CN103788612A - 一种pc/abs塑料组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明通过一种PC/ABS塑料组合物，包含有共混的聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS）和润滑增韧剂，以PC与ABS总重为100重量份计，PC为30~80重量份，ABS为70~20重量份，润滑增韧剂0.1~5重量份；润滑增韧剂包含有共混的马来酸酐、聚乙二醇和聚丙烯，以聚丙烯为100重量份计，聚乙二醇3~20重量份，马来酸酐1~3重量份。将聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐按量混合后熔融共混制得润滑增韧剂，之后润滑增韧剂与包含PC、ABS在内的组分按量混合后通过熔融共混制得本发明所述塑料组合物。本发明的组合物具有较高的韧性和低温冲击性能，加工性能良好。

Description

一种PC/ABS塑料组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子聚合物加工技术领域，具体而言，本发明涉及一种PC/ABS塑料组合物及其制备方法。

背景技术

九十年代初，PC/ABS塑料组合物，大量应用于家电、汽车、办公机械等行业。随着汽车工业在我国的高速发展，PC/ABS塑料组合物的用量逐年递增，每辆车至少需要十几公斤塑料组合物。现有技术中PC/ABS塑料组合物的主要组分是PC和ABS。其中PC树脂是聚碳酸酯，透明性好、强度高。该材料由于具有优秀的物理、化学性能，广泛用于食品、汽车、家电行业。ABS树脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，具有光泽度高流动性好、尺寸稳定、耐化学及电性能良好，易于成型等优异性能。ABS和PC都有优秀的机械性能、冲击强度和耐高温、抗紫外线（UV）等性质，将ABS和PC共混得到的塑料组合物，不仅提高ABS材料的耐高温和韧性，而且通过加入ABS材料后去除了PC材料流动差的不足。但是，由于两种材料的相容性不够好，在熔融共混后，材料界面分层导致塑料组合物性能下降，需要加入相容剂以提高材料性能。目前，应用在PC/ABS合金中的相容剂很多，主要为SEBS、EPDM、马来酸酐类接枝物等。

然而，由于在制备PC/ABS塑料组合物的过程中，需要将ABS、PC和相容剂共混后挤出造粒，继而通过注射成型成为我们需要的汽车制件。由于PC材料的粘度较大，加入ABS材料后虽然能够适当降低塑料组合物的粘度，但在添加ABS之后，其粘度仍然造成了生产过程中大量的电、水的消耗。此外，PC/ABS塑料组合物加入相容剂，虽然得到的塑料组合物性能有所改善，但是由于目前较常使用的法国阿拓公司的相容剂CA100（物质成分为马来酸酐接枝聚丙烯），其成本较高，加入塑料组合物后材料粘度增大，流动性降低，在注射过程中往往会受到制件工艺的制约，况且在PC/ABS塑料组合物中加入相容剂，生产材料所需能耗较大。随着产能的不断扩大，如何提高产量降低成本，并进一步实现节能降耗成为目前着重考虑的问题。

美国专利US5015693报道了聚乙二醇和含氟橡胶复配做加工助剂使用，可以提高挤出物的临界剪切速率。但由于氟橡胶制备的加工助剂成本较高，所以不适用在PC/ABS塑料组合物。

综上所述，现有的PC/ABS塑料组合物及其制备方法仍需要改进。

发明内容

针对现有的PC/ABS塑料组合物所具有的问题，发明人进行了一系列研究，发现可以采用聚乙二醇作为材料加工中的内润滑剂，以在材料生产中降低材料粘度，使材料在生产过程中能耗降低，但仅加入聚乙二醇的组合物的韧性会明显降低。如果在聚乙二醇中加入适量的马来酸酐，并与聚丙烯三者共混制备润滑增韧剂，将上述润滑增韧剂与聚碳酸酯（PC）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）三元共聚物共混制备PC/ABS塑料组合物，所制备的组合物能具有更好的加工性能，并且上述制备方法成本低，实现节能降耗，满足了目前不断扩大的PC/ABS塑料组合物产量。

本发明的一个目的是提供一种PC/ABS塑料组合物。

本发明的PC/ABS塑料组合物，包含有共混的聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）三元共聚物和润滑增韧剂，以所述PC与ABS总重为100重量份计，其中聚碳酸酯为30~80重量份，优选为50~80重量份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物为70~20重量份，优选为50~20重量份；所述润滑增韧剂为0.1~5重量份，优选为3~5重量份。

