CN106751313A - 一种petg与as共混复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种PETG与AS共混复合材料及其制备方法，以PETG为基体树脂原料，加入能增强PETG表面光泽度、耐热性和耐化学性的AS树脂，再加入适当配比的颜料母粒、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧剂和耐刮擦剂，在高速混合机中混合，在双螺杆挤出机中混炼、冷却、造粒等一系列后续处理得到的复合材料，采用该复合材料喷涂的制品，表面具有良好的金属质感，喷涂制品色泽鲜亮，拓展了PETG共聚物的应用领域。

Description

一种PETG与AS共混复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种PETG与AS共混复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着人们环保意识的不断增强，免喷涂特效质感树脂材料越来越受到人们的重视，为了使树脂材料具有金属质感，在对普通的树脂原料进行改性时，加入金属铝粉是目前较为通用的做法，铝粉实际上是微小的铝片，其分散到基体树脂中，与底材平行，众多的铝粉互相连接，大小粒子相互填补形成连续的金属膜，遮盖了底材，材料呈现出金属质感，如果同时加入珠光颜料能够使树脂表面的金属质感更加明显，这是因为珠光颜料具有特殊的物理结构，在受到光线照射时，会通过多重反射和干涉体现出珠光效果，使得材料表面的反射光更接近金属质感。目前，常见的免喷涂材料是以聚酯材料为基材，在聚酯材料上包覆金属铝粉、珠光颜料，使得材料表面具有良好的金属质感。
授权公告号CN 103073829 B的发明专利公开了一种免喷涂金属质感PMMA改性材料及其制备方法，本发明以PMMA为基体树脂原料，以MBS、MABS、ACR为增韧剂，以MS为加工改性助剂，加入能使材料产生金属质感的包覆金属铝粉、珠光颜料，并辅以一定量的分散剂，少量的抗氧剂、润滑剂、颜料等，按照一定比例混合均匀后，经平行双螺杆挤出机混炼，得到免喷涂金属质感PMMA改性材料，采用该材料与PVC共混挤出，所得制品表面具有良好的金属质感，由于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种非结晶型聚酯，而PETG全称聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯，它是由对苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法缩聚的产物，也是一种非结晶型聚酯，因此考虑将PETG作为一种免喷涂材料，但是由于PETG结晶速率慢且容易造成结晶不完整和不均匀，导致其表面粗糙无光泽，将PETG单独作为一种免喷涂材料时，其金属质感不强，严重限制了PETG的进一步推广应用。
发明内容
本发明为了解决PETG单独作为一种免喷涂材料时，其金属质感不强的问题，提供一种PETG与AS共混复合材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明的第一基础方案提供一种PETG与AS共混复合材料，由如下原料制成：
本基础方案的原理在于：PETG是由对苯二甲酸、乙二醇和1,4-环己烷二甲醇三种单体用酯交换法缩聚的产物，AS树脂是一种丙烯腈-苯乙烯共聚物，由丙烯腈与苯乙烯共聚而成的高分子化合物；该发明的配方以PETG为基体树脂原料，加入能增强PETG表面光泽度、耐热性和耐化学性的AS树脂，通过AS树脂的优异性能来改良PETG基体树脂的性能，再加入适当配比的颜料母粒、增韧剂、相容剂、润滑剂、抗氧剂和耐刮擦剂，其中颜料母粒能够改善PETG与AS复合材料的金属光泽，增韧剂能够增强PETG与AS复合材料的韧性，相容剂增强了PETG与AS复合材料的结合能力，润滑剂改善了PETG与AS复合材料之间的流动性和润滑性，抗氧剂延长了PETG与AS复合材料的使用寿命。
本基础方案的有益效果在于：1、该发明的基体树脂材料PETG中加入AS树脂，将AS树脂上的苯乙烯官能团引入至PETG的分子链上，增强了PETG基体树脂的表面光泽度和热塑性；2、PETG基体树脂材料与AS共混后的复合材料中加入颜料母粒能够将该共混复合材料改性，使得该复合材料能够作为一种免喷涂材料，进一步扩展了该复合材料的应用范围，且这种PETG与AS树脂共混复合材料作为一种免喷涂材料，具有良好的金属质感，使得制备出的材料外观多样化，色泽鲜亮。
方案二：此为基础方案的优选，颜料母粒是有载体的金属银粉、锌粉中的至少一种，颜料母粒载体为粉状均聚聚丙烯树脂、聚氨酯中的至少一种。有益效果：金属颜料可以使得PETG、AS与聚丙烯(或者聚氨酯)实现最大均匀分散，从而最终消除大型产品表面流纹、熔接线、虎皮纹等外观表面缺陷，使免喷涂制件外观无限接近于喷漆效果。
方案三：此为基础方案的优选，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丙烯-α烯烃共聚物中的至少一种。有益效果：乙烯-辛烯共聚物(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和丙烯-α烯烃共聚物是常见的增韧剂，能够对PETG与AS树脂共混的基体材料起到增韧的作用。
