CN106519530A - 一种复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料及其制备方法，复合材料的原料按照如下质量份数配比：ASA树脂：10～50份；PMMA树脂：50～80份；相容增韧剂：5～20份；色母：2～6份；金属粉：0.1～5份；珠光粉：0.1～2份；润滑剂：0.5～2份；抗氧剂：0.2～0.6份；复合材料按照所述质量份数配比的原料通过共混、熔融造粒制造而成。本发明加入的金属粉、珠光粉可使合金材料的炫彩金属效果达到家电产品外观使用要求，具有耐擦划、高硬度、环保性好、无需喷涂罩光等优点。润滑剂可以具有良好的润滑性、降低表面张力、降低摩擦、增强光泽度；微纳硅酸盐颗粒可以改善复合材料的力学性能、光泽度，也可增强材料的耐磨性能，使复合材料能够满足产品免喷涂、高光泽外观需求。

Description

一种复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子工程塑料改性技术领域，尤其涉及一种复合材料及其制备方法，特别涉及耐擦划、仿金属质感效果ASA/PMMA合金材料及其制备方法。
背景技术
可持续发展的国家战略要求工业生产中尽最大努力做到节能减排，低碳节能产品的开发和制造因此成为工业界和研究院所的关注热点。目前仿金属塑胶制备大都采用喷金属漆、电镀、罩光、IMD/IML等工艺实现，与传统的通过喷涂工艺来实现仿金属效果相比，免喷涂高光泽仿金属材料具有节能减排、绿色环保、生产效率高、制品表面不掉漆等优点，而且具备耐擦划，可替代现有喷漆罩光工艺，是目前国内外同行业研究开发的热点。
ASA树脂也称AAS树脂，广泛应用在电子电器、汽车、建筑等领域；由丙烯腈(A)、苯乙烯(S)和丙烯酸酯(A)组成的三元接枝共聚物，与ABS相比，由于引入不含双键的丙烯酸酯橡胶取代了丁二烯橡胶，因而耐候性有了本质的改善，比ABS高出10倍左右，其他力学性能、加工性能、电绝缘性，耐化学品性与ABS相似。此外，ASA着色性良好，由于树脂本身耐候性优异，可以染成各种鲜艳颜色而不易褪色。用ASA树脂加工的制品，不用喷漆涂装、电镀等表面防护，可直接在户外使用，在日光下暴晒9～15个月，冲击强度和伸长率几乎没有下降，颜色也几乎没有变化；聚甲基丙烯酸树脂也称PMMA，具有良好的透明性、化学稳定性、耐候性，易着色、易成型，外观优美，广泛应用在电子电器、汽车、建筑等领域；ASA/PMMA合金兼顾PMMA的硬度、通透性，又兼顾了ASA的力学、加工性能，使得ASA/PMMA在免喷涂领域具有广泛的应用前景。
专利CN 104804354提出了一种免喷涂耐候金属质感ASA复合材料及其制备方法、专利CN 104387686提出了一种仿金属效果合成树脂材料及其制备方法、专利CN104962022，提出了一种耐热、耐刮擦高透过率PMMA合金树脂及其制备方法；上述公开的专利，均未提及ASA/PMMA耐擦划、炫彩金属质感合金材料制备方法，而且不同程度存在以下不足：
1)金属粉的加入会提升产品金属质感，但在流动过程中因取向易造成熔接痕现象，所以金属粉的包覆技术、添加量是影响产品使用的关键因素；
2)ASA树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯组成的三元接枝共聚物，耐擦划性能较低，不能作为产品外观件直接使用；
3)PMMA树脂具有高硬度、透明性好等优点，由于其本身吸水性较强，而且容易因为应力释放造成制品开裂，所以一般不单独使用。
现有复合材料中没有结合ABS树脂与PMMA树脂两种材料并产生炫彩金属效果，而且也不具有耐擦划、高硬度，也没有提供制备复合材料的制备方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种复合材料及其制备方法，以ABS树脂与PMMA树脂为基材并通过添加色母、功能助剂、金属粉等功能助剂，制作合成了一种具有耐擦划、炫彩金属效果的复合材料。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种复合材料，所述复合材料的原料按照如下质量份数配比：
所述复合材料按照所述质量份数配比的原料通过共混、熔融造粒制造而成。
