CN105623233B - 一种耐磨耐刮擦的注塑级pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，其特征在于是由以下成分按重量比组成：PC为35‑75％，ABS为15‑60％，复配型相容剂为2‑5％，复配型增韧剂为1‑3％，润滑剂为1‑3％，抗氧剂为0.5‑1％，抗紫外线剂为0.5‑1％；所述的复配相容剂为聚烯烃弹性体POE和改性聚烯烃复配的界面相容剂，复配比例为1:1‑1:3，其中改性聚烯烃为马来酸酐接枝聚丙烯(PP‑g‑MAH)，接枝率为3‑5％；复配型增韧剂为热塑性橡胶、聚烯烃和改性纳米碳酸钙复配而成。本发明通过采用复配型相容剂极大的提高PC和ABS界面的相容性；通过采用复配型增韧剂大幅度提高合金材料的力学性能和耐磨、耐刮擦性能。本发明可广泛的应用于家具家电、通讯器材、电子行业等领域。

Description

一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高分子合金材料，更具体的说，涉及一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，是一种应用广泛的综合性能优良的聚合物，具有突出的抗冲击能力，并具有较高的耐热性和耐寒性，是近几年使用最为频繁的工程塑料之一，在光学、电子电气、汽车、建筑、办公设备、包装、远动器材、医疗保健等领域有着广泛的用途。ABS塑胶原料树脂(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料结构。

ABS和PC作为两种性能优异的工程塑料，两者工程塑料混合物PC/ABS合金料是由聚碳酸酯PC和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物ABS合金而成的热塑性塑胶，结合了两种材料优异的性能，ABS材料成型性和PC的机械性、冲击性能，可广泛的应用于合金家具家电、户外产品、通讯器材、电子行业等领域。

然而，目前ABS和PC共混料性能往往受限于ABS和PC较差的相容性；同时，PC/ABS合金耐刮擦性能并不佳。传统的增强PC/ABS合金相容性和耐刮擦性能的方式，是添加大量的有机填料和无机粒子填料。传统的有机填料往往价格较高，使得合金材料价格高起，限制合金材料的使用；而加入大量的无机粒子将进一步降低PC和ABS相的相容性，同时进一步降低PC/ABS的加工性能，限制了PC/ABS的应用。

发明内容

本发明要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料及其制备方法，通过采用复配型相容剂、复配型增韧剂和润滑剂填充改性注塑级PC/ABS合金材料，以提高材料的耐磨性、耐刮擦和耐冲击性能。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，其特征在于是由以下成分按重量比组成：PC为35-75％，ABS为15-60％，复配型相容剂为2-5％，复配型增韧剂为1-3％，润滑剂为1-3％，抗氧剂为0.5-1％，抗紫外线剂为0.5-1％；所述的复配相容剂为聚烯烃弹性体POE和改性聚烯烃复配的界面相容剂，复配比例为1:1-1:3，其中改性聚烯烃为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)，接枝率为3-5％；复配型增韧剂为热塑性橡胶、聚烯烃和改性纳米碳酸钙复配而成。

本发明的一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，通过复配型相容剂即聚烯烃弹性体POE和改性聚烯烃复配使用，极大的提高PC和ABS界面的相容性；采用热塑性橡胶、聚烯烃和改性纳米碳酸钙复配而成增韧剂，使用少量无机纳米粒子和热塑性橡胶、聚烯烃复合可以较好的增强增韧PC/ABS合金；复配增韧剂将纳米碳酸钙进行马来酸酐有机化改性，改性纳米碳酸钙与聚烯烃熔融接枝共混，在纳米碳酸钙表面包覆一层聚烯烃相，使得加入少量的改性纳米碳酸钙即可大幅度提高合金材料的力学性能和耐磨、耐刮擦性能；同时，本发明所采用的复配型相容剂、复配型增韧剂、润滑剂填充量较少且成本较低，在其改性作用下的PC/ABS合金具有良好的加工性能，可满足各式注塑件产品的使用。通过本发明制备的一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料及其制备方法，原材料成本低、生产成本低、工艺简单准；同时，合金材料还具有良好抗冲击性、耐刮擦性、耐冲击性能、加工成型性及具有高光泽等优点，成本低，可广泛的应用于家具家电、通讯器材、电子行业等领域。

