CN104004310B - 可用于挤出成型的高耐候白色asa树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂及其制备方法，包括以下组分和含量：ASA树脂100份、导热填料10-50份、红外反射二氧化钛0.5-5份、光稳定剂0.2-1.0份、其他助剂0.5-2.0份。本发明采用红外反射钛白粉，可大幅度反射太阳光的可见光和红外部分能量，加之导热填料的热释放的协同贡献，可以使较大幅度地降低白色ASA树脂制品的表面温度。本发明的方案提高白色ASA树脂长期耐候性的效果是非常显著地，与预期是具有非常大的差距。该白色ASA树脂的实现手段简单，长期耐候性佳，因而可广泛应用于ASA型材，片材，管材，板材等挤出产品，具有广阔应用前景。

Description

可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂及其制备方法。
背景技术
丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物(ASA)是一种具有非常好的耐候性、高光泽度耐化学腐蚀、高耐热、易加工的综合性能优良的工程塑料，在电子电气、汽车、建材、体育和娱乐场所、游艇等领域有着广泛的应用。随着市场经济和房地产业迅速发展以及低成本、环保节能要求的越来越高，塑料挤出型材、片材、管材、板材获得了前所未有发展契机，尤其以塑料PVC制品的使用量为最大。
但是PVC制品的耐候性差，需要大量的钛白粉来提高遮盖从而改善耐候，所以其制品通常只能为白色产品。即便如此，PVC树脂所制备的白色建材产品的长期耐候性还是不尽人意的。而ASA树脂本身就具有优异的耐候性，与PVC的相容性、流变性能和热膨胀系数均比较接近，ASA与PVC的共挤型材，共挤瓦片等建材产品也随之兴起。
黑色ASA树脂在汽车行业有着非常广泛的应用，但是在建材领域，人们更倾向于简洁淡雅的白色。白色产品的耐候性不仅受到树脂的影响，而且更是受到钛白粉的制约。因为钛白粉本身具有较强的光催化性，长期的光老化性能很差。想要提高钛白粉耐候性，不仅需要采用金红石钛白粉，而且还需要使用氧化硅或氧化铝对其表面进行致密包覆，如典型的杜邦耐候级钛白粉R-105，但是其长期户外使用过程中的耐候性还是希望有待于进一步提升的。
目前工业上大量应用的金红石型钛白粉颜料，为了保证其绝佳的遮盖和白度，其粒径为200nm-300nm，对可见光区域反射能力极强，但是对占太阳总能量40％的红外区域的反射能力却较差，导致了即便是白色塑料制品，其在夏季户外暴晒时的表面温度甚至也可以超过环境10度以上。这显然光老化和热老化两者对白色塑料制品带来了严峻的考验，对白色塑料制品的长期耐候性带来了一定的负面作用。而本发明采用的红外反射钛白粉颜料则可以同时大量反射可见光和红外部分的能量，有助于白色ASA树脂制品表面热量的释放，达到降温的目的。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述白色ASA树脂长期耐候性差的缺陷而提供的可用于挤出成型的新型高耐候性的白色ASA树脂及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂，包括以下组分和含量：ASA树脂100重量份，导热填料10-50重量份，红外反射二氧化钛0.5-5重量份，光稳定剂0.2-1.0重量份，其他助剂0.5-2.0重量份。
所述的红外反射二氧化钛粒径为1000nm-1500nm，TiO2含量为85％-95％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为5-15％。
所述的ASA树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，MI(熔融指数)为2-8g/10min(220℃*10kg)。
所述的导热填料为氧化镁、氧化铝、氧化锌、氢氧化镁、氢氧化铝、氮化硼、氮化铝中的一种或两种。导热填料的粒径在0.5um-2.0um，纯度大于98％。当其添加量大于50重量份时，对ASA树脂的力学性能带来很大的影响。
所述的光稳定剂为水杨酸酯、二苯甲酮、三嗪类、苯并三唑类的UV吸收剂以及受阻胺类自由基捕捉剂中的一种或多种混合物。其他助剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸镁、硬脂酸钙中的多种混合物。
本发明还涉及一种可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按以下组分和含量备料：ASA树脂100重量份，导热填料10-50重量份，红外反射二氧化钛0.5-5重量份，光稳定剂0.2-1.0重量份，其他助剂0.5-2.0重量份；
(2)将ASA树脂、导热填料、红外反射二氧化钛、光稳定剂、其他助剂在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂。其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为36-44，并且带有温控装置及抽真空装置；所述的双螺杆挤出机的挤出温度为190-230℃之间，螺杆转速为200-500转/分钟。其中，前段温度为180-190℃，中段温度为220-230℃，机头挤出温度为230℃，螺杆转速为300转/分钟。
本发明具有如下的有益效果：本发明采用红外反射钛白粉，可以大幅度反射太阳光的可见光和红外部分能量，加之导热填料的热释放的协同贡献，可以使较大幅度地降低白色ASA树脂制品的表面温度。经实验发现，通过该方案提高白色ASA树脂长期耐候性的效果是非常显著地，与预期是具有非常大的差距。这显然与传统依靠提高树脂和色粉耐候性，提高光稳定剂添加量的方案思路是完全不同的。该白色ASA树脂的实现手段简单，长期耐候性佳，因而可广泛应用于ASA型材，片材，管材，板材等挤出产品，具有广阔应用前景。
