CN106905649A - 改善耐磨性能的pmma树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物及其制备方法，所述组合物包括以下重量份数的各组分：PMMA树脂80‑93份，纳米二氧化硅5‑15份，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷1‑5份，润滑剂0.3‑1.0份，抗氧剂0.3‑1.0份，耐候剂0.3‑1.0份。将上述原材料在高速混合机内预混3‑10分钟，然后预混料经双螺杆挤出机挤出造粒即得到改善耐磨性能的PMMA树脂组合物。本发明的优点在于：制备得到的PMMA树脂组合物的耐磨性能，较纯PMMA明显改善，同时具有优异的刚性、耐热等综合性能，该树脂组合物非常适合用于汽车外立柱装饰板等汽车外饰件。

Description

改善耐磨性能的PMMA树脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种PMMA共混改性的方法，尤其是涉及一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物及其制备方法。

背景技术

PMMA是一种表面硬度较高，耐磨性能优异的树脂，由于其优异的耐候性能、机械强度、耐刮擦性能等，同时很容易被染色，因此PMMA作为高光免喷涂材料被广泛地应用在汽车外立柱装饰板上，在冲击性能要求不高时，可以用纯PMMA直接注塑成型；如果该位置要求较高的冲击强度，那么一般是通过PMMA和ABS双色注塑进行成型。两种类型的立柱板，外观面都是纯PMMA。由于其高光的表面很容易被刮伤或磨损，因此纯PMMA的耐磨性能并不能完全满足汽车主机厂的耐磨实验。

对于纯PMMA材料，改善耐刮擦有两种途径：第一种，提高材料表面硬度；第二种，降低材料表面动摩擦系数。前者可以通过添加填料的方式，但是一般填料都会影响材料的透明性从而影响材料的着色性能，不利于获得高光免喷涂材料；而后者一般是通过添加液体润滑剂的方式，然而液体润滑剂只能暂时起到改善耐磨性能的作用，随着使用过程的摩擦，表面的液体润滑剂会逐渐被抹去而失去耐磨改善效果。以上两种方式都不能很好的改善PMMA的耐磨性能。

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，提供了一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物及其制备方法。其具有制备工艺简单、综合机械性能优异、基材高着色性等特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：

优选的，所述的PMMA树脂的重均相对分子质量为50,000-150,000g/mol，分子量过低材料物理性能太差而不能使用，而分子量过高会导致难以加工。

优选的，所述的纳米二氧化硅，粒径为50-100nm，这一范围的粒径与PMMA共混，可以获得透明度较高的材料。

优选的，所述的十三氟辛基三乙氧基硅氧烷，分子式为C₁₄H₁₉F₁₃O₃Si，常温下为液态。

优选的，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯或乙撑双硬脂酸酰胺。

优选的，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。

优选的，所述的耐候剂为水杨酸酯、二苯甲酮、三嗪类、苯并三唑类的UV吸收剂以及受阻胺类自由基捕捉剂中的一种或多种的混合物。

本发明还提供了一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、按以下组分和重量份备料：PMMA树脂80-93份，纳米二氧化硅5-15份，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷1-5份，润滑剂0.3-1.0份，抗氧剂0.3-1.0份，耐候剂0.3-1.0份；

S2、将步骤(1)中备好的材料在高速混合器中预混；

S3、将步骤(2)中得到的预混料通过双螺杆挤出机，在200-210℃挤出温度和200-500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到PMMA树脂组合物。

本发明制备得到的PMMA树脂组合物的耐磨性能，较纯PMMA明显改善，同时具有优异的刚性、耐热等综合性能，该树脂组合物非常适合用于汽车外立柱装饰板等汽车外饰件。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用共混改性的技术手段，将PMMA、二氧化硅以及十三氟辛基三乙氧基硅氧烷三者复合，使硅烷偶联剂与二氧化硅表面的硅羟基发生接枝反应，提高与PMMA的相容性，提高二氧化硅在PMMA的分散程度；

