CN106317824B - 一种高光耐磨pc-abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高光耐磨PC‑ABS合金材料，按重量份数计算，包括：PC树脂40～90份；ABS树脂10～60份；PA树脂1～10份；耐磨剂1～5份；相容剂1～5份；抗氧剂0.1～1份和润滑剂0.1～1份。本发明公开的PC‑ABS合金材料的制备方法，通过加入耐磨剂，并在PA树脂熔融状态通入高压惰性气体，从而促进了PC与PA的相容性，使得PC‑ABS体系更好的流动性，保证其获得更高光泽度；同时促进了耐磨剂在PC‑ABS体系中的分散，进一步提高了PC‑ABS合金材料的耐磨性。

Description

一种高光耐磨PC-ABS合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料的技术领域，尤其涉及一种高光耐磨PC-ABS合金材料及其制备方法。

背景技术

PC-ABS合金材料是由聚碳酸酯(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)混炼而成的改性塑料，这种改性塑料比单纯的PC和ABS性能更好，一方面可以提高ABS的耐热性能和拉伸强度，另一方面可以降低PC的熔体粘度，改善加工性能，使之可用于成型大面积及复杂的制品，同时降低制品的内应力，提高耐低温冲击性能。因此，PC-ABS合金材料已在通讯电子、家用电器以及汽车行业等领域得到广泛的应用，尤其是高光PC-ABS合金材料，在高端出口的液晶电视外壳、音箱外壳和办公设备等方面应用非常普遍。

同时人们对于产品的外观有美观、耐磨等方面的要求，但是在PC-ABS合金材料实际使用过程中，会出现表面光泽度较低、耐磨性较差的问题。为此，通常需要进行二次加工，如电镀、喷漆等，来满足以上要求。但二次加工不仅会带来成本的提高，更会引起环境的污染。

目前，随着环保意识的提高，以及各种环保法规指令的出台，人们致力于开发免喷涂的高光材料。但PC-ABS合金材料本色耐磨性较差，限制了其在汽车、家电、电子等领域内的应用，因此，开发高光耐磨PC-ABS合金材料具有现实而重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处，提供一种高光耐磨PC-ABS合金材料及其制备方法，制备过程简便，生产成本低廉，所制备出来的PC-ABS合金材料的其他性能得到保证前提下，显著提高其耐磨性和光泽度，节能环保。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高光耐磨PC-ABS合金材料，按重量份数计算，包括：PC树脂40～90份；ABS树脂10～60份；PA树脂1～10份；耐磨剂1～5份；相容剂1～5份；抗氧剂0.1～1份和润滑剂0.1～1份。应当说明，本发明通过添加PA树脂增加PC-ABS合金材料的耐冲击、耐化学品、良好流动性和耐热性，其他组分均为公知的PC-ABS合金材料配方的原料，这里不再详细说明。

进一步地说明，所述的PC树脂为芳香族聚碳酸酯，重均分子量为15000～30000，其玻璃化温度为140-150℃，所述芳香族聚碳酸酯具有力学性能好，尺寸稳定，化学稳定性和热稳定性较好的特点。

所述的ABS树脂为丙烯腈—丁二烯—苯乙烯组成的接枝共聚物，重均分子量为100000～180000；其中丁二烯的重量百分比含量为10-55％，丙烯腈重量百分比含量为15-32％，苯乙烯重量百分比含量为30-70％。该ABS树脂具有强度高、韧性好和易于加工成型特点。

将上述PC树脂和ABS树脂两者共混后，其一可以提高ABS的耐热性、冲击和拉伸强度，其二可以降低聚碳酸酯熔体粘度，改善加工性能，降低了PC缺口敏感性，改善了PC应力开裂状况，降低了生产成本。

进一步地说明，所述的PA树脂为PA6和PA66中的一种或两种，其特性粘数为1.3-3.0。PA6的化学物理特性和PA66很相似，PA6的熔点较低，工艺温度范围很宽，其抗冲击性和抗溶解性比PA66要好,但两者均具有良好的耐磨性、自润滑性和耐溶剂性，此为常见物质，不再累赘详述。

进一步地说明，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或聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐的一种。此类物质带有活性官能团的一种嵌段共聚物，加入上述的物质作为相容剂，能提高PC与ABS之间的相容性。

