CN108192312A - 具有细腻的金属/珠光幻彩质感的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

具有细腻的金属/珠光幻彩质感的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有细腻的金属/珠光幻彩质感的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料，包含以下组分：聚碳酸酯70～90份，流动改性剂1～10份，耐擦划剂1～10份，增韧剂2～10份，色母粒1～5份，金属粉0.1～2份，珠光粉0.5～1份，白油0.1～0.3份，抗氧剂0.1～1份。本发明采用特定形状和尺寸的珠光粉与金属粉进行复配，同时搭配使用流动改性剂、耐擦划剂与增韧剂，得到的材料具有高流动性、高透明度、高光泽度、高耐磨性及高力学性能等优点，能实现不同颜色、不同质感的炫彩金属外观效果，满足电子器件、家用电器、汽车工程材料和包装材料等产品的表观质量要求。

Description

具有细腻的金属/珠光幻彩质感的高亮免喷涂聚碳酸酯复合 材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚碳酸酯复合材料及其制备方法，更具体地涉及一种具有细腻的金属/珠光幻彩质感的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料。
背景技术
聚碳酸酯(PC)塑料具有优良的抗冲击强度、抗热变能力及透明易着色等特点，广泛应用于电子电器、汽车、工程建筑等行业，成为应用最广的五大工程塑料之一。其中，高透明和易着色等特点使PC得以应用于光泽度高、通透性好的免喷涂复合材料领域，以简化塑料制品的电镀、喷漆、覆膜等涂饰工艺。然而，PC粘度大，流动性不佳，耐擦刮性不足，对制品的表观质量影响较大，严重限制了其在外观产品方面的应用。
中国发明CN106519626A公开了一种PC复合材料，具体包括聚碳酸酯树脂50～80份，ABS树脂10～35份，相容增韧剂1～8份，矿物粉4～18份，流动改性剂2～8份，色母1～5份，金属粉0.1～1.5份，珠光粉0.1～1.5份和扩散油0.3～1.5份。通过添加矿物粉及金属粉、珠光粉可提高PC的耐擦划性，使其呈现出炫彩金属装饰效果，但是矿物粉、金属粉和珠光粉的同时加入会影响材料的流动性，因此，即使含有流动性更好的ABS，该复合材料的流动性依然不佳，成型时容易产生气痕等缺陷，影响制品表观质量的进一步提高。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种具有细腻的金属/珠光幻彩质感的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料及其制备方法。具体地，本发明以高流动聚碳酸酯为主体基材，搭配使用多种功能性助剂，并结合工艺参数的优化，得到光泽度高、通透性及流动性优异的免喷涂聚碳酸酯复合材料，能实现不同颜色、不同质感的炫彩金属外观效果，满足电子器件、家用电器、汽车工程材料和包装材料等产品的表观质量要求。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有细腻的金属/珠光幻彩质感的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料，按重量份计，包含以下组分：
聚碳酸酯70～90份，流动改性剂1～10份，耐擦划剂1～10份，增韧剂2～10份，色母粒1～5份，金属粉0.1～2份，珠光粉0.5～1份，白油0.1～0.3份，抗氧剂0.1～1份。
优选的，按重量份计，上述高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料包括：
聚碳酸酯80～90份，流动改性剂3～6份，耐擦划剂1～6份，增韧剂2～6份，色母粒2～5份，金属粉0.2～1份，珠光粉0.5～0.8份，白油0.1～0.3份，抗氧剂0.1～0.4份。
优选的，所述聚碳酸酯的热变形温度为110～130℃，熔融指数为17～50g/10min(300℃/1.2Kg)。
优选的，所述流动改性剂为透明的热塑性丙烯腈-苯乙烯聚合物(AN-PS，SAN)，熔融指数为120～180g/10min(200℃/5Kg)，其中PS的含量为60～80％，可有效改善材料流动性，不存在传统小分子润滑剂带来的表面迁移析出现象，得到的制品表观质量及耐久性优异。
优选的，所述耐擦划剂为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯丙烯腈聚合物(MMA-SAN)，其中MMA的含量为40～70％，加入适量的MMA单体可以有效改善材料的硬度及光泽度，从而显著提高耐擦划性及表面质量。
优选的，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯的三元壳-核结构的共聚物(MBS)，其中甲基丙烯酸甲酯的含量为10～35％，丁二烯的含量为40～70％，苯乙烯的含量为5～45％，该增韧剂透明度高，且具有良好的刚性、成型加工性和较高的尺寸稳定性。特别地，当丁二烯的含量为上述特定的范围时，MBS在体系中可以同时起到高效的增容、增韧及偶联效果，能很好地改善界面相容性，提高材料的力学性能。
优选的，所述金属粉为银元型，粒径为6～30μm，表面经PE蜡包覆；珠光粉为经二氧化钛包覆处理的片状玻璃粉，粒径为1～25μm。添加金属粉和珠光粉能有效提升产品的金属质感，进一步改善装饰效果。