所述聚碳酸酯为现有技术中已有的各种PC树脂。

所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物为现有技术中已有的各种ABS树脂。

所述润滑增韧剂包含有共混的马来酸酐、聚乙二醇、聚丙烯，以所述聚丙烯为100重量份计，其中所述聚乙二醇为3~20重量份，优选为5~20重量份；所述马来酸酐为1~3重量份，优选为2~3重量份。

所述聚丙烯为现有技术中已有的各种聚丙烯树脂，包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯等。

此外，根据加工需要，可在所述PC/ABS塑料组合物中适量加入PC和ABS树脂加工过程中常用的一些助剂，如：分散剂、表面处理剂等，在润滑增韧剂中可以加入抗氧剂来延长材料实用时间长效性，上述助剂的用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整。

本发明的另一个目的是提供所述PC/ABS塑料组合物的制备方法。

本发明的PC/ABS塑料组合物的制备方法，包括以下步骤：

（1）润滑增韧剂的制备：将所述聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐按所述含量混合均匀，再将混合物料经过熔融共混得到所述润滑增韧剂；

（2）PC/ABS塑料组合物的制备：将上述润滑增韧剂与包括聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物在内的组分按所述含量混合均匀，再将混合物料经熔融共混得到所述PC/ABS塑料组合物。

具体来讲，以上方法中物料的混合，可采用现有技术中所用的各种混料设备，如搅拌机、捏和机等。一般优选高速搅拌机，将所述物料在高速搅拌机中干混1～3分钟即可得到混合均匀的混合物料。

以上方法步骤（1）中的熔融共混温度即为通常聚丙烯加工中所用的共混温度，应该在既保证基体树脂完全熔融又不会使其分解的范围内选择，一般为200~250℃，优选220~250℃。

以上方法步骤（2）中的熔融共混温度即为通常PC和ABS加工中所用的共混温度，应该在既保证基体树脂完全熔融又不会使其分解的范围内选择，一般为225~250℃。

以上方式所使用的熔融共混设备为橡塑加工业中的通用共混设备，包括双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、开炼机、密炼机或BUSS混炼机组等。一般常用采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出造粒。

本发明所提供的一种PC/ABS塑料组合物及其制备方法，所述PC/ABS塑料组合物共混有一种润滑增韧剂（马来酸酐/聚乙二醇/聚丙烯共混组合物），具有较高的韧性和低温冲击性能；其加工扭矩值明显降低，流动性较好，适合做各种复杂制件。在制备过程中节约能耗，其性价比较高，可以被广泛应用到汽车件领域。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

原料：

PC：牌号141R，GE公司生产。

ABS：牌号3504，中国石油化工股份有限公司高桥石化分公司生产。

马来酸酐接枝聚丙烯（相容剂）：CA100，法国阿拓公司。

聚丙烯：牌号PPH-GD-150，中国石油化工股份有限公司沧州炼化生产。

本发明所提供的PC/ABS塑料组合物，其基本配方如下：

组分	重量份
		PC	30~80
ABS	20~70
		润滑增韧剂	0.5~5

本发明所提供的PC/ABS塑料组合物的制备方法如下：

一、润滑增韧剂的制备：

润滑增韧剂（1）的制备：

将100重量份聚丙烯、5重量份聚乙二醇和1重量份马来酸酐计量取料后，一起加入高速搅拌机，在常温搅拌2分钟使各组分充分混合均匀。将混合好的混合物料，在220~250℃的温度下加入双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得到所述润滑增韧剂（1）。

润滑增韧剂（2）的制备：

将100重量份聚丙烯、10重量份聚乙二醇和2重量份马来酸酐计量取料后，一起加入高速搅拌机，在常温搅拌2分钟使各组分充分混合均匀。将混合好的混合物料，在220~250℃的温度下加入双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得到所述润滑增韧剂（2）。

润滑增韧剂（3）的制备：

将100重量份聚丙烯、20重量份聚乙二醇和3重量份马来酸酐计量取料后，一起加入高速搅拌机，在常温搅拌2分钟使各组分充分混合均匀。将混合好的混合物料，在220~250℃的温度下加入双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得到所述润滑增韧剂（3）。

二、PC/ABS塑料组合物制备

将PC、ABS、润滑增韧剂按不同配方计量后，加入高速搅拌机，在常温下搅拌3分钟，使各组分充分混合均匀，将混合好的混合物料，在225~250℃的温度下加入双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得到本发明的PC/ABS塑料组合物。

具体实施例如下，其中PC/ABS塑料组合物的组分含量以PC与ABS总重为100重量份计。

实施例1~12采用润滑增韧剂（1）的组合物

实施例1~3

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（1），之后将50重量份的PC和50重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例1，与2重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例2，与5重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例3。