作为本发明的改进，所述的润滑剂为低聚合的PBT，其聚合度为500-800，粘度为0.7-0.9。

本发明还要提供一种复配型增韧剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将纳米碳酸钙与水按照体积比1:3的比例搅拌混合，然后往混合溶液中加入纳米碳酸钙质量比2％-5％的马来酸酐，搅拌反应1-2h，然后沉淀、过滤、干燥即得改性纳米碳酸钙；

(2)将步骤(1)所得的改性纳米碳酸钙和聚烯烃按照质量比1:3-2:3的比例共混，共混物经单螺杆挤出机熔融共混，制得改性纳米碳酸钙和聚烯烃的混合物；

(3)将步骤(2)所得混合物与聚双烯烃类橡胶按照质量比1:1-:2:3的比例置于高速搅拌机中，搅拌2h，即得复配型增韧剂。

本发明还要提供一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1)依次将35-75wt％PC、15-60wt％ABS、2-5wt％复配型相容剂、1-3wt％复配型增韧剂、1-3wt％润滑剂PBT树脂、0.5-1wt％抗氧剂和0.5-1wt％抗紫外线剂放入高速混料机进行混料处理，混合搅拌3-10分钟；

2)然后将混合物放入双螺杆挤出机中，通过挤出机挤出、造粒风干即可得本发明的耐刮擦注塑级PC/ABS合金材料；双螺杆挤出机的螺杆转速为40-60r/min，进料段、混炼段、压缩计量段、机头和模头的温度分别为180-195℃、200-230℃、220-240℃、210-225℃和200-210℃；其中：

所述的复配相容剂为聚烯烃弹性体POE和改性聚烯烃复配的界面相容剂，复配比例为1:1-1:3，其中改性聚烯烃为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)，接枝率为3-5％；

所述的复配型增韧剂为热塑性橡胶、聚烯烃和改性纳米碳酸钙复配而成，并按以下步骤制备：

(1)将纳米碳酸钙与水按照体积比1:3的比例搅拌混合，然后往混合溶液中加入纳米碳酸钙质量比2％-5％的马来酸酐，搅拌反应1-2h，然后沉淀、过滤、干燥即得改性纳米碳酸钙；

(2)将步骤(1)所得的改性纳米碳酸钙和聚烯烃按照质量比1:3-2:3的比例共混，共混物经单螺杆挤出机熔融共混，制得改性纳米碳酸钙和聚烯烃的混合物；

(3)将步骤(2)所得混合物与聚双烯烃类橡胶按照质量比1:1-:2:3的比例置于高速搅拌机中，搅拌2h，即得复配型增韧剂。

具体实施方式

下面结合具体实施例对发明进一步说明，但发明的保护范围不限于此。

实施例1、一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，由以下成分按重量比组成，PC为45％，ABS为42％，复配型相容剂(聚烯烃弹性体POE和改性聚烯烃复配比例为1:1，马来酸酐接枝接枝率为3％)为5％，复配型增韧剂为3％，润滑剂(PBT，聚合度为600，粘度为0.7)为3％，抗氧剂为1％，抗紫外线剂为1％；并按以下步骤制备：

1)依次按比例将PC、ABS、复配型相容剂、复配型增韧剂、润滑剂PBT树脂、抗氧剂、抗紫外线剂放入高速混料机进行混料处理，混合搅拌5分钟；

2)然后将混合物放入双螺杆挤出机中，通过挤出机挤出、造粒风干即可得耐刮擦注塑级PC/ABS合金材料；双螺杆挤出机的螺杆转速未50r/min，进料段、混炼段、压缩计量段、机头、模头的温度分别为180℃、200℃、220℃、210℃和200℃；

其中，所述的复配型增韧剂按以下步骤制备：

步骤1，将纳米碳酸钙与水按照体积比1:3的比例搅拌混合，然后往混合溶液中加入纳米碳酸钙质量比2％的马来酸酐，搅拌反应1h，然后沉淀、过滤、干燥即得改性纳米碳酸钙；