优选的，所述抗氧剂由抗氧剂1和抗氧剂2按质量比为1～2:1复配；进一步的，所述抗氧剂1为酚类抗氧剂，其热稳定性好，是一种高效的加工稳定剂，能改善聚合物材料在高温加工条件下的耐变色性；抗氧剂2为亚磷酸酯类抗氧剂，作为一种辅助抗氧剂，抗氧剂2能与抗氧剂1产生很好的协同效应，有效地防止高分子材料在成型加工中的热降解。
更优选的，所述抗氧剂1为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂2为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯。
一种制备上述高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料的方法，包括以下步骤：
(1)对聚碳酸酯材料进行干燥处理，干燥温度为110～120℃，时间为4～6h；
(2)将步骤(1)干燥处理后的聚碳酸酯与色母粒、流动改性剂、增韧剂、耐擦划剂、白油及抗氧剂共混；
(3)将金属粉和珠光粉加入步骤(2)制得的共混材料中，再次进行共混即可。
所述步骤(2)、(3)中，对共混方式没有特别地限定，可以采用本领常规的共混方法，优选的，所述步骤(2)的共混条件为：在1000～1500r/min的转速下搅拌1～3min；所述步骤(3)的共混条件为：在500～1000r/min的转速下搅拌1～3min，再经熔融造粒即可。
进一步地，所述熔融造粒的工艺参数为：主机螺杆转速15～30r/s，加料转速10～25r/s；加热温度段为：1段/170±5℃，2段/225±5℃，3段/245±5℃，4段/250±5℃，5段/250±5℃；机头温度：240±5℃，熔体温度：250±5℃。
根据本发明提供的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料，本发明对后续的成型加工方法没有特别地限定，可以采用本领常规的成型工艺，例如注塑成型等。优选的，所述注塑成型的工艺参数如表1所示。
表1
本发明的有益效果：
(1)本发明采用特定形状和尺寸的珠光粉与金属粉进行复配，极大地增强了材料的炫彩金属/珠光质感，产品无需喷涂，即可达到电镀或者喷漆的装饰效果；
(2)本发明使用流动改性剂、耐擦划剂与增韧剂对聚碳酸酯的流动性、光泽度、耐磨性及力学性能进行综合调节，使其具有高流动性、高透明度、高光泽度、高耐磨性及高力学性能等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1-3及对比例1-2的原料组成及其配比如表2所示。
表2 (重量份)
组分 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
聚碳酸酯 81.4 83.4 82.4 86.4 86.4
流动改性剂 3 3 3 3 0
耐擦划剂 5 5 5 0 5
增韧剂 5 3 3 5 3
色母粒 4 4 4 4 4
金属粉 0.3 0.2 1.0 0.3 0.2
珠光粉 0.7 0.8 1.0 0.7 0.8
抗氧剂1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
抗氧剂2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
白油 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
实施例1
本实施例中，聚碳酸酯的热变形温度为110℃，熔融指数为20g/10min(300℃/1.2Kg)；流动改性剂为热塑性丙烯腈-苯乙烯聚合物，熔融指数为120g/10min(200℃/5Kg)，其中PS的含量为60％；耐擦划剂为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯丙烯腈聚合物(MMA-SAN)，其中MMA的含量为45％；增韧剂为甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯的三元壳-核结构的共聚物(MBS)，其中MMA的含量为20％，丁二烯的含量为50％，苯乙烯的含量为30％；金属粉为银元型，粒径为6μm，表面经PE蜡包覆；珠光粉为经二氧化钛包覆处理的片状玻璃粉，粒径为5μm；抗氧剂由抗氧剂1和抗氧剂2按质量比为1:1复配，其中抗氧剂1为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂2为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯。
按表2的配方称取原料，该高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料的制备方法如下：
(1)对聚碳酸酯材料进行干燥处理，干燥温度为110℃，时间为4h；
(2)将步骤(1)干燥处理后的聚碳酸酯与色母粒、流动改性剂、增韧剂、耐擦划剂及抗氧剂加入共混设备中，并加入白油，在1500r/min的转速下搅拌2min；
(3)将金属粉和珠光粉加入步骤(2)制得的共混材料中，在500r/min的转速下搅拌1min，然后进行熔融造粒。
上述熔融造粒的工艺参数为：主机螺杆转速22.5r/s，加料转速16r/s；加热温度段为：1段/170℃，2段/225℃，3段/245℃，4段/250℃，5段/250℃；机头温度：245℃，熔体温度：250℃。
实施例2
