CN104086942A - 一种低金属粘结性的汽车尾翼专用材料组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低金属粘结性的汽车尾翼专用材料组合物，它包括如下重量份数的组分：高熔体强度的ABS基体89-98份，含氟聚合物1-3份，碳酸钙2-8份；所述的高熔体强度的ABS基体是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的混合物；所述的碳酸钙为粒径20-200nm的方解石型纳米级碳酸钙。本发明通过特殊的配方设计降低了材料对金属的粘结性能，大幅度改善了挤出吹塑过程中的产生的焦料、黑点、表面划痕及清机时间长等问题，同时还保证了材料具有高的熔体强度高、好的尺寸稳定性、高的耐热性和易加工等特点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，涉及一种低金属粘结性的汽车尾翼专用材料组合物。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，国内外对汽车尾翼吹塑原料的需求量急剧上升。汽车行业通常都要求汽车尾翼能在95-105℃的环境中放置24-168h不变形，使用普通ABS进行吹塑所得的汽车尾翼无法满足这种高耐热的要求。若使用耐热ABS进行吹塑，一方面材料中高玻璃化转变温度的耐热单体难以塑化，另一方面，提高加工温度使耐热ABS塑化后，材料的熔体强度下降，造成吹塑成型不良。
目前国内也有吹塑级耐热ABS的相关报道，已报道的大多都是通过增加橡胶含量来改善ABS的刚性、表面外观特性及抗冲击性能，与本项目相关性较低。有文献提出增加橡胶含量来改善ABS树脂的抗冲击性，然而由于橡胶的高的线性膨胀系数，制得的树脂组合物的尺寸稳定性较差。美国专利US4430478、5605963和5696204提出把在乳液聚合工艺中生产的聚合物颗粒与在本体聚合工艺中生产的聚合物颗粒进行混合来改善材料的冲击强度，然而该方法所得的材料的熔体强度较低，吹塑成型性能较差。还有文献提出添加高分子量的丙烯酸酯加工助剂来提高熔体强度，然而丙烯酸酯加工助剂与基体的相容性差，且两者的线性膨胀系数相差较大，易产生凹凸不平的表面不良现象。中国专利CN102617983B提出了通过苯乙烯-马来酸酐共聚物和丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物发生交联反应得到交联网络结构的方法来提高熔体强度的方法，该方法所得材料的具有高的熔体强度、高的耐热性、高的尺寸稳定性，但由于添加了较多含有马来酸酐及甲基丙烯酸缩水甘油酯活性官能团的聚合物，极性很高，很容易在金属螺杆表面及挤出机口模表面发生粘结，导致物料滞留时间过长，产生焦料、黑点、表面划痕及清机时间长等问题。
基于上述技术问题，亟需一种具有低金属粘结性的汽车尾翼专用材料，以解决焦料、黑点、表面划痕及清机时间长等问题，同时应当兼备高熔体强度、平衡的纵向和横向延伸性、好的尺寸稳定性、高的耐热性等优点，使吹塑所得的汽车尾翼既具有优良的外观，又能满足汽车产品高耐热的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种熔体强度高、纵向和横向延伸平衡性好、尺寸稳定性好、热变形温度高、易加工的低金属粘结性的汽车尾翼专用材料组合物。
一种低金属粘结性的汽车尾翼专用材料组合物，它包括如下重量份数的组分：
组分 重量份数
高熔体强度的ABS基体 89-98，
含氟聚合物 1-3，
碳酸钙 2-8；
所述的高熔体强度的ABS基体是由以下重量百分比的组分所组成的混合物：45%-80%丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、15%-40%苯乙烯-马来酸酐共聚物、5%-15%丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物；
所述的碳酸钙为方解石型纳米级碳酸钙；
所述的含氟聚合物为聚偏氟乙烯、四氟乙烯与乙烯共聚物、偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物、三氟氯乙烯与乙烯共聚物或可熔性聚四氟乙烯中的一种或几种。
所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物的重均分子量为40,000-200,000，马来酸酐含量为5%-20%，玻璃化转变温度为110-150℃。
所述的丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的重均分子量为10,000-200,000，甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为5%-15%。
所述的方解石型纳米级碳酸钙的形貌为立方体形，粒径20-200nm，比表面积20-40m2/g。
所述的方解石型纳米级碳酸钙粒径为20-70nm。
所述的方解石型纳米级碳酸钙表面经过脂肪酸表面处理，吸油值<35g Dop/100g CaCO3，酸碱度pH=8-10。
所述的方解石型纳米级碳酸钙是采用CaO、H2O和CO2为主要原料的碳化法合成的。
本发明优点在于：
本发明通过特殊的配方设计降低了材料对金属的粘结性能，大幅度改善了挤出吹塑过程中的产生的焦料、黑点、表面划痕及清机时间长等问题，同时还保证了材料具有高的熔体强度高、好的尺寸稳定性、高的耐热性和易加工等特点。具体地，本发明提出选用苯乙烯-马来酸酐共聚物和丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物发生交联反应得到交联网络结构的方法来提高熔体强度的ABS作为汽车尾翼专用料的基体；另提出选用特殊的纳米级碳酸钙，一方面与强极性的马来酸酐及甲基丙烯酸缩水甘油酯活性官能团发生反应，大幅度降低材料对金属的粘结性能，另一方面，无机矿物的加入也提高了材料的尺寸稳定性；还提出在基材中添加具有高润滑性能的含氟聚合物，既不会影响基体的熔体强度，又可以迁移到螺杆表面和口模附近，提高脱模性能。本发明解决了国内外耐热ABS吹塑汽车尾翼时存在的熔体强度不够、挂壁不良、热稳定性差、在高低温循环试验中变形等问题。
具体实施方式
下面对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
本文中，所用的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、各种含氟聚合物均可购于市场；所用的方解石型纳米级碳酸钙也可直接从市场购买，其具体是采用CaO、H2O和CO2为主要原料通过碳化法合成的，以下具体实施方式所用方解石型纳米级碳酸钙形貌为立方体形，粒径分布于20-200nm，比表面积分布于20-40m2/g，表面经过脂肪酸表面处理，吸油值<35g Dop/100g CaCO3，酸碱度pH分布于8-10。
实施例1 本发明低金属粘结性的汽车尾翼专用材料制备（一）