为了更好地实现本发明，本发明优选的复合材料原料配比技术方案是：所述复合材料的原料按照如下质量份数配比：
所述复合材料按照所述质量份数配比的原料通过共混、熔融造粒制造而成。
本发明优选的ASA树脂与PMMA树脂分别的技术方案是：所述ASA树脂的流动性在3～4g/min，ASA树脂的维卡软化点为102～105℃，ASA树脂的缺口冲击强度为12～15KJ/m2；所述PMMA树脂的流动性为1.5～2.4g/min，PMMA树脂的维卡软化点为90～97℃。
本发明优选的相容增韧剂技术方案是：所述相容增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；所述甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的重量份数含量如下：甲基丙烯酸甲酯的重量份数为25～45份，丁二烯的重量份数为20～40份，苯乙烯的重量份数为15～55份。
本发明优选的金属粉技术方案是：所述金属粉的几何形状为玉米片状，金属粉的粒径大小为20～80μm。
本发明优选的珠光粉技术方案是：所述珠光粉的粒径大小为50～110μm。
本发明优选的氧化剂技术方案是：所述氧化剂为氧化剂1010与氧化剂168的复配物，氧化剂1010与氧化剂168之间的质量配比为2:1。
一种复合材料的制备方法，其制备方法如下：
A、所述复合材料的原料组份中的ASA树脂和PMMA树脂均需要干燥处理，其干燥温度为80～90℃，干燥时间2～4小时；
B、首先将ASA树脂、PMMA树脂、色母粒按照组份配比加入到高速混合机中，再向高速混合机中加入按照组份配比的润滑剂，并高速搅拌(高速混合机中的桨叶转速为35～44r/s)2～5min；然后按照组份配比依次将相容增韧剂、金属粉、珠光粉、抗氧剂加入高速混合机中，高速搅拌(高速混合机中的桨叶转速为35～44r/s)3～5min；在两次高速搅拌过程中，高速混合机的加热温度为190～260℃；接着让高速混合机低速搅拌(高速混合机中的桨叶转速为25～30r/s)2～5min后才低速出料得到复合材料混合物料；
C、将步骤B得到的复合材料混合物料经熔融造粒机的熔融造粒处理后即可得到复合材料颗粒成品，控制熔融造粒机的主机螺杆转速为35～45r/s，并控制加料转速为25～35r/s，复合材料混合物料在熔融造粒机中经过五个加热温度段，其温度条件分别如下：
第一段加热温度为190℃，第二段加热温度为220℃，第三段加热温度为240℃，第四段加热温度为240℃，第五段加热温度为240℃。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明合理地调节了ASA树脂/PMMA树脂材料的物理性能，加入的PMMA树脂具备高硬度、通透性好、易着色等优点；加入ASA树脂能合理调节材料的力学性能及注塑工艺性能；并通过金属粉、珠光粉的复配，可使合金材料的炫彩金属效果达到产品外观使用要求，具有耐擦划、高硬度、无需喷涂罩光等优点。然后加入润滑剂，可以具有良好的润滑性、降低表面张力、降低摩擦、增强光泽度，也可增强材料的耐擦划性能，使制备的耐擦划炫彩金属效果ASA树脂/PMMA树脂复合材料能够满足产品免喷涂、耐擦划、高光泽外观需求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：
实施例
一种复合材料及其制备方法，所述复合材料的原料按照如下质量份数配比：
所述复合材料按照所述质量份数配比的原料通过共混、熔融造粒制造而成。
为了更好地实现本发明，本发明优选的复合材料原料配比技术方案是：所述复合材料的原料按照如下质量份数配比：
所述复合材料按照所述质量份数配比的原料通过共混、熔融造粒制造而成。
本发明优选的ASA树脂与PMMA树脂分别的技术方案是：所述ASA树脂的流动性在3～4g/min，ASA树脂的维卡软化点为102～105℃，ASA树脂的缺口冲击强度为12～15KJ/m2；所述PMMA树脂的流动性为1.5～2.4g/min，PMMA树脂的维卡软化点为90～97℃。