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
本实施例可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的重量份组分参见下述表1，其中，ASA树脂为ASAXC190，上海锦湖日丽塑料有限公司；导热填料为氧化镁，纯度99％，粒径0.5um；红外反射二氧化钛，粒径1000nm，TiO2含量85％；光稳定剂为TinuvinP0.2，Tinuvin7700.3；抗氧剂为IragnoxB900；润滑剂为EBS；偶联剂为KH550。
S11、按照下文表1中实施例1配方称取ASA树脂100份、导热填料10份、红外反射二氧化钛0.5份、光稳定剂0.5份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.0份、偶联剂0.02份；
S12、将S11步骤中称取的ASA树脂、导热填料、红外反射二氧化钛、光稳定剂、其他助剂在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得成品。
实施例2
本实施例可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的重量份组分参见下述表1，其中，ASA树脂为ASAXC190，上海锦湖日丽塑料有限公司；导热填料为氧化铝，纯度99％，粒径0.5um；红外反射二氧化钛，粒径1000nm，TiO2含量90％；光稳定剂为TinuvinP0.2，Tinuvin7700.3；抗氧剂为IragnoxB900；润滑剂为EBS；偶联剂为KH550。
S21、按照下文表1中实施例2配方称取ASA树脂100份、导热填料50份、红外反射二氧化钛0.5份、光稳定剂0.5份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.0份、偶联剂0.05份；
S22、：参照实施例1步骤S12。
实施例3
本实施例可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的重量份组分参见下述表1，其中，ASA树脂为ASAXC190，上海锦湖日丽塑料有限公司；导热填料为氧化铝，纯度99％，粒径1.0um；红外反射二氧化钛，粒径1000nm，TiO2含量90％；光稳定剂为TinuvinP0.2，Tinuvin7700.3；抗氧剂为IragnoxB900；润滑剂为EBS；偶联剂为KH550。
S31、按照下文表1中实施例3配方称取ASA树脂100份、导热填料30份、红外反射二氧化钛2.0份、光稳定剂0.5份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.0份、偶联剂0.02份；
S32、参照实施例1步骤S12。
实施例4
本实施例可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的重量份组分参见下述表1，其中，ASA树脂为ASAXC190，上海锦湖日丽塑料有限公司；导热填料为氧化铝，纯度99.8％，粒径0.5um；红外反射二氧化钛，粒径1200nm，TiO2含量90％；光稳定剂为TinuvinP0.4，Tinuvin7700.6；抗氧剂为IragnoxB900；润滑剂为EBS；偶联剂为KH550。
S41、按照下文表1中实施例4配方称取ASA树脂100份、导热填料30份、红外反射二氧化钛0.5份、光稳定剂1.0份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.0份、偶联剂0.02份；
S42、参照实施例1步骤S12。
实施例5
本实施例可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的重量份组分参见下述表1，其中，ASA树脂为ASAXC190，上海锦湖日丽塑料有限公司；导热填料为氮化铝，纯度99.5％，粒径1.5um；红外反射二氧化钛，粒径1500nm，TiO2含量95％；光稳定剂为UV-5310.2，Tinuvin6220.3；抗氧剂为IragnoxB900；润滑剂为硬脂酸镁；偶联剂为KH550；
S51、按照下文表1中实施例5配方称取ASA树脂100份、导热填料30份、红外反射二氧化钛3.0份、光稳定剂0.5份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.0份、偶联剂0.02份；
S52、参照实施例1步骤S12。
实施例6
本实施例可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的重量份组分参见下述表1，其中，ASA树脂为ASAXC190，上海锦湖日丽塑料有限公司；导热填料为氮化硼，纯度99.5％，粒径2.0um；红外反射二氧化钛，粒径1200nm，TiO2含量90％；光稳定剂为UV-54110.1，Tinuvin6220.1；抗氧剂为IragnoxB900；润滑剂为PETS；偶联剂为KH550。
S61、按照下文表1中实施例6配方称取ASA树脂100份、导热填料50份、红外反射二氧化钛5.0份、光稳定剂0.2份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.0份、偶联剂0.05份。
S62、参照实施例1步骤S12。
对比例1
