CN104004333A - 高低温缺口冲击的pc/abs合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高低温缺口冲击的PC/ABS合金及其制备方法，包括以下组分及重量份：PC40～80份、ABS20～50份、AS0.5～10份、增韧剂2～10份、相容剂0.5～5份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份，本发明通过低分子的AS的加入，提高了材料的流动性，增加了材料的加工窗口，减少因为后加工过程造成的不良；制得的PC/ABS合金在保证优秀的低温缺口冲击强度的同时，材料的各项力学性能基本不变，特别适合应用于对低温性能要求较高的汽车内外饰件，如仪表板、后视镜、门把手和行李支架等零部件。

Description

高低温缺口冲击的PC/ABS合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体是一种高低温缺口冲击的PC/ABS合金及其制备方法。
背景技术
PC/ABS合金是非结晶性工程塑料，具有优良的抗冲击强度、耐热性、高刚性等性能，被广泛的用于汽车、电子、家电等领域。由于汽车需要在各种复杂的环境中使用，其中不乏温度较低的地方，因此对于汽车用材料的低温性能就提出了较高的要求。因此，在这些场合，PC/ABS合金需要进行较高的耐低温性能，保证制品性能和车辆安全。
目前PC/ABS合金高低温冲击性能，主要是通过添加低温韧性较好的增韧剂来实现。
蔡涛等人在101724240A专利中，通过添加一种极性化的SDS起到较高的低温冲击下次效果；徐东等人在102516738A专利中，利用一种马来酸酐和甲基丙烯酸甲酯双接枝的乙烯类弹性体增韧剂，提高PC/ABS无卤阻燃产品的耐低温冲击效果。但是，采用高低温性能的增韧剂，的确可以提高材料的低温冲击性能，但是由于很多低温韧性改性剂并不和PC/ABS有很好的相容性，大量添加容易导致其他外观、物性劣化，加之，其成本较高，势必造成材料成本的增加。
PC/ABS是一种多相结构的合金，PC为海相，ABS为岛相。ABS中的丁二烯和增韧剂的部分为PC/ABS合金增韧作用，增加PC的韧性。另一方面，虽然增韧剂可以起到很好的增韧作用，增韧剂和基体相之间的相界面的结合力也是决定材料物性好坏的重要因素。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术和应用存在的缺陷而提供一种高低温缺口冲击的PC/ABS合金及其制备方法，采用了低分子量的AS树脂，一方面，由于其分子量低，具有较高的流动性，在PC/ABS合金中，可以起到一部分内润滑的作用，减少在材料后加工的时候因为剪切力造成的材料降解；另一方面，由于其和ABS中的AS相具有很好的相容性，使之更趋于分散在PC和ABS相界面之间，改善相界面。较低的分子量，可以为周围的基体和ABS分子提高更多的自由体积，改善冲击性能。同时利用反应性的相容剂，利用官能团和PC的端基反应，和低分子量的AS协同，改善相界面结合力。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：本发明涉及一种高低温缺口冲击的PC/ABS合金，包括以下组分及重量份：
所述PC是分子量为17000～30000的双酚A型聚碳酸酯，玻璃化温度为145～150℃。
所述ABS分子量为80000～150000，包括质量百分比含量为5～30％的橡胶、重量百分比含量为10～30％的丙烯腈，重量百分比含量为40～70％的苯乙烯。
所述AS分子量为10000～80000，包括10～30％的丙烯腈，70～90％的苯乙烯。
所述的增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐中的一种；所述增韧剂的粒径为50～700nm，所述增韧剂的胶含量为40％～90％。
所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐中的一种。
所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
所述的抗氧剂包括市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
上述的一种高低温缺口冲击的PC/ABS合金通过如下步骤制备：
S1、按照前述的PC/ABS合金材料配方分别称取各组分；
S2、将S1步骤所称取原料混合5～30min得到混合物料；
S3、将S2步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180～600rpm，经过熔融挤出，造粒，即得到产品。
所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180～260℃，温控3-4区的温度为180～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃。
所述双螺杆挤出机上设有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处位于计量段。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)通过低分子的AS的加入，提高了材料的流动性，增加了材料的加工窗口，减少因为后加工过程造成的不良。
(2)制得的PC/ABS合金在保证优秀的低温缺口冲击强度的同时，材料的各项力学性能基本不变，特别适合应用于对低温性能要求较高的汽车内外饰件，如仪表板、后视镜、门把手和行李支架等零部件。
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。
以下实施例和对比例中，所使用的原料如下：
选用数均分子量为17000～30000g/mol的双酚A型聚碳酸酯，其玻璃化温度为145～150℃，具体是用帝人化成产L-1225Y、陶氏PC-201-10，湖南石化PC-1100、PC-1220，优选用湖南石化的PC-1100、PC-1220；ABS数均分子量为80000～150000g/mol，其包括质量百分比含量为5～30％的橡胶、10～30％的丙烯腈、40～70％的苯乙烯，具体是用韩国锦湖石油化学株式会社的ABS P/D150、ABS P/D190，高桥石化的ABS8391、ABS8434；AS分子量为10000～80000，其包括10～30％的丙烯腈，70～90％的苯乙烯；增韧剂的粒径为50～700nm，胶含量为40％～90％，具体是用产于LG的EM500、钟渊的M521、罗门哈斯的EXL-2620；相容剂为Polyscope的XIRAN SZ23110、XIRAN SZ28110，Modiper CL130D；抗氧剂为CIBA公司生产的抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂168。
