CN105153671B - 一种低温韧性优异的pc/asa合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料及其制备方法，所述的合金材料包括PC树脂35～75份，ASA树脂20～60份，PE树脂5～15份，相容剂1～3份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂0.1～1份，该合金材料通过先按重量比例称取各原料组分，将其置入混合搅拌机内充分混合后，再送入双螺杆挤出机中熔融、挤出、拉条、冷却、造粒，即制得低温韧性优异的PC/ASA合金材料。与现有技术相比，本发明具有低温韧性优异、成本低、易于工业化生产等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金材料及其制备方法，尤其是涉及一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料及其制备方法。
背景技术
PC(聚碳酸酯)材料具有优异的力学性能，而ASA(丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯)具有优异的耐光照及加工性能，PC/ASA合金材料兼顾了二者的优点，在汽车、电子等领域有着广泛的应用，尤其是近几年汽车消费市场火爆，以及汽车轻量化、以塑代钢的趋势下，使得PC/ASA合金材料在汽车领域的用量越来越多。
相比于PC/ABS合金材料，PC/ASA合金材料具有更加优异的耐光照性，在某些对光照要求较高的部件，如车内后视镜，PC/ABS的耐光照性常不能满足车厂要求，经常会考虑选择PC/ASA。但是相比于ABS，ASA有一个明显的缺点，就是其低温韧性远比ABS低，一定程度上限制了PC/ASA的使用。因此，研究如何提高PC/ASA合金材料的低温韧性对其在汽车领域的应用具有现实而重要的意义。
中国专利201310398689.3公开了一种改善了硬度和耐寒性能的PC/ASA组合物，按重量份数计其组成如下：80份的聚碳酸酯，10份的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯，1～20份的增韧剂，1～10份的耐寒剂，1～10份的阻燃剂，1～10份的流动剂，所述增韧剂选自乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物、乙烯丙烯共聚物及苯乙烯丁二烯共聚物中的至少一种。该专利增韧剂与PC/ASA材料相容性差，一定程度上降低了其对PC/ASA的增韧和耐寒作用，使得其低温韧性提升幅度不大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，包括以下重量份数的组分：
所述的PC树脂的分子量为17000～30000g/mol，玻璃化温度为140～150℃。
所述的ASA树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯组成的接枝共聚物，其中，丙烯酸丁酯的含量为15～55wt％。
所述的PE树脂的选自LDPE、HDPE或LLDPE中的一种或几种的混合，PE树脂在一定范围内能有效的增加PC/ASA的低温韧性，添加量过低会导致达不到增加低温韧性的目的，过高则难以与PC/ASA相容。
所述的相容剂选自LDPE-g-GMA共聚物、HDPE-g-GMA共聚物或LLDPE-g-GMA共聚物中的一种或几种的混合，相容剂能有效的提高PE树脂与PC/ASA的相容性，相容剂用量过少则增容效果不明显，相容剂用量过大，增容作用提高也不明显。
所述的抗氧剂选自二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种的混合。
所述的润滑剂选自液体石蜡、固体石蜡、硅烷聚合物、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺或N，N-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合。
一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取PC树脂35～75份、ASA树脂20～60份、PE树脂5～15份、相容剂1～3份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份，加入混合搅拌机中进行混合，得到混合料；
(2)将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒。
步骤(1)中的混合搅拌时间为10～20min。
步骤(2)中双螺杆挤出机的温度为230～270℃，螺杆转速为300～600rpm，螺杆长径比为44:1。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)低温韧性优异：本发明通过加入PE树脂，并加入相容剂，对PC/ASA合金材料的低温韧性做出改善，PE树脂能显著提升PC/ASA合金材料的低温韧性，但是PE与PC/ASA的相容性较差，直接加入会明显降低PC/ASA的基本物性，所以同时引入了相容剂，相容剂为PE与GMA官能团的接枝共聚物，GMA官能团能与PC/ASA中的PC端羟基反应，有效提高了PE与PC/ASA的相容性，而相容剂本身又不会与其他原料组分产生不利影响，从而在保证PC/ASA合金材料基本物性的基础上，大大提高了PC/ASA合金材料的低温韧性；
(2)成本低廉：本发明所采用的PE树脂、相容剂等原料助剂来源广泛，价格低廉，从而有效的降低了所生产的PC/ASA合金材料的成本；
(3)本发明的PC/ASA合金材料可将原料混合后就可直接投入双螺杆挤出机中制备得到，方法简单，易于工业化生产。
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。
实施例1
一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，包括以下重量份数的组分：PC树脂75份、ASA树脂20份、HDPE树脂5份、HDPE-g-GMA 1份、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]0.2份、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.2份、硬脂酸钙0.2份。
其制备方法如下：
(a)称取：PC树脂75份、ASA树脂20份、HDPE树脂5份、HDPE-g-GMA1份、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]0.2份、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.2份、硬脂酸钙0.2份，加入混合搅拌机中混合10min，得到混合料；
(b)将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒，即制得低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其中，双螺杆挤出机的温度为250℃，螺杆转速为450rpm，螺杆长径比为44:1。
对比例1
