CN103740098A

CN103740098A - 塑料合金、其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103740098A
Application number: CN201310737787.5A
Authority: CN
Inventors: 徐东; 文胜
Original assignee: Polymer Science Anhui New Material Co Ltd
Current assignee: Polymer Science Anhui New Material Co Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2014-04-23

Abstract

本发明适用于塑料领域，提供了一种塑料合金、其制备方法和应用。本发明是塑料合金包括PA6树脂、ABS树脂、相容剂、增韧剂、热稳定剂及加工助剂。本发明塑料合金以PA6树脂为基体树脂，ABS树脂作为辅助基材，同时采用合适种类和配比的助剂，在恰当的工艺条件下加工，使得制备的改性PA6/ABS材料在拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度、耐磨损等性能指标方面非常优异，相比电镀级的ABS材料，在性能上实现了质的飞跃，不仅具有优异的电镀效果，同时具有更高的机械性能，抗冲击强度，耐磨损性和耐温性能。本发明塑料合金制备方法，操作简单，成本低廉，非常适于工业化生产。

Description

塑料合金、其制备方法和应用

技术领域

本发明属于塑料领域，尤其涉及一种塑料合金、其制备方法和应用。

背景技术

ABS材料是丙烯腈（Acrylonitrile）、1，3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三种单体的接枝共聚物。随着三种成分比例的调整，树脂的物理性能会有一定的变化：1，3-丁二烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性；丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质；苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。由于ABS具备以上性能，因而具备优异的电镀效果，尤其在化学镀方面，具有无法比拟的优势。

PA6又名尼龙6，化学名是半透明或不透明乳白色粒子，具有热塑性、轻质、韧性好、耐化学品和耐久性好等特性，一般用于汽车零部件、机械部件、电子电器产品、工程配件等产品。

高韧性可电镀PA6/ABS材料，结合了二者在高表面光泽度，耐化学腐蚀，耐摩擦，耐高温，流动性高，抗冲击强度，在汽车工业、航天工业、石油化工行业、机电行业、电子电器行业等，具有广阔的市场空间和应用前景。

但目前所制备的PA6/ABS材料，其韧性不够，用于电镀领域中具有不少缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种塑料合金，解决现有技术中PA6/ABS材料韧性不高的技术问题。

本发明是这样实现的，

一种塑料合金，包括如下重量分数的组分：

以及，

上述塑料合金制备方法，包括如下步骤：

按上述重量配比提供所述PA6树脂、ABS树脂、相容剂、增韧剂、成核剂、热稳定剂及加工助剂；

将所述PA6树脂、ABS树脂、相容剂混合，再加入增韧剂、成核剂、热稳定剂及加工助剂继续混合，得到混合物；

将所述混合物挤出处理，得到塑料合金。

本发明进一步提供上述塑料合金在汽车、电子器件、塑料管道中的应用。

本发明塑料合金以PA6树脂为基体树脂，ABS树脂作为辅助基材，同时采用合适种类和配比的助剂，在恰当的工艺条件下加工，使得制备的改性PA6/ABS材料在拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度、耐磨损等性能指标方面非常优异，相比电镀级的ABS材料，在性能上实现了质的飞跃，不仅具有优异的电镀效果，同时具有更高的机械性能，抗冲击强度，耐磨损性和耐温性能。本发明塑料合金制备方法，操作简单，成本低廉，非常适于工业化生产。

附图说明

图1是本发明实施例塑料合金制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种塑料合金，包括如下重量分数的组分：

具体的，该PA6树脂为低粘（MFR≥30g/10min,275℃/5kg）,重均分子量为1.6W～3.3W，结晶度为20%～30%的聚酰胺-6均聚物，PA6树脂采用德国巴斯夫公司的A3K；

ABS树脂为高光泽（镜面光泽度≥60，测试方法ASTM D2457）,中高流动（MFR≥15g/10min,220℃/10kg）的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。ABS树脂采用台湾奇美公司产的PA-757；