方案四：此为方案二或三的优选，相容剂为SBS接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐、PP接枝马来酸酐或丙烯酸酯共聚物的至少一种。有益效果：SBS接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐、PP接枝马来酸酐或丙烯酸酯共聚物作为相容剂能够增强PETG基体树脂与AS树脂的相容性。
方案五：此为方案四的优选，润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的至少一种。有益效果：润滑剂能降低PETG树脂粒子、树脂熔体和加工设备之间以及树脂熔体内分子摩擦，改善成型的流动性。
方案六：此为方案五的优选，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。有益效果：抗氧剂能够抑制聚合物树脂的热氧化以及聚合物树脂的降解，进而提高其复合材料的使用寿命。
本发明的第二基础方案提供一种PETG与AS共混复合材料的制备方法，具体步骤为：
第一步：将PETG 20-70份，AS 30-80份，颜料母粒1-5份，增韧剂4-35份，相容剂2-8份，润滑剂0.2-1.2份，抗氧剂0.2-0.8份，耐刮擦剂1-5份加入高速混合机中混合3-6min，获得预混料；
第二步：将第一步中的预混料置于干燥箱中干燥，干燥后的预混料加入至双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中混炼、挤出，再经过牵条、冷却、干燥、切粒，得到免喷涂金属质感PETG与AS共混复合材料。
有益效果：通过该制备方法制备的PETG与AS共混复合材料具有良好的金属质感，且拉伸强度、弯曲强度，冲击性能得到了明显提高，而且相对传统喷涂方法具有喷涂成本低、环境友好、耐划伤、可循环使用等优点，该混合物喷涂的制品表面具有良好的金属质感。
方案八：此为第二基础方案的优选，干燥箱的温度为100℃时，干燥3～6h，干燥箱的温度为150℃时，干燥1～3h。有益效果：在干燥箱的温度为100℃时，预混料干燥3～6h，在干燥箱的温度为150℃时，干燥1～3h，能够使得预混料充分脱水、干燥，有助于预混料的挤出、造粒。
方案九：此为方案八的优选，双螺杆挤出机螺杆的长径比为36:1～44:1，加工温度为180℃～240℃，螺杆转速为200～600转/分，高速混合机转速为100-300转/分，混合时间为2-10分钟。有益效果：双螺杆挤出机的物料温度要控制在240℃以下，当温度高于240℃时，会引起树脂的热分解。
方案十：此为方案九的优选，双螺杆挤出机喷嘴直径为3mm。有益效果：双螺杆挤出机喷嘴直径为3mm可以限制挤出物料的粒径，为了防止喷嘴堵塞，挤出机的喷嘴孔应该尽量短。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例1
本实施例提供一种PETG与AS共混复合材料的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
步骤1：按以下组分及重量备料：称取PETG 7000g、AS8000g、颜料母粒500g、增韧剂(POE)3500g、SBS接枝马来酸酐800g、硬脂酸镁120g、亚磷酸酯类抗氧剂80g及耐刮擦剂500g；
颜料母粒为：聚氨酯DP 2784A改性包覆银粉，银粉粉粒径为50-100微米
步骤2：将步骤一中称量好的物料在温度为100℃干燥箱中，干燥6h，加入高混机中高速混合2分钟后，将混合均匀的混合物放入到双螺杆挤出机的喂料料斗中，将混好的各组分投入平行双螺杆挤出机中熔融，挤出造粒，挤出机的机筒温度为240℃，螺杆转速为600r/min，熔体压力为1.5MPa，真空度为-0.05MPa，即得到免喷涂高韧性PETG与AS共混复合材料；其性能见表1。
实施例2
本实施例提供一种PETG与AS共混复合材料的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
步骤1：按以下组分及重量备料：称取PETG 6500g、AS7000g、颜料母粒400g、增韧剂(EPDM)3000g、PP接枝马来酸酐700g、硬脂酸钙100g、亚磷酸酯类抗氧剂60g及耐刮擦剂400g；
颜料母粒为：聚氨酯DP 2784A改性包覆银粉，银粉粉粒径为50-100微米
步骤2：将步骤一中称量好的物料在温度为100℃干燥箱中，干燥5h，加入高混机中高速混合2分钟后，将混合均匀的混合物放入到双螺杆挤出机的喂料料斗中，将混好的各组分投入平行双螺杆挤出机中熔融，挤出造粒，挤出机的机筒温度为240℃，螺杆转速为500r/min，熔体压力为1.5MPa，真空度为-0.05MPa，即得到免喷涂高韧性PETG与AS共混复合材料；其性能见表1。
实施例3
本实施例提供一种PETG与AS共混复合材料的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