进一步地说明，所述的耐磨剂为纳米石墨粉。纳米石墨通过特殊工艺方法制备，纯度高，粒度小均匀，表面活性高，可以充分地应用树脂中，经过表面处理的纳米石墨，可以很好的解决分散性问题，克服纳米粉体团聚现象，采用上述纳米石墨粉作为耐磨剂，提高PC-ABS合金材料的耐磨度。

进一步地说明，所述的抗氧剂为二缩三乙二醇双、丙酸正十八碳醇酯和亚磷酸酯中的一种或几种，所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯和乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种；上述物质均有抗氧化和润滑的效果，这些物质较为常见，它们的性能作用和选用这里不做详细展开说明。

一种制备高光耐磨PC-ABS合金材料的方法，包括如下步骤：

(1)将PC树脂、ABS树脂、耐磨剂、相容剂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；

(2)将步骤(1)的混合物从挤出机的主喂料口喂入；

(3)将PA树脂熔融后通入高压惰性气体，从挤出机侧喂口喂入，共混造粒，即得到高光耐磨PC-ABS合金材料。

与现有技术相比，中国专利CN 201510014998.5公开了一种高光高冲击耐磨PC-ABS合金及其制备方法，该专利本发明通过溶液接枝法制备PBT/PEG嵌段共聚物、MMA、St和AN的接枝共聚物PBT/PEG‐g‐MSA；通过表面包覆改性法制备稀土表面处理的HGB；然后将PC、ABS、PBT/PEG‐g‐MSA、表面处理的HGB、硅酮粉和其他助剂熔融共混挤出得到PC-ABS合金，该过程制备工序繁琐，成本昂贵。然而本发明所提供的该种PC-ABS合金材料的制备方法简单易行，通过把在PA熔体中通入高压惰性气体，与在挤出机内的各原料进行共混造粒，便可得到所需的PC-ABS合金材料。

进一步地说明，所述的挤出机为双螺杆挤出机，所述的挤出机的机筒温度为220-270℃，螺杆转速为300-600rpm。选用双螺杆挤出机，在相同的挤出量下，物料在双螺杆挤出机中停留时间短，因此双螺杆挤出机适合加工热敏性物料，还具有比功率消耗低，排气性能好等优点。所述双螺杆挤出机的温度对于原料颗粒的质量非常关键；若温度太高会导致粒子发黄，温度太低会影响生产速率与产品质量。由此选择所述的挤出机的机筒温度为220-270℃，螺杆转速为300-600rpm，利于提高混合效率和挤出产品的质量。

进一步地说明，所述的高压惰性气体为二氧化碳、氮气、氩气中的一种或几种。二氧化碳和氮气在常温下很稳定，没有特殊的条件下难以发生反应，氩气属于目前工业上应用很广的稀有气体，其性质十分不活泼，既不能燃烧也不阻燃；采用上述的气体作为本发明的高压惰性气体，成本低廉，原料易得，它们具有极低的表面张力，以利于促进了PC与PA的相容性。

进一步地说明，所述的高压惰性气体温度超过40℃，压力≥7.4Mpa。优选的压力为7.4-20MPa。惰性气体温度太低，不利于它在挤出机内的扩散，选择此气体压力避免气体发生液化，造成难以以气体的形式进行扩散。

本发明所提供的PC-ABS合金材料的制备方法简单易行，由于PA树脂本身具有良好的流动性与耐磨性，通过在PA熔体中通入高压惰性气体，侧喂入挤出机中时高压惰性气体扩散过程中促进了PC与PA的相容性，赋予PC-ABS体系更好的流动性以及耐磨性，保证其获得更高光泽的表面状态；同时由于高压惰性气体具有极低的表面张力，在降低体系黏度的情况下，促进了耐磨剂在PC-ABS体系中的分散，进一步提高了PC-ABS合金材料的耐磨性，从而通过该方法即可制备得高光泽度、耐磨性好的PC-ABS合金材料，材料免喷涂，绿色环保，适合高分子材料的生产市场需求。

具体实施方式

下面通过一些具体实施例来对本发明方案进行详细说明。本领域技术人员应当理解，下列实施为优选实施例，其仅对本发明方案进行解释说明，而且其中可能会有对公知技术的适当省略，本领域技术人员应结合公知技术与实施例的说明，对本发明进行理解。