该增韧剂为橡胶相（丁二烯）含量≥50%的丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，其中橡胶相粒径为80～200nm，增韧剂采用日本UMG公司产的A600N；

该成核剂为碳链长C₂₈-C₃₂为主要成分的长链线性饱和羧酸钠盐；

热稳定剂活性有机铜化合物（铜含量≥5%）和脂肪酸盐（如硬脂酸钙，硬脂酸锌）的混合物，可以看采用德国布吕格曼公司产的铜盐类复合稳定剂H3336；

所述加工助剂包括抗氧剂和润滑剂，抗氧剂由酚类抗氧化剂（比如CIBA精化的Irganox1098）和磷酸酯类抗氧化剂（比如CIBA精化的Irganox168）按重量1：1配比而成，所述润滑剂采用季戊四醇硬脂酸酯，比如德国科莱恩产的PETS。

该相容剂的制备方法如下：

步骤一、按重量百分比称取POE树脂91%、马来酸酐3%、苯乙烯3%、过氧化二异丙苯0.1%、抗氧剂0.4%、润滑剂0.5%、白矿油2%；

步骤二、将称取的过氧化二异丙苯溶于称取的白矿油中，搅拌均匀，充分溶解得到混合液；

步骤三、将步骤二中的混合液和称取的POE树脂、马来酸酐、苯乙烯、抗氧剂、润滑剂加入到高速混合机中混合均匀得到混合物料；

步骤四、将步骤三的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出造粒，得到相容剂；双螺杆挤出机工艺条件为：熔融段温度150-155℃、反应段温度170-185℃、脱气段180-185℃、机头温度150-155℃。

其中，该POE树脂可以采用美国杜邦公司产的POE8150；马来酸酐采用天津中和化工厂产的化学纯马来酸酐；苯乙烯采用美国Dow化学公司产的苯乙烯；过氧化二异丙苯采用阿克苏诺贝尔产的分析纯过氧化二异丙苯；抗氧剂采用瑞士汽巴精化产的1010和168的1:1复配物；润滑剂采用韩国产的EBS120；白矿油采用荷兰壳牌公司产的32#白矿油。

本发明实施例塑料合金，选取PA6树脂为基体树脂，ABS树脂作为辅助基材，同时采用合适种类和配比的助剂，在恰当的工艺条件下加工，使得制备的改性PA6/ABS材料在拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度、耐磨损等性能指标方面非常优异，相比电镀级的ABS材料，在性能上实现了质的飞跃，不仅具有优异的电镀效果，同时具有更高的机械性能，抗冲击强度，耐磨损性和耐温性能。

PA6材料的力学强度和刚性要高于ABS，因此PA6/ABS合金相比纯ABS材料而言，力学刚性和强度会明显增强，同时添加成核剂后PA6的力学强度会进一步提高（虽然加工剪切会造成材料性能的轻微损伤），因为PA6树脂为半结晶树脂，成核剂能促进分子的结晶过和和加快结晶速度，使分子具有微晶结构，这样不但有利于提高产品的抗冲击强度（韧性）、屈服强度，而且可以改善产品的外观，缩短注射周期提高生产率等。相容剂的加入，通过引入强极性反应性基团（马来酸酐基团）,使材料具有高的极性和反应性，增加了PA6树脂与ABS树脂的共混界面相容性和分子链粘结力，提高产品的拉伸、冲击强度。热稳定剂和抗氧剂的加入，起到防止加工过程中因局部温度过高，造成材料高温分解分子量下降引起黄变从而劣化材料强度和韧性的作用。高橡胶（丁二烯）含量的增韧剂加入，作用不仅仅起到增韧的效果，更重要的是对材料电镀效果的极大提升，这是因为电镀过程首先需要进行粗化，使表面由憎水变为亲水，提高塑料表面和镀层的结合力，因此粗化效果的好坏直接影响材料后续电镀效果的外观。对塑料进行化学粗化时多数场会选用强氧化剂铬酸作为粗化的主要原料，尤其是ABS塑料，使用铬酸进行粗化的效果是比较好的，但是并不是所有的塑料电镀粗化都用铬酸，比如尼龙塑料就不能用铬酸粗化。因此，PA6/ABS合金要想达到纯ABS的粗化效果，就必须保持材料混合体系中的橡胶相含量，选用高橡胶含量，粒径在80_-200纳米的丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物作为增韧剂，不但极大幅度提高了材料的韧性，又因为其具有与ABS中橡胶相相类似的成分（都含有丁二烯橡胶单体），且橡胶粒径范围、体系总体橡胶含量接近与电镀级ABS相近，从而保证该PA6/ABS材料具备与电镀级ABS媲美的可电镀性，而普通PA6/ABS因无法进行完美的粗化处理，从而不具备可电镀性。同时需要申明的是电镀粗化及其后续处理，会使塑料跟各种化学溶剂相接触，材料中含有其他成分如阻燃剂、抗静电剂和矿物填料等，因材料成分偏酸性或碱性，会中和一些电镀助剂的作用效果，从而不可避免地影响电镀的效果。