实施例4~6

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（1），之后将80重量份的PC和20重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例4，与2重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例5，与5重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例6。

实施例7~9

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（1），之后将40重量份的PC和60重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例7，与2重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例8，与5重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例9。

实施例10~12

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（1），之后将30重量份的PC和70重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例10，与2重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例11，与5重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例12。

实施例13~24采用润滑增韧剂（2）的组合物

实施例13~15

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（2），之后将50重量份的PC和50重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例13，与2重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例14，与5重量份的润滑增韧剂（1）混合形成实施例15。

实施例16~18

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（2），之后将80重量份的PC和20重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（2）混合形成实施例16，与2重量份的润滑增韧剂（2）混合形成实施例17，与5重量份的润滑增韧剂（2）混合形成实施例18。

实施例19~21

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（2），之后将40重量份的PC和60重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（2）混合形成实施例19，与2重量份的润滑增韧剂（2）混合形成实施例20，与5重量份的润滑增韧剂（2）混合形成实施例21。

实施例22~24

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（2），之后将30重量份的PC和70重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（2）混合形成实施例22，与2重量份的润滑增韧剂（2）混合形成实施例23，与5重量份的润滑增韧剂（2）混合形成实施例24。

实施例25~36采用润滑增韧剂（3）的组合物

实施例25~27

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（3），之后将50重量份的PC和50重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例25，与2重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例26，与5重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例27。

实施例28~30

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（3），之后将80重量份的PC和20重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例28，与2重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例29，与5重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例30。

实施例31~33

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（3），之后将40重量份的PC和60重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例31，与2重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例32，与5重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例33。

实施例34~36

按照上述方法，首先制备润滑增韧剂（3），之后将30重量份的PC和70重量份的ABS，与0.5重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例34，与2重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例35，与5重量份的润滑增韧剂（3）混合形成实施例36。

对比例

除了组成不同之外，对比例的制备方法与实施例的制备方法相同，即制备材料的工艺相同，以下对比例的具体含量以PC与ABS共100重量份计算。

对比例0-0~0-3（包括PC和ABS的塑料组合物）

对比例0-0、对比例0-1、对比例0-2、对比例0-3，对比例0-0包括50重量份的PC和50重量份的ABS，对比例0-1包括80重量份的PC和20重量份的ABS，对比例0-2包括40重量份的PC和60重量份的ABS，对比例0-3包括30重量份的PC和70重量份的ABS。

对比例1~3（包括PC、ABS和相容剂的塑料组合物）

对比例1包括50重量份的PC、50重量份的ABS和0.5重量份的相容剂，对比例2包括50重量份的PC、50重量份的ABS和2重量份的相容剂，对比例3包括50重量份的PC、50重量份的ABS和5重量份的相容剂，上述相容剂为杜邦CA100。

下面列表总结在不同种润滑增韧剂对PC/ABS塑料组合物的扭矩值的影响。

首先对比未加入相容剂或润滑增韧剂的PC/ABS组合物、分别加入0.5、2、5重量份的相容剂的PC/ABS组合物以及分别加入0.5、2、5重量份的润滑增韧剂（1）、（2）和（3）的PC/ABS组合物的扭矩值。

由表一可以看出，PC/ABS塑料组合物加入相容剂后，随着相容剂份数的增加，设备的扭矩值随之变大；加入润滑增韧剂（1）后，随着所加入的润滑增韧剂（1）份数的增大，组合物的扭矩值有所降低，即使改变PC/ABS中PC和ABS的含量，加入润滑增韧剂之后，组合物的扭矩值明显低于未加入润滑增韧剂的组合物。当加入5重量份的润滑增韧剂时，扭矩值约降低5-10%。

表一加入润滑增韧剂（1）的组合物的扭矩值对比

表二加入润滑增韧剂（2）的组合物的扭矩值对比

由表二可以看出，PC/ABS塑料组合物加入润滑增韧剂（2）后，随着所加入的润滑增韧剂（2）份数的增大，组合物的扭矩值有所降低，即使改变PC/ABS中PC和ABS的含量，加入润滑增韧剂之后，组合物的扭矩值基本低于未加入润滑增韧剂的组合物。当加入5重量份的润滑增韧剂时，扭矩值约降低10-20%。

表三加入润滑增韧剂（3）的组合物的扭矩值对比

由表三可以看出，PC/ABS塑料组合物加入润滑增韧剂（3）后，随着所加入的润滑增韧剂（3）份数的增大，组合物的扭矩值有所降低，即使改变PC/ABS中PC和ABS的含量，加入润滑增韧剂之后，组合物的扭矩值基本低于未加入润滑增韧剂的组合物。当加入5重量份的润滑增韧剂时，扭矩值约降低10-20%。