按表2的配方称取原料，并依照实施例1的方法制备材料，不同的是，所述丙烯腈-苯乙烯聚合物的熔融指数为140g/10min(200℃/5Kg)，其中PS的含量为68％；MMA-SAN中MMA的含量为50％；MBS中丁二烯的含量为60％，MMA的含量为20％，苯乙烯的含量为20％；所述金属粉的粒径为18μm，珠光粉的粒径为15μm。
实施例3
按表2的配方称取原料，并依照实施例1的方法制备材料，不同的是，所述丙烯腈-苯乙烯聚合物的熔融指数为160g/10min(200℃/5Kg)，其中PS的含量为75％；MMA-SAN中MMA的含量为60％；MBS中丁二烯的含量为65％，MMA的含量为15％，苯乙烯的含量为20％；所述金属粉的粒径为22μm，珠光粉的粒径为20μm。
对比例1
按表2的配方称取原料，并依照实施例1的方法制备材料，不同的是，未添加耐擦划剂。
对比例2
按表2的配方称取原料，并依照实施例1的方法制备材料，不同的是，未添加流动改性剂。
测试例
(1)熔体流动速率：
按照GB/T 3682中规定的方法对熔体流动速率进行测试，所得结果如表3所示。
(2)拉伸强度和断裂伸长率：
按照GB/T 1040中规定的方法对拉伸强度和断裂伸长率进行测试，所得结果如表3所示。
(3)弯曲强度和弯曲模量：
按照GB/T 9341中规定的方法对弯曲强度和弯曲模量进行测试，所得结果如表3所示。
(4)悬臂梁缺口冲击强度：
按照GB/T 1843中规定的方法对悬臂梁缺口冲击强度进行测试，所得结果如表3所示。
(5)铅笔硬度：
按照GB/T 6739中规定的方法对铅笔硬度进行测试，所得结果如表3所示。
表3
从以上结果可以看出，采用金属粉与珠光粉复配能提升产品的金属质感，而增韧剂、流动改性剂、耐擦刮剂的搭配使用可有效改善材料的力学性能、流动性和硬度。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，本领域的技术人员在本发明的技术构思范围内进行的多种等同替代或简单变型方式，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有细腻的金属/珠光幻彩质感的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料，其特征在于，按重量份计，包含以下组分：
聚碳酸酯70～90份，流动改性剂1～10份，耐擦划剂1～10份，增韧剂2～10份，色母粒1～5份，金属粉0.1～2份，珠光粉0.5～1份，白油0.1～0.3份，抗氧剂0.1～1份。
2.根据权利要求1所述的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯的热变形温度为110～130℃，熔融指数为17～50g/10min(300℃/1.2Kg)。
3.根据权利要求1所述的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述流动改性剂为透明的热塑性丙烯腈-苯乙烯聚合物，熔融指数为120～180g/10min(200℃/5Kg)，其中PS的含量为60～80％。
4.根据权利要求1所述的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述耐擦划剂为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯丙烯腈聚合物(MMA-SAN)，其中MMA的含量为40～70％。
5.根据权利要求1所述的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯的三元壳-核结构的共聚物(MBS)，其中甲基丙烯酸甲酯的含量为10～35％，丁二烯的含量为40～70％，苯乙烯的含量为5～45％。
6.根据权利要求1所述的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述金属粉为银元型，粒径为6～30μm，表面经PE蜡包覆；珠光粉为经二氧化钛包覆处理的片状玻璃粉，粒径为1～25μm。
7.根据权利要求1所述的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂由抗氧剂1和抗氧剂2按质量比为1～2:1复配，所述抗氧剂1为酚类抗氧剂，抗氧剂2为亚磷酸酯类抗氧剂。
8.一种制备权利要求1-7中任一项所述的高亮免喷涂聚碳酸酯复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对聚碳酸酯材料进行干燥处理，干燥温度为110～120℃，时间为4～6h；
(2)将步骤(1)干燥处理后的聚碳酸酯与色母粒、流动改性剂、增韧剂、耐擦划剂、白油及抗氧剂共混；
(3)将金属粉和珠光粉加入步骤(2)制得的共混材料中，再次进行共混即可。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的共混条件为：在1000～1500r/min的转速下搅拌1～3min；所述步骤(3)的共混条件为：在500～1000r/min的转速下搅拌1～3min，再经熔融造粒即可。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述熔融造粒的工艺参数为：主机螺杆转速15～30r/s，加料转速10～25r/s；加热温度段为：1段/170±5℃，2段/225±5℃，3段/245±5℃，4段/250±5℃，5段/250±5℃；机头温度：240±5℃，熔体温度：250±5℃。
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