a）称取96Kg含80%丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、15%苯乙烯-马来酸酐共聚物、5%丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的高熔体强度ABS基体，1Kg聚偏氟乙烯，3Kg方解石型纳米级碳酸钙，加入混合搅拌机中混合。其中，所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物的重均分子量为100,000，马来酸酐含量为10%，玻璃化转变温度为120℃；所述的丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的重均分子量为100,000，甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为5%；所述的方解石型纳米级碳酸钙粒径70nm，酸碱度pH=9。
b）将步骤a）所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，其中双螺杆挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm，得到低金属粘结性的汽车尾翼专用材料。
实施例2 本发明低金属粘结性的汽车尾翼专用材料制备（二）
a）称取98Kg含45%丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、40%苯乙烯-马来酸酐共聚物、15%丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的高熔体强度ABS基体，2Kg四氟乙烯与乙烯共聚物，2Kg方解石型纳米级碳酸钙，加入混合搅拌机中混合。其中，所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物的重均分子量为40,000，马来酸酐含量为5%，玻璃化转变温度为110℃；所述的丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的重均分子量为200,000，甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为15%；所述的方解石型纳米级碳酸钙粒径70nm，酸碱度pH=9。
b）将步骤a）所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，其中双螺杆挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm，得到低金属粘结性的汽车尾翼专用材料。
实施例3 本发明低金属粘结性的汽车尾翼专用材料制备（三）
a）称取93Kg含60%丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、30%苯乙烯-马来酸酐共聚物、10%丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的高熔体强度ABS基体，2Kg偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物，5Kg方解石型纳米级碳酸钙，加入混合搅拌机中混合。其中，所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物的重均分子量为200,000，马来酸酐含量为20%，玻璃化转变温度为150℃；所述的丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的重均分子量为10,000，甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为10%；所述的方解石型纳米级碳酸钙粒径70nm，酸碱度pH=9。
b）将步骤a）所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，其中双螺杆挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm，得到低金属粘结性的汽车尾翼专用材料。
实施例4 本发明低金属粘结性的汽车尾翼专用材料制备（四）
a）称取89Kg含80%丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、15%苯乙烯-马来酸酐共聚物、5%丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的高熔体强度ABS基体，3Kg三氟氯乙烯与乙烯共聚物，8Kg方解石型纳米级碳酸钙，加入混合搅拌机中混合。其中，所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物的重均分子量为150,000，马来酸酐含量为18%，玻璃化转变温度为130℃；所述的丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的重均分子量为200,000，甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为5%；所述的方解石型纳米级碳酸钙粒径70nm，酸碱度pH=9。
b）将步骤a）所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，其中双螺杆挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm，得到低金属粘结性的汽车尾翼专用材料。
实施例5 本发明低金属粘结性的汽车尾翼专用材料制备（五）
a）称取96Kg含80%丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、15%苯乙烯-马来酸酐共聚物、5%丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的高熔体强度ABS基体，0.5Kg聚偏氟乙烯，0.5Kg可熔性聚四氟乙烯，3Kg方解石型纳米级碳酸钙，加入混合搅拌机中混合。其中，所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物的重均分子量为100,000，马来酸酐含量为10%，玻璃化转变温度为120℃；所述的丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的重均分子量为100,000，甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为5%；所述的方解石型纳米级碳酸钙粒径200nm，酸碱度pH=8。
b）将步骤a）所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，其中双螺杆挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm，得到低金属粘结性的汽车尾翼专用材料。
实施例6 本发明低金属粘结性的汽车尾翼专用材料制备（六）
a）称取98Kg含45%丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、40%苯乙烯-马来酸酐共聚物、15%丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的高熔体强度ABS基体，1Kg聚偏氟乙烯，0.5Kg四氟乙烯与乙烯共聚物，0.5Kg偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物，2Kg方解石型纳米级碳酸钙，加入混合搅拌机中混合。其中，所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物的重均分子量为40,000，马来酸酐含量为5%，玻璃化转变温度为110℃；所述的丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的重均分子量为200,000，甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为15%；所述的方解石型纳米级碳酸钙粒径20nm，酸碱度pH=10。