本对比例可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的重量份组分参见下述表1，其中，ASA树脂为ASAXC190，上海锦湖日丽塑料有限公司；金红石型二氧化钛为杜邦R-105；光稳定剂为UV-54110.4，Tinuvin6220.；抗氧剂为IragnoxB900；润滑剂为EBS；偶联剂为KH550。
S01、按照下文表1中对比例1配方称取ASA树脂100份、金红石型二氧化钛1.0份、光稳定剂1.0份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.0份。
S02、参照实施例1步骤S12
对比例2
本对比例可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的重量份组分参见下述表1，其中，ASA树脂为ASAXC190，上海锦湖日丽塑料有限公司；导热填料为氧化铝，纯度99.5％，粒径1.0um；光稳定剂为UV-5310.2，Tinuvin6220.3；抗氧剂为IragnoxB900；润滑剂为EBS；偶联剂为KH550。
S021、按照下文表1中对比例2配方称ASA树脂100份、导热填料50份、光稳定剂0.5份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.0份、偶联剂0.05份。
S022、参照实施例1步骤S12。
对比例3
本对比例可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的重量份组分参见下述表1，其中，ASA树脂为ASAXC190，上海锦湖日丽塑料有限公司；红外反射二氧化钛，粒径1500nm，TiO2含量90％；光稳定剂为TinuvinP0.2，Tinuvin6220.3；抗氧剂为IragnoxB900；润滑剂为EBS。
S031、按照下文表1中对比例3配方称ASA树脂100份、红外反射二氧化钛2.0份、光稳定剂0.5份、抗氧剂0.3份、润滑剂1.0份；
S032、参照实施例1步骤S12
各实施例和对比例制备的可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的力学性能按照ISO标准测试，重点关注拉伸强度、冲击强度和熔融指数(220℃，10kg)。ASA树脂的耐候性测试根据SAEJ2527汽车外饰标准，其中氙灯光强0.55w/m2340nm，光照2h，黑暗1h。光照时黑板温度70℃，黑暗冷凝时黑板温度38℃。样品表面温度由红外温度探测仪测试，测试结果见表1.
表1
从表1的实施例和比较例可知，红外反射钛白粉的加入可以显著降低样品表面温度，提高长期耐候性。由实施例3和4可知，500h短时间内红外反射钛白粉对耐候的贡献不明显，光稳定剂对ASA的保护作用更为显著，但是在2000h长期光老化作用下，前者的耐候作用体现得尤为明显，可见其对长期的耐候稳定性有着很好的作用。而且从实施例3、5与比较例2、3相比可知，单独使用导热填料对耐候的帮助非常有限，但是其与红外反射钛白粉共同使用时，却可以表现出惊人的耐候保护协同作用，这是发明人预先不能想到的。可见实施例3、5所制备的ASA树脂具有优异力学性能的同时，还具有优良的长期耐候性能。
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 (5)

1.一种可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂，其特征在于，其包括以下组分和含量：
所述的红外反射二氧化钛粒径为1000nm-1500nm，TiO2含量为85％-95％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为5-15％；
所述的导热填料为氧化镁、氧化铝、氧化锌、氢氧化镁、氢氧化铝、氮化硼、氮化铝中的一种或两种，所述导热填料的粒径在0.5μm-2.0μm，纯度大于98％。
2.根据权利要求1所述的可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂，其特征在于，所述的ASA树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，熔融指数为2-8g/10min，测试条件为220℃*10kg。
3.根据权利要求1所述的可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂，其特征在于，所述的光稳定剂为水杨酸酯、二苯甲酮、三嗪类、苯并三唑类的UV吸收剂以及受阻胺类自由基捕捉剂中的一种或多种混合物。
4.根据权利要求1所述的可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂，其特征在于，所述的其他助剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸镁、硬脂酸钙中的多种混合物。
5.一种可用于挤出成型的高耐候白色ASA树脂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、按以下组分和含量备料：ASA树脂100份，导热填料10-50份，红外反射二氧化钛0.5-5份，光稳定剂0.2-1.0份，其他助剂0.5-2.0份；
S2、将S1中的ASA树脂、导热填料、红外反射二氧化钛、光稳定剂、其他助剂在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得成品，所述的双螺杆挤出机的挤出温度为190-230℃之间，螺杆转速为200-500转/分钟。
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