CN103602053B - 易电镀的电镀pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种易电镀的电镀PC/ABS合金材料及其制备方法；包含以下组分及重量份：PC树脂30～70份，ABS树脂15～65份，PEO树脂5～10份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂0.1～1份。制备时，将PC树脂、ABS树脂、PEO树脂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；将所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，制得易电镀的电镀PC/ABS合金材料。本发明的方法简单易行，由于PEO树脂的存在，使得PC/ABS表面亲水，在电镀粗化时粗化液更容易浸润表面，使粗化更加容易，PEO表面的亲水性基团和金属结合力高，除了物理结合以外还有化学键结合，通过这两点提高了PC/ABS合金材料的电镀效果。

Description

易电镀的电镀PC/ABS合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子共混、高分子成型加工领域，具体涉及一种易电镀的电镀PC／ABS合金材料及其制备方法。
背景技术
电镀PC／ABS合金材料由于其优异的耐热性、韧性和耐疲劳强度和电镀性能，被广泛应用与汽车内外饰部件上，如内外门拉手、汽车铭牌、车轮壳罩、格栅、装饰条等。电镀工艺中，粗化过程和材料的性能息息相关。
对于PC／ABS材料，由于PC是无法电镀的，PC／ABS的电镀容易能力不如ABS。同样的粗化温度时，PC／ABS粗化的时间长于电镀ABS，影响PC／ABS的电镀生产效率。粗化后，材料表面形成均匀分布的孔洞，化学镍通过这些孔洞来达到镀层和材料结合的作用。这种结合方法是通过物理结合力的方法，结合力较低。
传统电镀过程中，粗化液主要由浓硫酸和铬酸组成，具有强氧化性，通过氧化材料表面，将材料由疏水性变成亲水性，降低表面的接触角，使粗化液在表面能够铺展，均匀的刻蚀材料表面分布的橡胶B，这是通过电镀液来改善材料表面亲水性。
PEO是一种亲水性树脂，广泛的应用在医药和化妆品领域。因为PEO亲水性很强，可能会造成材料吸湿性大，含水率增加，而PC材料对于水分比较敏感，可能会造成PC材料降解，导致至今PEO在改性PC领域很少应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易电镀的电镀PC／ABS合金材料，本发明的易电镀的电镀PC／ABS合金材料具有容易电镀、电镀结合力高的特点。本发明的另一目的在于提供该合金材料的制备方法。
本发明的目的是通过以下的技术方案实现的，本发明的易电镀的电镀PC／ABS合金材料包含具有以下重量份的组分：
上述PEO树脂的最佳含量范围为5～10份；PEO含量低于5份时，对于PC／ABS合金表面接触角影响小，达不到易电镀的性能，PEO含量高于10份时，吸湿性强，对于材料的物性影响大，造成冲击性能降低。
优选地，所述PC树脂的相对分子量为17000～30000g／mol，其玻璃化温度为140～150℃。
优选地，所述PC树脂为光气法合成的PC树脂。优选原因在于，光气法的PC，热稳定性优异。
优选地，所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物，其相对分子量为100000～180000g／mol，其中丁二烯重量百分比含量为30～55％，丙烯腈重量百分比含量为15～32％，苯乙烯重量百分比含量为30～60％。更优选ABS树脂的相对分子量为15000～180000g／mol，其中丁二烯重量百分比含量为45～55％，丙烯腈重量百分比含量为15～32％，苯乙烯重量百分比含量为30～60％。优选的ABS中丁二烯含量高，对于提高本发明的PC／ABS合金材料冲击性能表现优异。
优选地，所述PEO树脂的相对分子量为10000～20000。PEO分子量在10000～20000，对于PC／ABS接触角的降低最明显，从而使得PC／ABS合金材料达到易电镀的性能。
优选地，所述抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种的混合。
优选地，所述润滑剂为硅烷聚合物、固体石蜡、液体石蜡、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合。
优选地，所述硬脂酸酰胺为甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种。
第二方面，本发明还涉及前述易电镀的电镀PC／ABS合金材料的方法，包括如下步骤：
(a)将所述PC树脂、ABS树脂、PEO树脂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；
(b)将步骤a所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，得到易电镀的电镀PC／ABS合金粒子。
优选地，所述挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明的方法简单易行，由于PEO树脂的存在，使得PC／ABS表面亲水，在电镀粗化时粗化液更容易浸润表面，使粗化更加容易，同时，PEO表面的亲水性基团和金属结合力高，除了物理结合以外还有化学键结合作用，两方面共同作用从而提高了PC／ABS合金材料的电镀效果。