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

以下各实施例和对比例中PC选用韩国LG-DOW的PC201-22；ABS选用高桥石化的ABS3513；PA树脂选用日本东丽低粘度尼龙PA CM1007；耐磨剂选用青岛华泰的纳米石墨粉；相容剂选用上海日之升的SAG-002，GMA含量为2％；抗氧剂为Ciba公司的抗氧剂1076和抗氧剂168，其重量比为1：1；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸(即润滑剂PETS)。

实施例1：

一种制备高光耐磨PC-ABS合金材料的方法，包括如下步骤：

(1)称取各组分：PC树脂65份、ABS树脂30份、耐磨剂5份、相容剂3份、抗氧剂10760.1份、抗氧剂168 0.1份和润滑剂PETS 0.1份。

(2)将上述原材料从主喂料口喂入，通入氮气，从挤出机侧喂料口喂入，气体温度为40℃，气体压力为8MPa，在200～280℃下熔融挤出，即得到PC-ABS合金材料产品，螺杆挤出机转速为500rpm，挤出机压力为2MPa。

实施例2：

一种制备高光耐磨PC-ABS合金材料的方法，包括如下步骤：

(1)称取各组分：PC树脂50份、ABS树脂35份、耐磨剂5份、相容剂3份、抗氧剂10760.1份、抗氧剂168 0.1份和润滑剂PETS 0.1份。

(2)将上述原材料从主喂料口喂入，将5份PA树脂熔融后通入氮气，从挤出机侧喂料口喂入，气体温度为70℃，气体压力为10MPa，在200～280℃下熔融挤出，即得到PC-ABS合金材料产品，螺杆挤出机转速为500rpm，挤出机压力为2MPa。

实施例3：

一种制备高光耐磨PC-ABS合金材料的方法，包括如下步骤：

(1)称取各组分：PC树脂50份、ABS树脂35份、耐磨剂5份、相容剂3份、抗氧剂10760.1份、抗氧剂168 0.1份和润滑剂PETS 0.1份。

(2)将上述原材料从主喂料口喂入，将10份PA树脂熔融后通入氮气，从挤出机侧喂料口喂入，气体温度为100℃，气体压力为15MPa，在200～280℃下熔融挤出，即得到PC-ABS合金材料产品，螺杆挤出机转速为500rpm，挤出机压力为2MPa。

实施例4：

一种制备高光耐磨PC-ABS合金材料的方法，包括如下步骤：

(1)称取各组分：PC树脂70份、ABS树脂10份、耐磨剂3份、相容剂4份、抗氧剂10760.1份、抗氧剂168 0.1份和润滑剂PETS 0.1份。

(2)将上述原材料从主喂料口喂入，将5份PA树脂熔融后通入氮气，从挤出机侧喂料口喂入，气体温度为40℃，气体压力为8MPa，在200～280℃下熔融挤出，即得到PC-ABS合金材料产品，螺杆挤出机转速为500rpm，挤出机压力为2MPa。

对比实施例1：

一种制备高光耐磨PC-ABS合金材料的方法，包括如下步骤：

(1)称取各组分：PC树脂60份、ABS树脂40份、相容剂1份、抗氧剂1076 0.1份、抗氧剂168 0.1份和润滑剂PETS 0.1份。

(2)将上述原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，即得到PC-ABS合金材料产品，螺杆挤出机转速为500rpm，挤出机压力为2MPa。

注：该产品为没有添加耐磨剂和PA树脂，没有通入高压惰性气体。

对比实施例2：

一种制备高光耐磨PC-ABS合金材料的方法，包括如下步骤：

(1)称取各组分：PC树脂65份、ABS树脂30份、PA树脂5份、相容剂3份、抗氧剂10760.1份、抗氧剂168 0.1份和润滑剂PETS 0.1份。

(2)将上述原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，即得到PC-ABS合金材料产品，螺杆挤出机转速为500rpm，挤出机压力为2MPa。

注：该产品为没有添加耐磨剂，没有通入高压惰性气体。

针对各实施例和对比例制备的PC-ABS合金材料进行物理性能测试，将上述的各对比例及实施例所制备的高光耐磨PC-ABS合金材料注塑成尺寸为140×90×3mm的样板，分别测试其耐磨性能和光泽性能,可见表1:

(1)耐磨性能表现形式主要由耐刮—表面等级和耐刮—刮痕百分比来体现，它们可以由FLTM BO162-01试验获得数据，

注：耐刮—表面等级为视觉平局样品表面复核等级，其中1级是表面没有明显刮痕，5级是表面严重刮痕，以此类推，仪器评估外力产生的刮痕百分比；

(2)光泽性能表现形式主要由60°光泽值和流动长来体现，60°光泽值可由表面光泽测试按ASTM D2457，采用加德纳光泽计于样板表面进行测试，记录60°光泽值，光泽单位为GU，其中标准黑色玻璃瓶光泽水平为100GU；流动长测试，通过注塑成阿基米德螺旋线进行对比，其单位为mm。

表1：各实施例和对比实施例的性能比较表

由表1果可知:

(1)通过实施例1-4以看出，在其他组分的量一定时，PA树脂和耐磨剂的添加量越大，PC-ABS合金材料的表面等级越高、刮痕百分比越小，60°光泽值越大、流动长也越大，表明其耐磨性越强，光泽度越高；实施例3具有优异的高光耐磨性能，为最优选实施方案；

(2)通过对比实施例1和2对比可以看出，不添加PA树脂和耐磨剂并没有通入高压惰性气体，或者不添加耐磨剂并没有通入高压惰性气体，其所制备的PC-ABS合金材料的表面等级和刮痕百分比的数值均较高，60°光泽值和流动长的数值均较小，表明其耐磨性较差，光泽度较低；

(2)通过对比实施例1-2与实施例1-2对比可以看出，添加PA树脂和耐磨剂并通入高压惰性气体，所制备出来的PC-ABS合金材料的各性能均比未添加或添加PA树脂、耐磨剂和高压惰性气体其中之一所得产品要优越，耐磨性强，光泽度高。

综上所述，在基础组成中，通过添加耐磨剂，同时添加PA树脂在其熔体中通入高压惰性气体，促进了PC与PA的相容性，提高PC-ABS体系更好的流动性以及耐磨性，保证其获得更高光泽的表面状态。而且促进了耐磨剂在PC-ABS体系中的分散，进一步提高了PC-ABS合金材料的耐磨性。通过本发明的制备方法制备得高光泽度、耐磨性好的PC-ABS合金材料，绿色环保，市场前景可观。

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 (4)

1.一种高光耐磨PC-ABS合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将PC树脂、ABS树脂、耐磨剂、相容剂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合；

(2)将步骤(1)的混合物从挤出机的主喂料口喂入；

(3)将PA树脂熔融后通入高压惰性气体，从挤出机侧喂口喂入，共混造粒，即得到高光耐磨PC-ABS合金材料；

所述高压惰性气体温度超过40℃，压力≥7.4Mpa；

按重量份数计算，包括：PC树脂40～90份；ABS树脂10～60份；PA树脂1～10份；耐磨剂1～5份；相容剂1～5份；抗氧剂0.1～1份和润滑剂0.1～1份；

所述PC树脂为芳香族聚碳酸酯，重均分子量为15000～30000，其玻璃化温度为140～150℃；

所述ABS树脂为丙烯腈—丁二烯—苯乙烯组成的接枝共聚物，重均分子量为100000～180000，其中丁二烯的重量百分比含量为10～55％，丙烯腈重量百分比含量为15～32％，苯乙烯重量百分比含量为30～70％；

所述PA树脂为PA6和PA66中的一种或两种，其特性粘数为1.3-3.0；

所述耐磨剂为纳米石墨粉；

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或聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐的一种。

2.根据权利要求1所述的高光耐磨PC-ABS合金材料的制备方法，其特征在于，所述的抗氧剂为二缩三乙二醇双丙酸正十八碳醇酯和亚磷酸酯中的一种或几种，所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯和乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的高光耐磨PC-ABS合金材料的制备方法，其特征在于，所述的挤出机为双螺杆挤出机，所述的挤出机的机筒温度为220-270℃，螺杆转速为300-600rpm。

4.根据权利要求1所述的高光耐磨PC-ABS合金材料的制备方法，其特征在于，所述的高压惰性气体为二氧化碳、氮气、氩气中的一种或几种。