本发明优选的相容增韧剂技术方案是：所述相容增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；所述甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的重量份数含量如下：甲基丙烯酸甲酯的重量份数为25～45份，丁二烯的重量份数为20～40份，苯乙烯的重量份数为15～55份。
本发明优选的金属粉技术方案是：所述金属粉的几何形状为玉米片状，金属粉的粒径大小为20～80μm。
本发明优选的珠光粉技术方案是：所述珠光粉的粒径大小为50～110μm。
本发明优选的氧化剂技术方案是：所述氧化剂为氧化剂1010与氧化剂168的复配物，氧化剂1010与氧化剂168之间的质量配比为2:1。
一种复合材料的制备方法，其制备方法如下：
A、所述复合材料的原料组份中的ASA树脂和PMMA树脂均需要干燥处理，其干燥温度为80～90℃，干燥时间2～4小时；
B、首先将ASA树脂、PMMA树脂、色母粒按照组份配比加入到高速混合机中，再向高速混合机中加入按照组份配比的润滑剂，并高速搅拌(高速混合机中的桨叶转速为35～44r/s)2～5min；然后按照组份配比依次将相容增韧剂、金属粉、珠光粉、抗氧剂加入高速混合机中，高速搅拌(高速混合机中的桨叶转速为35～44r/s)3～5min；在两次高速搅拌过程中，高速混合机的加热温度为190～260℃；接着让高速混合机低速搅拌(高速混合机中的桨叶转速为25～30r/s)2～5min后才低速出料得到复合材料混合物料；
C、将步骤B得到的复合材料混合物料经熔融造粒机的熔融造粒处理后即可得到复合材料颗粒成品，控制熔融造粒机的主机螺杆转速为35～45r/s，并控制加料转速为25～35r/s，复合材料混合物料在熔融造粒机中经过五个加热温度段，其温度条件分别如下：
第一段加热温度为190℃，第二段加热温度为220℃，第三段加热温度为240℃，第四段加热温度为240℃，第五段加热温度为240℃。
实施例1
一种复合材料的制备方法，复合材料的原料按照表1原料配方称取各种原料，其中ASA树脂(220℃/10Kg，ASTM D-1238的条件下，其熔融指数在35g/10min，其维卡软化温度为105℃，其缺口冲击强度ASTM D-256为15KJ/m2)。PMMA树脂(230℃/3.8Kg，ISO 1138条件下，其熔融指数在2.4g/min，其维卡软化温度未96℃，其缺口冲击强度ISO 179为20KJ/m2，其洛氏硬度值为118(R scale))。相容增韧剂均为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其中丁二烯占整个甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的质量占比为70％。金属粉、珠光粉(珠光粉经PE蜡表面包覆处理，其粒径为50～110μm)。在使用前，将ASA树脂、PMMA树脂、色母在80℃条件下干燥4小时，依次放入高速混合机中，然后加入润滑剂，在高速混合机中高速混合2～5min分钟；将将增韧剂、金属粉、抗氧剂依次加入后再高速搅拌2～5min，然后切换成低速搅拌2～5min，再低速出料。混匀后的材料经熔融造粒即得到炫彩金属效果耐擦划高硬度ASA树脂/PMMA树脂的复合材料，产品性质检测数据见表2。熔融造粒条件为：主机螺杆转速42.5r/s，加料转速33r/s；熔融造粒的五个加热温度段如下：第一段加热温度为215℃，第二段加热温度为225℃，第三段加热温度为230℃，第四段加热温度为240℃，第五段加热温度为240℃，熔融造粒机的机头温度为200℃，熔融造粒机的熔体温度为240℃。
实施例2
一种复合材料的制备方法，实施例2的复合材料制备方法与实施例1相同，具体原料配比见表1；实施例2的复合材料产品按照国标进行测试，产品性能数据如表2所示
实施例3
一种复合材料的制备方法，实施例3的复合材料制备方法与实施例1相同，具体原料配比见表1；实施例3的复合材料产品按照国标进行测试，产品性能数据如表2所示
表1：复合材料的原料及配比
单位：公斤
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
ABS树脂 10 50 30 20 40
PMMA树脂 50 80 65 57 72