对比例1
S11、称取PC-1100为30Kg，PC-2200为30Kg，ABS8391为35Kg，MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)：EM500为5Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS(季戊四醇硬脂酸酯)为0.5Kg，硅酮粉0.5g；
S12、将S11步骤所称取原料混合5～30min得到混合物料；
S13、将S12步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
对比例2
S21、称取PC-1100为30Kg，PC-2200为30Kg，ABS8434为35Kg，MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)：M521为5Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS(季戊四醇硬脂酸酯)为0.5Kg，硅酮粉0.5g；
S22、将S21步骤所称取原料混合5～30min得到混合物料；
S23、将22步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
对比例3
S31、称取PC-1100为30Kg，PC-2200为30Kg，P/D150为35Kg，MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)：EXL-2620为5Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS(季戊四醇硬脂酸酯)为0.5Kg，硅酮粉0.5g；
S32、将S31步骤所称取原料混合5～30min得到混合物料；
S33、将32步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
对比例4
S41、称取PC-1100为30Kg，PC-2200为30Kg，ABS8391为35Kg，MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)：EM500为5Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS(季戊四醇硬脂酸酯)为0.5Kg，硅酮粉0.5g；
S42、将S41步骤所称取原料混合5～30min得到混合物料；
S43、将42步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
实施例1
S01、称取PC-1100为30Kg，PC-2200为30Kg，ABS8391为35Kg，MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)：EM505为5Kg，相容剂XIRAN SZ231102Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS(季戊四醇硬脂酸酯)为0.5Kg，硅酮粉0.5g；
S02、将S01步骤所称取原料混合5～30min得到混合物料；
S03、将S02步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
实施例2
S021、称取PC-1100为30Kg，PC-2200为30Kg，ABS8391为35Kg，MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)：EXL-2620为5Kg，AS为0.5Kg，相容剂XIRAN SZ231102Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS(季戊四醇硬脂酸酯)为0.5Kg，硅酮粉0.5g
S022、将S021步骤所称取原料混合5～30min得到混合物料；
S023、将S022步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
实施例3
S031、称取PC-1100为30Kg，PC-2200为30Kg，P/D150为25Kg，MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)：EM500为5Kg，AS为10Kg，相容剂XIRAN SZ231102Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS(季戊四醇硬脂酸酯)为0.5Kg，硅酮粉0.5g；
S032、将S031步骤所称取原料混合5～30min得到混合物料；
S033、将S032步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
实施例4
S041、称取PC-1100为30Kg，PC-2200为30Kg，ABS8391为30Kg，MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)：EM500为7Kg，AS为3Kg，相容剂XIRAN SZ231102Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS(季戊四醇硬脂酸酯)为0.5Kg，硅酮粉0.5g；
S042、将S041步骤所称取原料混合5～30min得到混合物料；
S043、将S042步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
实施例5
S051、称取C-1100为30Kg，PC-2200为30Kg，ABS8391为25Kg，MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)：EM500为7Kg，AS为9Kg，相容剂XIRAN SZ231101Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS(季戊四醇硬脂酸酯)为0.5Kg，硅酮粉0.5g；
S052、将S051步骤所称取原料混合5～30min得到混合物料；
S053、将S052步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品.