本发明的作用机理在于：通过使用光气法合成的PC，通过添加合适比例的ABS，提高了材料的冲击性能，减少了PEO的吸湿性对于材料性能的影响；通过选择合适分子量的PEO，吸湿性低，明显降低PC／ABS接触角，改善表面亲水性。由于PEO树脂是亲水性的，可以降低PC／ABS表面的接触角，使得粗化液更好的铺展，让粗化变得容易；同时，PEO树脂表面含有大量的羟基，可以和金属镀层很好的结合，通过化学键结合的方式更好的提高镀层结合力。
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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1～4
实施例1～4涉及易电镀的电镀PC／ABS合金材料，该PC／ABS合金材料包含的各组分及含量如表1所示；其中，PC树脂选用日本帝人公司的PCI250WP(相对数均分子量为22,000a／mol，玻璃化转变温度为140℃)；ABS树脂选用韩国锦湖石油化学的P／D190(相对重均分子量为120,000a／mol，其中丁二烯重量百分比含量为50％，丙烯腈重量百分比含量为15％，苯乙烯重量百分比含量为35％。
；PEO树脂选用韩国湖南石化的PEG-10000(其数均相对分子量为10,000a／mol)；抗氧剂为Ciba公司的Iraanox1076和Iraanox168，其重量比为1：1；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
表1组分及重量份
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
PC 60 30 50 50
ABS 15 55 40 42
PEO 5 5 10 8
抗氧剂 0.1 0.4 0.4 1
润滑剂 0.1 0.3 0.3 1
制备方法如下：
(a)首先将PC树脂、ABS树脂、PEO树脂、抗氧剂和润滑剂混合搅拌机中进行混合；
(b)然后将混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，制得易电镀的电镀PC／ABS合金粒子，挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm。
实施例5
本实施例涉及一种易电镀的电镀PC／ABS合金材料，其制备方法如下：
a、按以下组分及重量份备料：
b、首先将PC树脂、ABS树脂、PEO树脂、抗氧剂和润滑剂混合搅拌机中进行混合；
c、然后将混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，制得易电镀的电镀PC／ABS合金粒子，挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm。
所述PC树脂的相对分子量为17000g／mol，其玻璃化温度为140℃，为光气法合成的PC树脂；
所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物，其相对分子量为100000g／mol，其中丁二烯重量百分比含量为55％，丙烯腈重量百分比含量为15％，苯乙烯重量百分比含量为30％；
所述PEO树脂分子量为20000g／mol；
所述抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]；
所述润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酸酰胺。
实施例6
本实施例涉及一种易电镀的电镀PC／ABS合金材料，其制备方法同实施例5，所不同之处在于：
按照以下组分及重量份备料：
所述PC树脂的相对分子量为30000g／mol，其玻璃化温度为150℃，为光气法合成的PC树脂；
所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物，其相对分子量为180000g／mol，其中丁二烯重量百分比含量为30％，丙烯腈重量百分比含量为15％，苯乙烯重量百分比含量为55％；
所述PEO树脂分子量为10000g／mol；
所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；
所述润滑剂为甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺的混合。
实施例7、实施效果
将以上实施例1～6制备的易电镀的电镀PC／ABS合金材料注塑成140mm*90mm*3mm的高光板，在上海某电镀厂电镀。电镀的粗化液中，浓硫酸和铬酸的浓度均为400g／L，粗化温度为68℃。
接触角测试按照ISO15989标准进行，检测液体为二次去离子水。
电镀结合力按照GMWl4668-2010标准进行，拉伸速度为100mm／min，角度为90°；
缺口冲击强度按照ASTMD256标准进行，温度为23℃。
测试结果如表2所示：
表2实施例1～6的产品粗化时间和测试结果
由表2可知，加入PEO树脂，使得PC／ABS表面亲水，在电镀粗化时粗化液更容易浸润表面，使粗化更加容易，PEO表面的亲水性基团和金属结合力高，除了物理结合以外还有化学键结合，通过这两点提高了PC／ABS合金材料的电镀效果。
对比例1
本对比例的目的在于研究PEO树脂的用量对本发明的电镀PC/ABS合金材料性能的影响；本对比例是在实施例3的基础上调整PEO的用量分别为3、4、5、10、11、12重量份，并采用实施例7的方法对制得的PC/ABS合金材料进行性能测试，结果如下表3：
表3
由表3可知，PEO树脂的最佳含量范围为5～10份，当PEO含量低于5份或是高于10份时，电镀结合力下降。这是由于PEO含量低于5份时，对于PC/ABS合金表面接触角影响小，达不到易电镀的性能，PEO含量高于10份时，吸湿性强，对于材料的物性影响大，造成冲击性能降低。