步骤2：将步骤1所得的改性纳米碳酸钙和聚烯烃按照质量比1:3的比例共混，共混物经单螺杆挤出机熔融共混，制得改性纳米碳酸钙和聚烯烃的混合物；

步骤3：将步骤2所得混合物与聚双烯烃类橡胶按照质量比1:1的比例置于高速搅拌机中，搅拌2h，即得复配型增韧剂。

实施例2、一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，由以下成分按重量比组成，PC为75％，ABS为15％，复配型相容剂(聚烯烃弹性体POE和改性聚烯烃复配比例为1:3，马来酸酐接枝接枝率为5％)为4％，复配型增韧剂为2％，润滑剂(PBT,，聚合度为800，粘度为0.9)为3％，抗氧剂为0.5％，抗紫外线剂为0.5％，并按以下步骤制备；

1)依次按比例将PC、ABS、复配型相容剂、复配型增韧剂、润滑剂PBT树脂、抗氧剂、抗紫外线剂放入高速混料机进行混料处理，混合搅拌10分钟；

2)然后将混合物放入双螺杆挤出机中，通过挤出机挤出、造粒风干即可得耐刮擦注塑级PC/ABS合金材料及其制备方法；双螺杆挤出机的螺杆转速未60r/min，进料段、混炼段、压缩计量段、机头、模头的温度分别为195℃、230℃、240℃、225℃和210℃；

所述的复配型增韧剂按以下步骤制备：

步骤1，将纳米碳酸钙与水按照体积比1:3的比例搅拌混合，然后往混合溶液中加入纳米碳酸钙质量比5％的马来酸酐，搅拌反应1h，然后沉淀、过滤、干燥即得改性纳米碳酸钙；

步骤2：将步骤1所得的改性纳米碳酸钙和聚烯烃按照质量比2:3的比例共混，共混物经单螺杆挤出机熔融共混，制得改性纳米碳酸钙和聚烯烃的混合物；

步骤3：将步骤2所得混合物与聚双烯烃类橡胶按照质量比2:3的比例置于高速搅拌机中，搅拌2h，即得复配型增韧剂。

实施例3、一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，由以下成分按重量比组成，PC为35％，ABS为60％，复配型相容剂(聚烯烃弹性体POE和改性聚烯烃复配比例为1:2，马来酸酐接枝接枝率为4％)为2％，复配型增韧剂为1％，润滑剂(PBT,，聚合度为500，粘度为0.9)为1％，抗氧剂为0.5％，抗紫外线剂为0.5％，并按以下步骤制备：

1)依次将PC、ABS、复配型相容剂、复配型增韧剂、润滑剂PBT树脂、抗氧剂、抗紫外线剂放入高速混料机进行混料处理，混合搅拌5分钟；

2)然后将混合物放入双螺杆挤出机中，通过挤出机挤出、造粒风干即可得耐刮擦注塑级PC/ABS合金材料及其制备方法；双螺杆挤出机的螺杆转速未50r/min，进料段、混炼段、压缩计量段、机头、模头的温度分别为190℃、220℃、230℃、220℃和205℃；

所述的复配型增韧剂按以下步骤制备：

步骤1，将纳米碳酸钙与水按照体积比1:3的比例搅拌混合，然后往混合溶液中加入纳米碳酸钙质量比3％的马来酸酐，搅拌反应1h，然后沉淀、过滤、干燥即得改性纳米碳酸钙；

步骤2：将步骤1所得的改性纳米碳酸钙和聚烯烃按照质量比2:3的比例共混，共混物经单螺杆挤出机熔融共混，制得改性纳米碳酸钙和聚烯烃的混合物；

步骤3：将步骤2所得混合物与聚双烯烃类橡胶按照质量比2:3的比例置于高速搅拌机中，搅拌1.5h，即得复配型增韧剂。

对比实施例1、一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，由以下成分按重量比组成，PC为55％，ABS为40％，相容剂聚烯烃弹性体POE为3％，复配型增韧剂为1％，润滑剂(PBT，聚合度为600，粘度为0.85)为1％，抗氧剂为0.5％，抗紫外线剂为0.5％，并按以下步骤制备：

