时采用以下工艺参数：机筒前部温度为180～190摄氏度，机筒中部温度为180～190摄氏度，机筒后部温度为180～190摄氏度，喷嘴的温度为170～180摄氏度，模具温度40～60摄氏度，注射压力为70～100MPa，注射时间为15～45秒。由此可以进一步提高制冷设备口框的综合性能。注塑的工艺条件根据具体的口框结构来自行调节，机筒温度的高低影响到料温和物料的流动性，料温过高，物料可能会发生降解反应，口框表面会产生雾气，熔接痕明显，影响到口框的外观质量。料温过低，物料流动性差，产生缺料或熔接痕明显等不良。经过对口框注塑工艺的多次调试，以上的工艺参数为最佳的工艺范围，能够得到外观及性能优良的口框制件。

由于PE-PS复合材料的熔指高，流动性好，因此其注塑加工性能优良，熔接痕、缩印、水纹等品质不良率低，制备得到的口框产品外观面较HIPS外观面好，降低了生产不良率。根据本发明的具体实施例，该制冷设备口框组装容易，并且组装过程中不容易产生顶白、划痕、拐角开裂等不良现象，生产过程控制良好。

本发明上述制备制冷设备口框的方法首次将PE-PS复合材料引入到制备制冷设备口框中，该复合材料结合了HIPS的强度和PE的韧性，表现出了优良的耐化学腐蚀性能。同时制备得到的制冷设备口框装配性能简单，不良率低，很好地解决了多元体系中的腐蚀开裂和拐角顶白的问题。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种制冷设备口框，该制备制冷设备口框是由上述制备制冷设备口框的方法制备得到。根据本发明的一个实施例，制备制冷设备口框包含：55～70重量份的PS；15～25重量份的PE；15～25重量份的SBS；2～5重量份的增容剂；以及0.5～1重量份的助剂。

上述制冷设备口框具有良好的综合性能，例如在力学性能方面，该制冷设备口框冲击强度好，与ABS口框相当，优于纯HIPS口框；在耐化学腐蚀性方面，该制冷设备口框明显优于ABS口框，高低温交变冲击试验、耐寒试验、耐热试验中均表现出明显的性能优势，很好地解决了多元发泡体系中存在的腐蚀开裂、顶白等问题。

本发明的制冷设备口框的应用，可以有效解决现有制冷设备在多元发泡体系中易被腐蚀、开裂以及拐角顶白等多项难题，对提高制冷设备产品的品质可靠性发挥重要作用。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

1、原料：PE、HIPS、SBS、增容剂（MAH、MAA）和助剂（抗氧化剂、润滑剂、色粉）

2、制备方法：首先将55～65重量%的PE、30～40重量%的HIPS、5～10重量%的增容剂（MAH、MAA）和1～5重量%的助剂（抗氧化剂、润滑剂、色粉）在双螺杆挤出机中熔融共混造粒，合成得到第一段共聚物A1。然后将15～25重量%的A1、45～55重量%的HIPS、10～20重量%PE和10～20重量%SBS在双螺杆挤出机熔融共混造粒，合成第二段共聚物A2。将30～40重量%的A2、30～40重量%的HIPS、10～20重量%的PE和10～20重量%的SBS在双螺杆挤出机中进行第三次的熔融共混造粒，最终得到我们所要的成品PE-PS复合材料。该PE-PS复合材料中最终的HIPS比例为55-70重量%，PE比例为15-25重量%，SBS比例为15-25重量%，增容剂占2-5重量%，助剂0.5-1重量%。

将制备得到的PE-PS复合材料在1250吨位的注塑机中进行注塑，具体采用的注塑工艺条件见表1，由此制备得到制冷设备口框。

表1

工艺参数	数值
		机筒温度前部℃	180-190
机筒温度中部℃	170-180
		机筒温度后部℃	140-180
喷嘴温度℃	170-180
		模具温度℃	40-60
注射压力MPa	70-100
		注射时间S	15-45