表一至表三分别列出了将同种润滑增韧剂加入不同PC和ABS含量的PC/ABS组合物的情况，当同种润滑增韧剂以不同重量份加入同种塑料组合物后，其扭矩值呈线性变化，随着份数的增加扭矩值直线下降，扭矩值降低范围可达到5～20％，扭矩值的降低使加工能耗降低。为了实现上述扭矩值降低范围，润滑增韧剂的添加量最好为0.5～5%，优选为3-5%。

表四-1加入相容剂、润滑增韧剂后的PC/ABS塑料组合物的物理性能

表四-2加入相容剂、润滑增韧剂后的PC/ABS塑料组合物的物理性能

表四-3加入相容剂、润滑增韧剂后的PC/ABS塑料组合物的物理性能

由表四-1、表四-2、表四-3可以看出，在PC/ABS塑料组合物中加入不同量的相容剂，组合物的综合性能均有所提高，但当相容剂加入至5重量份时，材料的冲击强度提高不明显，其拉伸强度降低，且目前较长使用的相容剂成本较高，不建议使用该相容剂。

此外，加入0.5、2、5重量份相容剂的塑料组合物，其物理性能低于加入相同重量份润滑增韧剂（1）、（2）、（3）的塑料组合物的物理性能，表四所列出的包含不同含量PC和ABS的塑料组合物在加入润滑增韧剂（1）、（2）和（3）之后，均表现出物理性能的提高。与润滑增韧剂（1）和（3）相比，润滑增韧剂（2）较适宜应用在塑料组合物PC/ABS中。

由以上对比可知，在生产PC/ABS塑料组合物的过程中，为提高塑料组合物的韧性，加大两种树脂的相容性，可加入相容剂马来酸酐接枝聚丙烯CA100，使塑料组合物的粘度增大，但其螺杆扭矩也会随之增大，能耗增加；而将不同组分的润滑增韧剂以不同份数加入不同种类的PC/ABS塑料组合物，并通过双螺杆挤出机的控制屏幕观察螺杆的扭矩值变化，发现同种润滑增韧剂以不同份数加入同种塑料组合物后，螺杆的扭矩值呈线性变化，随着份数的增加扭矩值直线下降。实验结果表明，本发明的润滑增韧剂的添加量最好为0.5～5重量份，优选为3-5重量份。添加润滑增韧剂的PC/ABS塑料组合物，经测试，发现不仅其材料的性能得到了提高，随着添加量及配方的不同，其扭矩值降低范围可达到10～20％。

Claims (7)

1.一种PC/ABS塑料组合物，包含有共混的聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物和润滑增韧剂，以聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物总重为100重量份计，其中聚碳酸酯为30~80重量份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物为70~20重量份，润滑增韧剂为0.1~5重量份； 

所述润滑增韧剂包含有共混的马来酸酐、聚乙二醇、聚丙烯，以聚丙烯为100重量份计，其中聚乙二醇为3~20重量份，马来酸酐为1~3重量份。

2.根据权利要求1所述的一种PC/ABS塑料组合物，其特征在于： 

所述塑料组合物中，以聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物总重为100重量份计，聚碳酸酯为50-80重量份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物为50-20重量份。 

3.根据权利要求1或2所述的一种PC/ABS塑料组合物，其特征在于： 

所述塑料组合物中，以聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物总重为100重量份计，润滑增韧剂为3-5重量份。 

4.根据权利要求1所述的一种PC/ABS塑料组合物，其特征在于： 

所述润滑增韧剂中包含有以聚丙烯100重量份计，5~20重量份的聚乙二醇，2~3重量份的马来酸酐。 

5.一种制备如权利要求1至4任一项所述的PC/ABS塑料组合物的方法，其特征在于包括有以下步骤： 

（1）润滑增韧剂的制备：将所述聚丙烯、聚乙二醇、马来酸酐按所述含量混合均匀，再将混合物料经过熔融共混得到所述润滑增韧剂； 

（2）PC/ABS塑料组合物的制备：将上述润滑增韧剂与包括聚碳酸酯、丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物在内的组分按所述含量混合均匀，再将混合物料经熔融共混得到所述PC/ABS塑料组合物。 

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于： 

所述步骤（1）的熔融共混温度为200-250℃；所述步骤（2）的熔融共混温度在225℃~250℃。 

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于： 

所述步骤（1）的熔融共混温度为220-250℃。