一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，包括以下重量份数的组分：PC树脂80份、ASA树脂20份、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]0.2份、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.2份、硬脂酸钙0.2份。
其制备方法如下：
(a)称取PC树脂80份、ASA树脂20份、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]0.2份、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.2份、硬脂酸钙0.2份，加入混合搅拌机中混合10min，得到混合料；
(b)将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒，即制得低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其中，双螺杆挤出机的温度为250℃，螺杆转速为450rpm，螺杆长径比为44:1。
将上述实施例1与对比例1制备的PC/ASA合金材料注塑成冲击样条，按照ISO 179方法进行低温冲击强度的试验,试验温度-30℃，结果见表1。
表1低温冲击强度
| 试验项目 | 试验方法 | 试验条件 | 单位 | 实施例1 | 对比例1 |
| 冲击强度 | ISO 179 | -30℃ | KJ/m2 | 27 | 14 |
实施例2
一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，包括以下重量份数的组分：PC树脂35份、ASA树脂60份、LDPE树脂5份、LDPE-g-GMA 0.5份、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05份、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯0.05份、硬脂酸锌0.1份。
其制备方法如下：
(a)称取PC树脂35份、ASA树脂60份、LDPE树脂5份、LDPE-g-GMA0.5份、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05份、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯0.05份、硬脂酸锌0.1份，加入混合搅拌机中混合15min，得到混合料；
(b)将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒，即制得低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其中，双螺杆挤出机的温度为230℃，螺杆转速为600rpm，螺杆长径比为44:1。
实施例3
一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，包括以下重量份数的组分：PC树脂60份、ASA树脂25份、LLDPE树脂15份、LLDPE-g-GMA 3份、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.5份、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.5份、脂肪酸酰胺1份。
其制备方法如下：
(a)称取PC树脂60份、ASA树脂25份、LLDPE树脂15份、LLDPE-g-GMA3份、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.5份、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.5份、脂肪酸酰胺1份，加入混合搅拌机中混合20min，得到混合料；
(b)将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒，即制得低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其中，双螺杆挤出机的温度为270℃，螺杆转速为300rpm，螺杆长径比为44:1。
实施例4
一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，包括以下重量份数的组分：PC树脂50份、ASA树脂40份、LDPE树脂10份、LDPE-g-GMA 2份、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2份、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.2份、硬脂酸酰胺0.5份。
其制备方法如下：
(a)称取PC树脂50份、ASA树脂40份、LDPE树脂10份、LDPE-g-GMA 2份、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2份、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.2份、硬脂酸酰胺0.5份，加入混合搅拌机中混合20min，得到混合料；
(b)将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒，即制得低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其中，双螺杆挤出机的温度为240℃，螺杆转速为400rpm，螺杆长径比为44:1。
将上述实施例2～4制备的PC/ASA合金材料注塑成冲击样条，按照ISO 179方法进行低温冲击强度的试验,试验温度-30℃，结果见表2。
表2低温冲击强度
| 试验项目 | 试验方法 | 试验条件 | 单位 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 冲击强度 | ISO 179 | -30℃ | KJ/m2 | 16 | 40 | 33 |
实施例2中的冲击强度与对比例1中的基本没有差距，这是由于实施例2中相容剂添加量较少，使得PE树脂没有很好的与PC/ASA相结合，从而导致得到PC/ASA合金材料的整体的结合度较差，机械性能也变差。
实施例5
一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，通过以下方法制备而成：
(a)按重量份数称取PC树脂45份，ASA树脂30份，HDPE树脂5，LDPE树脂5份，LLDPE树脂5份，LDPE-g-GMA共聚物1份，HDPE-g-GMA共聚物1份，LLDPE-g-GMA共聚物1份，二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]0.1份，液体石蜡0.1份，固体石蜡0.1份，其中，PC树脂的分子量为17000g/mol，玻璃化温度为140℃，ASA树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯组成的接枝共聚物，其中丙烯酸丁酯的含量为15wt％，加入混合搅拌机中混合20min，得到混合料；