相容增韧剂 5 20 12.5 8 16
润滑剂 0.5 2 1.2 0.8 1.5
色母 2 6 4 3 5
金属粉 0.1 5 2.5 1.2 3.7
珠光粉 0.1 2 1.1 0.6 1.6
抗氧剂 0.2 0.6 0.4 0.3 0.5
表2：通过复合材料制备方法所制备出的复合材料性能
本发明中，拉伸强度、断裂伸长率按照国标GB/T1040.2-2006进行测试；弯曲强度、弯曲模量按照国标GB/T934-2008进行测试；悬臂梁缺口冲击强度按照国标GB/T1843-2008进行测试；熔体流动速率按照国标GB/T3682-2000进行测试；
从表2中可以看出，通过合理控制配方中各组分的比例和成分，加入金属粉、珠光粉、增韧剂的情况下可以得到一种耐擦划炫彩金属效果的ASA树脂/PMMA树脂复合材料，从而以较低的成本通过共混改性的方法实现了环保免喷漆、高硬度、耐擦划、炫彩金属效果复合材料的制备，该方法操作简单，所需原材料易得。但是，本发明保护范围不仅限于此，还包括在炫彩金属效果的ASA树脂/PMMA树脂复合材料中添加任何不同粒径的金属粉以及不同颜色的着色剂等实现方式，都应该涵在本发明保护范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合材料，其特征在于：所述复合材料的原料按照如下质量份数配比：
所述复合材料按照所述质量份数配比的原料通过共混、熔融造粒制造而成。
2.按照权利要求1所述的一种复合材料，其特征在于：所述复合材料的原料按照如下质量份数配比：
所述复合材料按照所述质量份数配比的原料通过共混、熔融造粒制造而成。
3.按照权利要求1或2所述的一种复合材料，其特征在于：所述ASA树脂的流动性在3～4g/min，ASA树脂的维卡软化点为102～105℃，ASA树脂的缺口冲击强度为12～15KJ/m2；所述PMMA树脂的流动性为1.5～2.4g/min，PMMA树脂的维卡软化点为90～97℃。
4.按照权利要求1或2所述的一种复合材料，其特征在于：所述相容增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；所述甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的重量份数含量如下：甲基丙烯酸甲酯的重量份数为25～45份，丁二烯的重量份数为20～40份，苯乙烯的重量份数为15～55份。
5.按照权利要求1或2所述的一种复合材料，其特征在于：所述金属粉的几何形状为玉米片状，金属粉的粒径大小为20～80μm。
6.按照权利要求1或2所述的一种复合材料，其特征在于：所述珠光粉的粒径大小为50～110μm。
7.按照权利要求1或2所述的一种复合材料，其特征在于：所述氧化剂为氧化剂1010与氧化剂168的复配物，氧化剂1010与氧化剂168之间的质量配比为2:1。
8.一种制备权利要求1～7任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于：其制备方法如下：
A、所述复合材料的原料组份中的ASA树脂和PMMA树脂均需要干燥处理，其干燥温度为80～90℃，干燥时间2～4小时；
B、首先将ASA树脂、PMMA树脂、色母粒按照组份配比加入到高速混合机中，再向高速混合机中加入按照组份配比的润滑剂，并高速搅拌2～5min；然后按照组份配比依次将相容增韧剂、金属粉、珠光粉、抗氧剂加入高速混合机中，高速搅拌3～5min；在两次高速搅拌过程中，高速混合机的加热温度为190～260℃；接着让高速混合机低速搅拌2～5min后才低速出料得到复合材料混合物料；
C、将步骤B得到的复合材料混合物料经熔融造粒机的熔融造粒处理后即可得到复合材料颗粒成品，控制熔融造粒机的主机螺杆转速为35～45r/s，并控制加料转速为25～35r/s，复合材料混合物料在熔融造粒机中经过五个加热温度段，其温度条件分别如下：
第一段加热温度为190℃，第二段加热温度为220℃，第三段加热温度为240℃，第四段加热温度为240℃，第五段加热温度为240℃。
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