步骤1：按以下组分及重量备料：称取PETG 5500g、AS6000g、颜料母粒3.500g、增韧剂(SBS)3500g、SEBS接枝马来酸酐700g、硬脂酸锌90g、亚磷酸酯类抗氧剂50g及耐刮擦剂500g；
颜料母粒为：聚氨酯DP 2784A改性包覆银粉，银粉粉粒径为50-100微米
步骤2：将步骤一中称量好的物料在温度为120℃干燥箱中，干燥4h，加入高混机中高速混合2分钟后，将混合均匀的混合物放入到双螺杆挤出机的喂料料斗中，将混好的各组分投入平行双螺杆挤出机中熔融，挤出造粒，挤出机的机筒温度为240℃，螺杆转速为450r/min，熔体压力为1.5MPa，真空度为-0.05MPa，即得到免喷涂高韧性PETG与AS共混复合材料；其性能见表1。
对比例
本对比例提供一种PETG与添加剂混合的复合材料制备方法，其制备方法包括以下步骤：
步骤1：按以下组分及重量备料：称取PETG 7000g、增韧剂(POE)3500g、SBS接枝马来酸酐800g、硬脂酸镁120g、亚磷酸酯类抗氧剂80g份及耐刮擦剂500g；
步骤2：将步骤一中称量好的物料在温度为100℃干燥箱中，干燥6h，加入高混机中高速混合2分钟后，将混合均匀的混合物放入到挤出机的喂料料斗中，将混好的各组分投入平行双螺杆挤出机中熔融，挤出造粒，挤出机的机筒温度为300℃，螺杆转速为550r/min，熔体压力为1.5MPa；真空度为-0.05MPa，即得到PETG与添加剂混合的复合材料。其性能见表1。
表1.材料的性能表
从以上实施例可以看出实施例1至实施例3中都有颜料母粒的填充，颜料母粒的填充使得PETG与AS共混复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度都得到了提高，颜料母粒对PETG与AS共混复合材料起到了增韧的作用，且通过该共混材料喷涂出的制品，金属质感强，且无流痕、毛刺、裂纹等不良外观，喷涂效果鲜艳；这种复合材料极大的拓展了PETG共聚物的应用领域。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种PETG与AS共混复合材料，其特征在于，由如下原料制成：
PETG 20-70重量份；
AS 30-80重量份；
颜料母粒 1-5重量份；
增韧剂 4-35重量份；
相容剂 2-8重量份；
润滑剂 0.2-1.2重量份；
抗氧剂 0.2-0.8重量份；
耐刮擦剂 1-5重量份。
2.如权利要求1所述的PETG与AS共混复合材料，其特征在于，所述颜料母粒是有载体的金属银粉、锌粉中的至少一种，颜料母粒载体为粉状的均聚聚丙烯树脂、聚氨酯中的至少一种。
3.如权利要求1所述的PETG与AS共混复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丙烯-α烯烃共聚物中的至少一种。
4.如权利要求2或3所述的PETG与AS共混复合材料，其特征在于，所述相容剂为 SBS接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐、PP接枝马来酸酐或丙烯酸酯共聚物的至少一种。
5.如权利要求4所述的PETG与AS共混复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的至少一种。
6.如权利要求5所述的PETG与AS共混复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
7.如权利要求1所述的一种PETG与AS共混复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
第一步：将PETG 20-70 份，AS 30-80份，颜料母粒 1-5 份，增韧剂 4-35 份，相容剂2-8份，润滑剂 0.2-1.2 份，抗氧剂 0.2-0.8 份，耐刮擦剂1-5份加入高速混合机中混合3-6min，获得预混料；
第二步：将第一步中的预混料置于干燥箱中干燥，干燥后的预混料加入至双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中混炼、挤出，再经过牵条、冷却、干燥、切粒，得到免喷涂金属质感PETG与AS共混复合材料。
8.如权利要求7所述的PETG与AS共混复合材料的制备方法，其特征在于，干燥箱的温度为100℃时，干燥3～6h，干燥箱的温度为150℃时，干燥1～3h。
9.如权利要求8所述的一种PETG与AS共混复合材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机螺杆的长径比为36:1～44:1，加工温度为180℃～240℃，螺杆转速为200～600转/分，高速混合机转速为100-300转/分，混合时间为2-10分钟。
10.如权利要求9所述的一种PETG与AS共混复合材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机喷嘴直径为3mm。
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