b）将步骤a）所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，其中双螺杆挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm，得到低金属粘结性的汽车尾翼专用材料。
对比例1
称取100Kg含80%丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、15%苯乙烯-马来酸酐共聚物、5%丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的高熔体强度ABS基体，通过双螺杆挤出机造粒，其中双螺杆挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm，得到汽车尾翼专用材料。
对比例2
a）称取100Kg含80%丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、15%苯乙烯-马来酸酐共聚物、5%丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的高熔体强度ABS基体，1Kg聚偏氟乙烯，3Kg微米级碳酸钙，加入混合搅拌机中混合。其中，所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物的重均分子量为100,000，马来酸酐含量为10%，玻璃化转变温度为120℃；所述的丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的重均分子量为100,000，甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为5%；所述的微米级碳酸钙粒径0.25um。
b）将步骤a）所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，其中双螺杆挤出机的机筒温度为200～260℃，螺杆转速为200～600rpm，得到汽车尾翼专用材料。
实施例7 性能测试
对于以上根据实施例1-4和对比例1-2制备得到的汽车尾翼专用材料，按照同样的注塑条件制备测试样条，具体的物理性能检测项目如下：
拉伸强度：按照ASTM D 178来测量拉伸强度；
悬臂梁式缺口冲击强度：按照ASTM D256（1/8″缺口，23℃）来测量缺口冲击强度；
熔体流动速率：按照ASTM D1238（220℃，10Kg）来测量熔体流动速率；
热变形温度（HDT）：在1.82MPa的条件下，按照ASTM D648（1/4″，120℃/hr）来测量热变形温度；
螺杆清理时间：注塑完成后，拔出螺杆，记录清理螺杆表面粘结料的所需时间。
表1 实施例1-4和对比例1-2制备的汽车尾翼专用材料的性能对比
| 测试项目 | 测试标准 | 实施例 1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 拉伸强度 | ASTM D178 | 48 | 49 | 46 | 44 | 50 | 40 |
| 1/8″缺口冲击强度 | ASTM D256 | 300 | 340 | 280 | 280 | 320 | 170 |
| 熔体流动速率 | ASTM D1238 | 2.0 | 2.0 | 2.1 | 2.1 | 2.0 | 2.0 |
| 热变形温度 | ASTM D648 | 97 | 96 | 98 | 100 | 95 | 96 |
| 螺杆清理时间 | - | 9min | 10min | 8min | 5min | 30min | 8min |
通过表1的性能比较可以看出，添加含氟聚合物及纳米级碳酸钙后，强度略有下降，但材料的熔体强度变化不大，材料的热变形温度有所提高，螺杆清理时间大幅度下降，说明材料的金属粘结性能大幅度降低，材料基本不会粘附在金属表面，很容易清理干净，吹塑出来的制品表面更光洁，没有出现焦料、黑点、表面划痕及清机时间长等问题。而添加微米级碳酸钙的材料强度下降明显，可能会影响到最终制品的实际应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，如增加其它助剂（如加入润滑剂以改善加工性能），这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种低金属粘结性的汽车尾翼专用材料组合物，其特征在于，它包括如下重量份数的组分：
组分 重量份数
高熔体强度的ABS基体 89-98，
含氟聚合物 1-3，
碳酸钙 2-8；
所述的高熔体强度的ABS基体是由以下重量百分比的组分所组成的混合物：45%-80%丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、15%-40%苯乙烯-马来酸酐共聚物、5%-15%丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物；
所述的碳酸钙为方解石型纳米级碳酸钙；
所述的含氟聚合物为聚偏氟乙烯、四氟乙烯与乙烯共聚物、偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物、三氟氯乙烯与乙烯共聚物或可熔性聚四氟乙烯中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的汽车尾翼专用材料组合物，其特征在于，所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物的重均分子量为40,000-200,000，马来酸酐含量为5%-20%，玻璃化转变温度为110-150℃。
3.根据权利要求1所述的汽车尾翼专用材料组合物，其特征在于，所述的丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的重均分子量为10,000-200,000，甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量为5%-15%。
4.根据权利要求1所述的汽车尾翼专用材料组合物，其特征在于，所述的方解石型纳米级碳酸钙的形貌为立方体形，粒径20-200nm，比表面积20-40m2/g。
5.根据权利要求4所述的汽车尾翼专用材料组合物，其特征在于，所述的方解石型纳米级碳酸钙粒径为20-70nm。
6.根据权利要求5所述的汽车尾翼专用材料组合物，其特征在于，所述的方解石型纳米级碳酸钙表面经过脂肪酸表面处理，吸油值<35g Dop/100g CaCO3，酸碱度pH=8-10。
7.根据权利要求6所述的汽车尾翼专用材料组合物，其特征在于，所述的方解石型纳米级碳酸钙是采用CaO、H2O和CO2为主要原料的碳化法合成的。
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