请参阅图1，图1显示本发明实施例塑料合金制备方法流程图，包括如下步骤：

步骤S01，称取配方组分：

步骤S02，制备混合物料：

步骤S03，混合物料熔融挤出：

将所述混合物挤出处理，得到塑料合金。

具体的，步骤S01中，该PA6树脂、ABS树脂、相容剂、增韧剂、成核剂、热稳定剂及加工助剂与前述的一致，在此不重复阐述，称取上述各个组分后，并对称取的各个组分进行干燥处理；

步骤S02中，将干燥处理后的PA6树脂、ABS树脂、相容剂等置于高速混合机或搅拌机中预先混合3-5min，再加入增韧剂、成核剂、热稳定剂、塑料加工助剂继续混合10-20min；

步骤S03中，将混合后的物料加入双螺杆挤出机的料斗中经过筒体进行熔融反应，混炼，调节合适的加工温度，螺杆转速，喂料速度等工艺参数，在熔融挤出后，经过拉条，过水，造粒等程序，获得所述高韧性可电镀PA6/ABS材料。所述双螺杆挤出机的工艺参数为：螺杆长径比35，前段温度230-270℃、中段温度220～260oC、后段温度220-250℃、机头温度250℃；螺杆转速450r/min。

本发明塑料合金制备方法，操作简单，成本低廉，非常适于工业化生产。

以下结合具体实施例对上述塑料合金及其制备方法进行详细阐述。

实施例1

该实施例的一种高韧性可电镀PA6/ABS材料，按重量百分比，由以下组分组成：

PA6树脂35%；ABS树脂40%；相容剂5%；增韧剂15%；热稳定剂2%；成核剂1%；塑料加工助剂2%。

其制备方法如下：

步骤一、按权利要求1所述的重量百分比称取各个组分，并对称取的各个组分进行干燥处理；

步骤二、将干燥处理后的PA6树脂、ABS树脂、相容剂等置于高速混合机或搅拌机中预先混合3-5min，再加入增韧剂、成核剂、热稳定剂、塑料加工助剂继续混合10-20min；

步骤三、将混合后的物料加入双螺杆挤出机的料斗中经过筒体进行熔融反应，混炼，调节合适的加工温度，螺杆转速，喂料速度等工艺参数，在熔融挤出后，经过拉条，过水，造粒等程序，获得所述高韧性可电镀PA6/ABS材料。所述双螺杆挤出机的工艺参数为：螺杆长径比35，前段温度230-270℃、中段温度220～260℃、后段温度220-250℃、机头温度250℃；螺杆转速450r/min。