3、结果评价：对上述制备得到的PE-PS复合材料的物理性能进行测试，具体测试方法以及测试结果见表2。

表2

4、结论：本PE-PS合金口框主要用于多元发泡体系的制冷制备中，一般在多元发泡剂的浸泡腐蚀测试、制品的高低温冲击测试来评价口框的耐腐蚀开裂性能。在多元发泡剂的侵蚀下，ABS、HIPS均出现裂纹，ABS的腐蚀性开裂更为明显。在高低温冲击试验中，ABS口框直接横截面断层，HIPS口框拐角开裂，而PE-PS合金口框由于耐化学腐蚀性，2种试验均合格。

利用本发明实施例方法制备的PE-PS复合材料兼备PE和HIPS两种材质的优点，同时兼具了HIPS的良好力学性能，同时具有流动性好，注塑加工性好，工艺控制容易等优点。

利用上述方法制备的制冷设备口框具有良好的综合性能，力学性能测试：HIPS合金口框冲击强度好，与ABS口框相当，优于纯HIPS口框；耐化学腐蚀性测试，HIPS合金口框明显优于ABS口框，高低温交变冲击试验、耐寒试验、耐热试验中都表现出了明显的性能优势，很好地解决了多元发泡体系中存在的腐蚀开裂、顶白等问题。口框内应力小，缺口冲击强度高，不降低HIPS的其他力学性能。

将其应用于冷柜生产中，该口框组装容易，且不容易产生顶白、划痕、拐角开裂等不良现象，生产过程控制良好，口框外观面比HIPS外观面好，降低了生产不良率。综上，采用本发明实施方法制备的HIPS-PE复合材料材质的制冷设备口框上，具有良好的耐化学腐蚀性、耐环境应力开裂性、缺口抗冲击性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种制备制冷设备口框的方法，其特征在于，包括：

A）将HIPS与PE、增容剂以及助剂进行第一熔融合成处理，以便得到第一共聚物；

B）将所述第一共聚物与HIPS、PE、SBS弹性体进行第二熔融合成处理，以便得到第二共聚物；

C）将所述第二共聚物与HIPS、PE、SBS弹性体进行第三熔融合成处理，以便得到PE-PS复合材料；以及

D）将所述PE-PS复合材料进行注塑处理，以便得到所述制冷设备口框。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述步骤A中，所述HIPS、PE、增容剂以及助剂的重量比为（30～40）：（55～65）：（5～10）：（1～5）；

在所述步骤B中，所述第一共聚物、HIPS、PE和SBS的重量比为（15～25）：（45～55）：（10～20）：（10～20）；

在所述步骤C中，所述第二共聚物、HIPS、PE和SBS的重量比为（30～40）：（30～40）：（10～20）：（10～20）。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制冷设备口框包含：

55～70重量份的HIPS；

15～25重量份的PE；

15～25重量份的SBS；

2～5重量份的增容剂；以及

0.5～1重量份的助剂。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增容剂为MAH和MMA中至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助剂为抗氧化剂和润滑剂中至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融合成处理是200摄氏度下使用双螺杆挤出机熔融高度剪切共混而完成的。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述注塑处理采用以下工艺参数：

机筒前部温度为180～190摄氏度，机筒中部温度为180～190摄氏度，机筒后部温度为180～190摄氏度，喷嘴的温度为170～180摄氏度，模具温度40～60摄氏度，注射压力为70～100MPa，注射时间为15～45秒。

8.一种制冷设备口框，其特征在于，所述制备制冷设备口框是由权利要求1-7任一项所述的方法制备的。

9.根据权利要求8所述的制冷设备口框，其特征在于，所述制备制冷设备口框包含：

55～70重量份的HIPS；

15～25重量份的PE；

15～25重量份的SBS；

2～5重量份的增容剂；以及

0.5～1重量份的助剂。