1)依次将PC、ABS、复配型相容剂、复配型增韧剂、润滑剂PBT树脂、抗氧剂、抗紫外线剂放入高速混料机进行混料处理，混合搅拌7分钟；

2)然后将混合物放入双螺杆挤出机中，通过挤出机挤出、造粒风干即可得耐刮擦注塑级PC/ABS合金材料及其制备方法；双螺杆挤出机的螺杆转速未55r/min，进料段、混炼段、压缩计量段、机头、模头的温度分别为192℃、225℃、235℃、215℃和208℃；

所述的复配型增韧剂按以下步骤制备：

步骤1，将纳米碳酸钙与水按照体积比1:3的比例搅拌混合，然后往混合溶液中加入纳米碳酸钙质量比4％的马来酸酐，搅拌反应1h，然后沉淀、过滤、干燥即得改性纳米碳酸钙；

步骤2：将步骤1所得的改性纳米碳酸钙和聚烯烃按照质量比2:3的比例共混，共混物经单螺杆挤出机熔融共混，制得改性纳米碳酸钙和聚烯烃的混合物；

步骤3：将步骤2所得混合物与聚双烯烃类橡胶按照质量比2:3的比例置于高速搅拌机中，搅拌1h，即得复配型增韧剂。

对比实施例2、一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，由以下成分按重量比组成，PC为50％，ABS为40％，相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为4％，复配型增韧剂为3％，润滑剂(PBT,，聚合度为650，粘度为0.84)为1.5％，抗氧剂为0.7％，抗紫外线剂为0.8％，并按以下步骤制备：

1)依次将PC、ABS、复配型相容剂、复配型增韧剂、润滑剂PBT树脂、抗氧剂、抗紫外线剂放入高速混料机进行混料处理，混合搅拌9分钟；

2)然后将混合物放入双螺杆挤出机中，通过挤出机挤出、造粒风干即可得耐刮擦注塑级PC/ABS合金材料及其制备方法；双螺杆挤出机的螺杆转速未48r/min，进料段、混炼段、压缩计量段、机头、模头的温度分别为185℃、210℃、225℃、218℃和204℃；

所述的复配型增韧剂按以下步骤制备：

步骤1，将纳米碳酸钙与水按照体积比1:3的比例搅拌混合，然后往混合溶液中加入纳米碳酸钙质量比3.5％的马来酸酐，搅拌反应1h，然后沉淀、过滤、干燥即得改性纳米碳酸钙；

步骤2：将步骤1所得的改性纳米碳酸钙和聚烯烃按照质量比2:3的比例共混，共混物经单螺杆挤出机熔融共混，制得改性纳米碳酸钙和聚烯烃的混合物；

步骤3：将步骤2所得混合物与聚双烯烃类橡胶按照质量比1:1的比例置于高速搅拌机中，搅拌1h，即得复配型增韧剂。

对比实施例3、一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，由以下成分按重量比组成，PC为70％，ABS为22％，复配型相容剂(聚烯烃弹性体POE和改性聚烯烃复配比例为2:3)为4％，增韧剂纳米碳酸钙为2％，润滑剂(PBT,，聚合度为720，粘度为0.75)为1％，抗氧剂为0.5％，抗紫外线剂为0.5％，并按以下步骤制备：

1)依次将PC、ABS、复配型相容剂、复配型增韧剂、润滑剂PBT树脂、抗氧剂、抗紫外线剂放入高速混料机进行混料处理，混合搅拌9分钟；

2)然后将混合物放入双螺杆挤出机中，通过挤出机挤出、造粒风干即可得耐刮擦注塑级PC/ABS合金材料及其制备方法；双螺杆挤出机的螺杆转速未45r/min，进料段、混炼段、压缩计量段、机头、模头的温度分别为182℃、208℃、225℃、212℃和202℃。

对比实施例4、一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，由以下成分按重量比组成，PC为65％，ABS为28％，复配型相容剂(聚烯烃弹性体POE和改性聚烯烃复配比例为2:3)为2％，增韧剂聚双烯烃类橡胶为2.5％，润滑剂(PBT,，聚合度为570，粘度为0.78)为1％，抗氧剂为0.6％，抗紫外线剂为0.9％，并按以下步骤制备：