各对比例及实施例冲击强度以及△E如表1所示。拉伸强度按照ASTM D638标准进行测试，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度和弯曲模量按照ASTM D790标准进行测试，弯曲速度为3mm/min；缺口冲击强度按照ASTM D256标准进行测试，缺口类型为A类，样条厚度为1/8”；低温缺口冲击强度按照ASTM D256标准进行测试，缺口类型为A类，样条厚度为1/8”，测试温度为-30℃，存放4小时后测试；热变形温度按照ASTM D648标准进行测试，载荷为1.82MPa。
表1
由表1可知：从对比例1、2、3和4可以发现，PC/ABS合金在常温下，都具有较高的冲击强度，但是在低温时，冲击强度都具有较明显的下降。通过实例1可以发现，通过使用反应性相容剂后，对于常温冲击强度基本没有影响，但是低温冲击有较大的提高。通过实施例2～5可以发现，在添加了低分子量的AS树脂之后，低温冲击强度得到了明显的提高，并且不影响常温物性，同事，熔融指数都有较高的提高。
这是因为AS分子量较低，具有较高的流动性，从而可以提高整个体系的流动性。同时由于其和ABS具有较好的相容性，倾向于分散在相界面上，增加自由体积，提高链段活动性，改善相界面。同时由于相容剂的加入，进一步改善相界面，提高相容性，增加材料低温韧性。
实施例6
S1、称取PC为40Kg，ABS为20Kg，AS为0.5份、增韧剂为2份、相容剂为0.5份、抗氧剂为0.1份、润滑剂为0.1份
S2、将S1步骤所称取原料混合5min得到混合物料；
S3、将S2步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180rpm，经过熔融挤出，造粒，即得到产品。
实施例7
S1、称取PC为60Kg，ABS为35Kg，AS为5.25份、增韧剂为6份、相容剂为2.75份、抗氧剂为0.55份、润滑剂为0.55份
S2、将S1步骤所称取原料混合17.5min得到混合物料；
S3、将S2步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为390rpm，经过熔融挤出，造粒，即得到产品。
实施例8
S1、称取PC为80Kg，ABS为50Kg，AS为10份、增韧剂为10份、相容剂为5份、抗氧剂为1份、润滑剂为1份
S2、将S1步骤所称取原料混合30min得到混合物料；
S3、将S2步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为600rpm，经过熔融挤出，造粒，即得到产品。
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 (10)

1.一种高低温缺口冲击的PC/ABS合金，其特征在于，包括以下组分及重量份：
2.根据权利要求1所述的高低温缺口冲击的PC/ABS合金，其特征在于，所述PC是分子量为17000～30000的双酚A型聚碳酸酯，玻璃化温度为145～150℃。
3.根据权利要求1所述的高低温缺口冲击的PC/ABS合金，其特征在于，所述ABS分子量为80000～150000，包括质量百分比含量为5～30％的橡胶、重量百分比含量为10～30％的丙烯腈，重量百分比含量为40～70％的苯乙烯，所述AS分子量为10000～80000，包括10～30％的丙烯腈，70～90％的苯乙烯。
4.根据权利要求1所述的高低温缺口冲击的PC/ABS合金，其特征在于，所述的增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐中的一种；所述增韧剂的粒径为50～700nm，所述增韧剂的胶含量为40％～90％。
5.根据权利要求1所述的高低温缺口冲击的PC/ABS合金，其特征在于，所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯和聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐中的一种。
6.根据权利要求1所述的高低温缺口冲击的PC/ABS合金，其特征在于，所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的高低温缺口冲击的PC/ABS合金，其特征在于，所述的抗氧剂包括市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
8.一种高低温缺口冲击的PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照权利要求1～7所述PC/ABS合金材料配方分别称取各组分；
S2、将S1步骤所称取原料混合5～30min得到混合物料；
S3、将S2步骤所得的混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180～600rpm，经过熔融挤出，造粒，即得到产品。
9.根据权利要求8所述的低温缺口冲击的PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180～260℃，温控3-4区的温度为180～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃。
10.根据权利要求9所述的高低温缺口冲击的PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机上设有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处位于计量段。
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