2、本发明通过两方面改善耐磨性能：一方面通过二氧化硅在PMMA基体中均匀分散，提高PMMA材料表面硬度；另一方面，采用低摩擦系数的氟系偶联剂接枝在二氧化硅表面，使复合材料的表面摩擦系数降低。

3、本发明的制备方法工艺过程简单、成本低，制得的PMMA树脂特别适合应用于有高耐磨要求制件上。

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。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

以下实施例和对比例中，所使用的原料如下：

PMMA：德固赛8N，重均相对分子质量为80,000-100,000g/mol

二氧化硅：市售，粒径为80nm

十三氟辛基三乙氧基硅氧烷：市售，纯度98％

抗氧剂：Ciba：TG-1076

润滑剂：市售的EBS(乙撑双硬脂酸酰胺)

耐候剂：市售的Tinuvin-234

实施例1-4

实施例1-4提供了一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物，其各组分及重量份数如表2所示。

所述改善耐磨性能的PMMA树脂组合物的制备方法包括以下步骤：

(1)按表1中的各组分和重量份备料；

(2)将步骤(1)中备好的材料在高速混合器中预混；

(3)将步骤(2)中得到的预混料通过双螺杆挤出机，在200-210℃挤出温度和200-500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到PMMA树脂组合物。

对比例1-3

本对比例提供了一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物，其各组分及重量份数如表2所示。其制备方法与实施例相同。

效果验证：

将各实施例和对比例制备的树脂按ISO标准注塑成标准的冲击样条进行测试，如表1所示。各实施例和对比例制备的树脂230℃下注塑2mm厚的板，模具表面抛光度为10000#，并进行透过率的测试，如表1所示，耐磨性能按照大众的PV3975标准，测试光泽保持率。

表1物理性能及测试方法对应表

表2实施例与比较例

从表2数据可以看到，纯PMMA具有优异的光学透过性能(对比例1)，在加入二氧化硅后(对比例2)，由于相容性不好，二氧化硅粒子分散较差，透过率明显降低，而由于表面硬度的提高，耐磨性能得到改善。在加入十三氟辛基三乙氧基硅氧烷后(实施例)，二氧化硅的分散性提高，同时耐磨性能明显改善。加入非氟系的硅烷偶联剂正辛基三乙氧基硅烷，耐磨性能有所改善，但改善不明显。侧面反映了降低摩擦系数对改善耐磨性能的重要性。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：

2.根据权利要求1所述的一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物，其特征在于，所述的PMMA树脂的重均相对分子质量为50,000-150,000g/mol。

3.根据权利要求1所述的一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物，其特征在于，所述的纳米二氧化硅，粒径为50-100nm。

4.根据权利要求1所述的所述的一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物，其特征在于，所述的十三氟辛基三乙氧基硅氧烷，分子式为C₁₄H₁₉F₁₃O₃Si，常温下为液态。

5.根据权利要求1所述的一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物，其特征在于，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯或乙撑双硬脂酸酰胺。

6.根据权利要求1所述的一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。

7.根据权利要求1所述的一种改善耐磨性能的PMMA树脂组合物，其特征在于，所述的耐候剂为水杨酸酯、二苯甲酮、三嗪类、苯并三唑类的UV吸收剂以及受阻胺类自由基捕捉剂中的一种或多种混合物。

8.一种根据权利要求1所述的改善耐磨性能的PMMA树脂组合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、按以下组分和重量份备料：PMMA树脂80-93份，纳米二氧化硅5-15份，十三氟辛基三乙氧基硅氧烷1-5份，润滑剂0.3-1.0份，抗氧剂0.3-1.0份，耐候剂0.3-1.0份；

S2、将步骤(1)中备好的材料在高速混合器中预混；

S3、将步骤(2)中得到的预混料通过双螺杆挤出机，在200-210℃挤出温度和200-500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到PMMA树脂组合物。