1)依次将PC、ABS、复配型相容剂、复配型增韧剂、润滑剂PBT树脂、抗氧剂、抗紫外线剂放入高速混料机进行混料处理，混合搅拌4分钟；

2)然后将混合物放入双螺杆挤出机中，通过挤出机挤出、造粒风干即可得耐刮擦注塑级PC/ABS合金材料及其制备方法；双螺杆挤出机的螺杆转速未55r/min，进料段、混炼段、压缩计量段、机头、模头的温度分别为182℃、210℃、231℃、222℃和205℃。

将上述各实施例制得的原料经充分干燥后使用注塑机注塑成标准样条，进行力学性能测试和耐刮擦性能测试，详细性能见表1。

耐刮擦性能测试方法为划伤测试仪评价划伤程度。用一把机械驱动的刮刀在合金塑料表面刮出一个段状图形。每个刮刀在一个方向上只刮一次。然后利用一个色度计测得未刮伤表面相比的颜色偏差△E。

表1各实施例中测试数据对比

从表1可见，对比实施例1和2采用了单一的相容剂，对比实施例3和4采用了单一的增韧剂，其余部分的组分与本发明相同。样条的拉伸强度、耐冲击强度、弯曲强度和耐刮擦性能较差。而本发明采用了复配型相容剂和复配型增韧剂，其样条的力学性能和耐磨、耐刮擦性能均比对比样条高得多。

应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，其特征在于是由以下成分按重量比组成：PC为35-75％，ABS为15-60％，复配型相容剂为2-5％，复配型增韧剂为1-3％，润滑剂为1-3％，抗氧剂为0.5-1％，抗紫外线剂为0.5-1％；所述的复配相容剂为聚烯烃弹性体POE和改性聚烯烃复配的界面相容剂，复配比例为1:1-1:3，其中改性聚烯烃为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)，接枝率为3-5％；复配型增韧剂为热塑性橡胶、聚烯烃和改性纳米碳酸钙复配而成。

2.如权利要求1所述的一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料，其特征在于所述的润滑剂为低聚合的PBT，其聚合度为500-800，粘度为0.7-0.9。

3.一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1)依次将35-75wt％PC、15-60wt％ABS、2-5wt％复配型相容剂、1-3wt％复配型增韧剂、1-3wt％润滑剂PBT树脂、0.5-1wt％抗氧剂和0.5-1wt％抗紫外线剂放入高速混料机进行混料处理，混合搅拌3-10分钟；

2)然后将混合物放入双螺杆挤出机中，通过挤出机挤出、造粒风干即可得耐刮擦注塑级PC/ABS合金材料；双螺杆挤出机的螺杆转速为40-60r/min，进料段、混炼段、压缩计量段、机头和模头的温度分别为180-195℃、200-230℃、220-240℃、210-225℃和200-210℃；其中：

所述的复配相容剂为聚烯烃弹性体POE和改性聚烯烃复配的界面相容剂，复配比例为1:1-1:3，其中改性聚烯烃为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)，接枝率为3-5％；

所述的复配型增韧剂为热塑性橡胶、聚烯烃和改性纳米碳酸钙复配而成。

4.如权利要求3所述的一种耐磨耐刮擦的注塑级PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于所述的复配增韧剂按以下步骤制备：

(1)将纳米碳酸钙与水按照体积比1:3的比例搅拌混合，然后往混合溶液中加入纳米碳酸钙质量比2％-5％的马来酸酐，搅拌反应1-2h，然后沉淀、过滤、干燥即得改性纳米碳酸钙；

(2)将步骤(1)所得的改性纳米碳酸钙和聚烯烃按照质量比1:3-2:3的比例共混，共混物经单螺杆挤出机熔融共混，制得改性纳米碳酸钙和聚烯烃的混合物；

(3)将步骤(2)所得混合物与聚双烯烃类橡胶按照质量比1:1-:2:3的比例置于高速搅拌机中，搅拌2h，即得复配型增韧剂。