实施例2

PA6树脂50%；ABS树脂30%；相容剂5%；增韧剂10%；热稳定剂2%；成核剂1%；塑料加工助剂2%。

其制备方法如下：

实施例3

PA6树脂65%；ABS树脂15%；相容剂5%；增韧剂10%；热稳定剂2%；成核剂1%；塑料加工助剂2%。

其制备方法如下：

步骤三、将混合后的物料加入双螺杆挤出机的料斗中经过筒体进行熔融反应，混炼，调节合适的加工温度，螺杆转速，喂料速度等工艺参数，在熔融挤出后，经过拉条，过水，造粒等程序，获得所述高韧性可电镀PA6/ABS材料。所述双螺杆挤出机的工艺参数为：螺杆长径比35，前段温度230-270℃、中段温度220～260℃、后段温度220-250℃、机头温度250℃；螺杆转速450r/min。性能测试及评价：

上述实施例1-3制备的粒子物料按ASTM标准注塑成型成各种标准力学性能测试样条，按美国UL标准注塑成标准燃烧试样条，测试方法如表1所示：

表1

实施例1-3的性能测试数据和电镀级ABS727的性能对比如下表2所示：

由上表可以看出，实施例1-3制备的高韧性可电镀PA6/ABS材料的注塑成ASTM的标准样条与同类型的电镀级ABS727相比，在拉伸强度，冲击强度，热变形温度，磨损因数的系数上要高，在弯曲强度、弯曲模量和动态摩擦系数上要低。磨动态摩擦系数代表材料耐磨损能力的强弱，数值越小，耐磨损越强。其中拉伸强度，弯曲强度，热变形温度的提高，动态摩擦系数的降低，得益于PA6的在力学和耐温方面的优异表现，断裂伸长率和冲击强度的提高由PA6，相容剂，增韧剂相互协同作用来实现，使得制得的高韧性可电镀PA6/ABS材料具备非常优异的综合性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种塑料合金，包括如下重量分数的组分：

2.如权利要求1所述的塑料合金，其特征在于，所述PA6树脂重均分子量为1.6W～3.3W，结晶度为20%～30%。

3.如权利要求1所述的塑料合金，其特征在于所述增韧剂中橡胶相含量≥50%，其中橡胶相粒径为80～200nm。

4.如权利要求1所述的塑料合金，其特征在于，所述相容剂为POE弹性体接枝马来酸酐。

5.如权利要求1所述的塑料合金，其特征在于，所述成核剂为碳链长C₂₈-C₃₂饱和羧酸钠盐。

6.如权利要求1所述的塑料合金，其特征在于，所述加工助剂包括抗氧剂和润滑剂，抗氧剂由酚类抗氧化剂和磷酸酯类抗氧化剂按重量1：1配比而成，所述润滑剂采用季戊四醇硬脂酸酯。

7.如权利要求1所述的塑料合金，其特征在于，所述POE弹性体接枝马来酸酐制备方法如下：

按重量百分比称取POE树脂91%、马来酸酐3%、苯乙烯3%、过氧化二异丙苯0.1%、抗氧剂0.4%、润滑剂0.5%、白矿油2%；

将所述过氧化二异丙苯溶于所述白矿油中，搅拌得到混合液；

将所述混合液和所述POE树脂、马来酸酐、苯乙烯、抗氧剂、润滑剂混合得到混合物料；

将所述混合物料挤出处理，得到相容剂，基础工艺条件为：熔融段温度150-155℃、反应段温度170-185℃、脱气段180-185℃、机头温度150-155℃。

8.权利要求1-7任一项所述的塑料合金制备方法，包括如下步骤：

将所述PA6树脂、ABS树脂、相容剂混合，再加入增韧剂、热稳定剂及加工助剂继续混合，得到混合物；

将所述混合物挤出处理，得到塑料合金。

9.根据权利要求8所述的塑料合金制备方法，其特征在于，所述技术处理工艺为：

前段温度230-270℃、中段温度220～260oC、后段温度220-250℃、机头温度250℃；螺杆转速450r/min。

10.权利要求1-7任一项所述的塑料合金在汽车、电子器件、塑料管道中的应用。