对比例2
本对比例是在对比例1的研究基础上进一步研究PEO树脂的相对分子量对本发明的电镀PC/ABS合金材料性能的影响；本对比例的组分及制备方法同实施例3，所不同之处在于，采用的PEO树脂分别为韩国湖南石化的PEG-6000(其数均相对分子量为6，000g/m01)和PEG-30000(其数均相对分子量为30,000g/mo1)同样采用实施例7的方法对制得的PC/ABS合金材料进行性能测试，结果如下表4：
表4
由表4可知，实施例3的PC/ABS合金材料的易电镀性能最佳；这是由于PEO分子量在10000～20000，对于PC/ABS接触角的降低最明显，从而使得PC/ABS合金材料达到易电镀的性能。
对比例3
本对比例的目的是在对比例1、2的研究基础上进一步研究ABS树脂中丁二烯含量对本发明的电镀PC/ABS合金材料性能的影响；本对比例是在实施例3的基础上调整ABS树脂中丁二烯的重量百分比含量分别为20％、30％、45％、50％、55％、60％，并采用实施例7的方法对制得的PC/ABS合金材料进行性能测试，结果如下表5：
表5
由表5可知，ABS树脂中丁二烯含量为20％，PEO的加入对于冲击影响大，丁二烯含量为60％时，粗化易过度，造成结合力下降；也就是说，在本发明中ABS树脂中丁二烯含量范围为30～55％。同时，ABS树脂中丁二烯含量为45～55％时，PC/ABS合金材料冲击性能表现优异。
对比例4、5
本对比例4、5的目的是在对比例1、2、3的研究基础上进一步研究PC树脂与PEO树脂的复配作用对本发明的电镀PC/ABS合金材料性能的影响；本对比例4是在实施例3的基础上调整PC树脂为韩国LG-DOW的PC201-22(相对数均分子量为20,000g/mol，玻璃化转变温度为140℃，该树脂是采用酯交换方法制备而得的；对比例5采用的PC树脂同实施例3，是光气法合成的PC树脂，不同之处在于，PC树脂的用量分别为20、25、65、70重量份。同样采用实施例7的方法对制得的PC/ABS合金材料进行性能测试，结果如下表6：
表6
由表6可知，对比例4采用非光气法的PC树脂，其热稳定性低于实施例3，从而影响电镀PC/ABS合金材料的电镀结合力。对比例5制得的PC/ABS合金材料的电镀性能远低于实施例3，PC份数高于65份时，出现明显漏镀现象，说明PC树脂与PEO树脂以及其他组分之间存在合适的配比关系，在该配比下，各组分能够发挥最佳协同作用，从而实现全面提升本发明的PC/ABS合金材料的电镀效果。
综上所述，本发明的方法简单易行，通过使用光气法合成的PC，通过添加合适比例的ABS，提高了材料的冲击性能，减少了PEO的吸湿性对于材料性能的影响；通过选择合适分子量的PEO，吸湿性低，明显降低PC/ABS接触角，改善表面亲水性。由于PEO树脂是亲水性的，可以降低PC/ABS表面的接触角，使得粗化液更好的铺展，让粗化变得容易；同时，PEO树脂表面含有大量的羟基，可以和金属镀层很好的结合，通过化学键结合的方式更好的提高镀层结合力；两种作用相结合实现了提高本发明的PC/ABS合金材料的电镀效果。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种易电镀的电镀PC/ABS合金材料，其特征在于，包含具有以下重量份的各组分：
所述PEO树脂的相对分子量为10000～20000。
2.根据权利要求1所述的易电镀的电镀PC/ABS合金材料，其特征在于，所述PC树脂的相对分子量为17000～30000g/mol，其玻璃化温度为140～150℃。
3.根据权利要求1所述的易电镀的电镀PC/ABS合金材料，其特征在于，所述PC树脂为光气法合成的PC树脂。
4.根据权利要求1所述的易电镀的电镀PC/ABS合金材料，其特征在于，所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物，所述ABS树脂的相对分子量为100000～180000g/mol，其中丁二烯重量百分比含量为30～55％，丙烯腈重量百分比含量为15～32％，苯乙烯重量百分比含量为30～60％。
5.根据权利要求1所述的易电镀的电镀PC/ABS合金材料，其特征在于，所述抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求1所述的易电镀的电镀PC/ABS合金材料，其特征在于，所述润滑剂为硅烷聚合物、固体石蜡、液体石蜡、脂肪酸盐、硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合。
7.根据权利要求6所述的易电镀的电镀PC/ABS合金材料，其特征在于，所述硬脂酸酰胺为甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种。
8.一种制备权利要求1所述易电镀的电镀PC/ABS合金材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将所述PC树脂、ABS树脂、PEO树脂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；
b、将步骤a所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，得到易电镀的电镀PC/ABS合金粒子。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm。
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