(b)将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒，即制得低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其中，双螺杆挤出机的温度为260℃，螺杆转速为500rpm，螺杆长径比为44:1。
实施例6
一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，通过以下方法制备而成：
(a)按重量份数称取PC树脂55份，ASA树脂40份，LDPE树脂5份，，HDPE树脂5份，LDPE-g-GMA共聚物1份，HDPE-g-GMA共聚物1份，四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯1份，硅烷聚合物0.5份，脂肪酸盐0.5份，其中，PC树脂的分子量为30000g/mol，玻璃化温度为150℃，ASA树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯组成的接枝共聚物，其中丙烯酸丁酯的含量为55wt％，加入混合搅拌机中混合15min，得到混合料；
(b)将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒，即制得低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其中，双螺杆挤出机的温度为250℃，螺杆转速为450rpm，螺杆长径比为44:1。
实施例7
一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，通过以下方法制备而成：
(a)按重量份数称取PC树脂65份，ASA树脂50份，HDPE树脂6份，LLDPE树脂6份，HDPE-g-GMA共聚物1份，LLDPE-g-GMA共聚物1份，双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯0.3份，甲撑双硬脂酸酰胺0.15份，N，N-乙撑双硬脂酸酰胺0.15份，其中，PC树脂的分子量为20000g/mol，玻璃化温度为145℃，ASA树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯组成的接枝共聚物，其中丙烯酸丁酯的含量为35wt％，加入混合搅拌机中混合18min，得到混合料；
(b)将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒，即制得低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其中，双螺杆挤出机的温度为250℃，螺杆转速为450rpm，螺杆长径比为44:1。
实施例8
一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，通过以下方法制备而成：
(a)按重量份数称取PC树脂35份，ASA树脂60份，LDPE树脂5份，LDPE-g-GMA共聚物1份，四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05份，双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯0.05份，硬脂酸锌0.1份，其中，PC树脂的分子量为25000g/mol，玻璃化温度为144℃，ASA树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯组成的接枝共聚物，其中丙烯酸丁酯的含量为25wt％，加入混合搅拌机中混合15min，得到混合料；
(b)将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒，即制得低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其中，双螺杆挤出机的温度为250℃，螺杆转速为450rpm，螺杆长径比为44:1。
将上述实施例5～8制备的PC/ASA合金材料注塑成冲击样条，按照ISO 179方法进行低温冲击强度的试验,试验温度-30℃，结果见表3。
表3低温冲击强度
综上所述，本发明的方法简单易行，PE具有优异的低温韧性，但是PE与PC/ASA的相容性很差，相容剂的引入改善了PE与PC/ASA的相容性，在保证基本物性的基础上，提高了PC/ASA合金材料的低温韧性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
PC树脂 35～75份，
ASA树脂 20～60份，
PE树脂 5～15份，
相容剂 1～3份，
抗氧剂 0.1～1份，
润滑剂 0.1～1份；
所述的PC树脂的分子量为17000~30000g/mol，玻璃化温度为140～150℃；所述的ASA树脂为丙烯腈−苯乙烯−丙烯酸丁酯组成的接枝共聚物，其中，丙烯酸丁酯的含量为15～55wt%；
所述的相容剂选自LDPE-g-GMA共聚物、HDPE-g-GMA共聚物或LLDPE-g-GMA共聚物中的一种或几种的混合；所述的PE树脂选自LDPE、HDPE或LLDPE中的一种或几种的混合。
2.根据权利要求1所述的一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其特征在于，所述的抗氧剂选自二缩三乙二醇双[β− (3−叔丁基−4−羟基−5−甲基苯基)丙酸酯]、四[β−(3，5−二叔丁基4−羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4−二叔丁基苯基)亚磷酸酯或双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料，其特征在于，所述的润滑剂选自液体石蜡、固体石蜡、硅烷聚合物、脂肪酸盐或脂肪酸酰胺中的一种或几种的混合。
4.一种如权利要求1~3任一所述的低温韧性优异的PC/ASA合金材料的 制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份数称取PC树脂35～75份、ASA树脂20～60份、PE树脂5～15份、相容剂1～3份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份，加入混合搅拌机中进行混合，得到混合料；
（2）将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、冷却、切粒。
5.根据权利要求4所述的一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中混合搅拌机的混合时间为10~20min。
6.根据权利要求4所述的一种低温韧性优异的PC/ASA合金材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中双螺杆挤出机的温度为230~270℃，螺杆转速为300~600rpm，螺杆长径比为44:1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |