CN108219417A - 一种pc/abs组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种pc/abs组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PC/ABS组合物及其制备方法和应用，包括组分：聚碳酸酯树脂60‑70份；丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物30~40份；相容剂0.5~5份；其中，所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯，在300℃，5Kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为8g/10min‑10g/10min；所述丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯树脂为在220℃，10kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为15 g/10min‑20g/10min。本发明通过选用通过控制PC/ABS配比，并匹配PC与ABS的粘度，可获得具有纳米尺度的双连续相结构，能有效提升材料的抗高速冲击性能，多轴冲击表现为韧性断裂，提高了使用安全性，制备得到的PC/ABS组合物在保证材料刚性的同时，在高速撞击时具有良好的韧性和安全性，可广泛应用于制备汽车内饰件。

Description

一种PC/ABS组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种PC/ABS组合物及其制备方法和应用。
背景技术
PC/ABS合金，非结晶性塑料，具有高刚性、高强度、易加工等特点，已成为车用塑料中用量很大一种工程塑料。然而PC/ABS材料由于PC中的端羟基影响，在加工过程中易吸水，从而引发降解，导致材料性能下降以及外观缺陷的产生，另外，由于PC/ABS合金为部分相容体系，通常情况下存在相态分布不均一，相畴尺寸过大的现象，从而导致其抗冲性能的下降以及不稳定性，在汽车内饰的使用上具有安全隐患。
为了提升PC/ABS合金在汽车内饰上的适用性，提高其使用安全性，用于替代金属件实现汽车轻量化，常添加大量的弹性体进行增韧。CN201410186085采用MBS作为增韧剂，采用含有马来酸酐或者环氧基的聚合物作为相容剂，利用低分子量AS协同改善PC/ABS的相界面，从而改善材料的冲击性能。CN03142022采用ABS/PP-MAH作为相容剂，改善了材料的综合力学性能；CN201310713277采用含量有GMA及MAH的复合物作为相容剂，并采用增韧剂增韧，从而改善材料的低温冲击性能及多轴冲击。
然而上述专利公开的PC/ABS抗冲改性中通过相容剂改性的体系，其高速撞击安全性无法保证，抗冲性能仍可进一步提升，而通过复配增韧剂增韧的体系则牺牲了材料的刚性。因此，本领域尚需开发一种制备简单且高效的抗冲改性方法，提升PC/ABS在汽车内饰应用上的优势。
发明内容
本发明的首要目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种具有抗高速冲击性能的PC/ABS组合物。
本发明的另一目的在于提供上述PC/ABS组合物的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种PC/ABS组合物，按重量份数计，包括如下组分：
聚碳酸酯树脂 60-70份；
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 30~40份；
相容剂 0.5~5份；
其中，所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯，在300℃，5Kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为8 g/10min-10g/10min；
所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂在220℃，10kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为15 g/10min-20g/10min。
所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂为乳液法ABS，其橡胶尺寸为粒径控制在300nm以内，且粒径呈现双峰分布，基于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂的总重量，橡胶的重量含量在18-22%。本发明通过控制ABS的橡胶含量，橡胶尺寸，有利于最终形成PC/ABS双连续结构，可进一步提升材料的抗高速冲击性能。
所述相容剂为马来酸酐(MAH)接枝ABS、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)共聚物或甲基丙烯酸甲酯（MMA）-甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)共聚物中的一种或几种，其中马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸甲酯（MMA）功能基团含量为1g/mol-5g/mol。本发明通过选用具有适当官能度的反应性相容剂，并通过添加量控制，可以使相容剂分布于PC与ABS的界面上，提高两相的相容性，起到细化相畴尺寸的作用。
根据实际性能需要，在不损害本发明效果的基础上，本发明所述的PC/ABS组合物进一步包括0.2-1份的助剂，所述助剂为抗氧剂、光稳定剂或润滑剂中的至少一种。
所述抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂，具体可以是1010、1076、3114、168、PEP-36中的一种或者两种及以上的混合物；
所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，具体可以是UV-3808PP5、LA-402XP、LA-402AF、770、944、234中的一种或者两种及以上的混合物；
所述润滑剂为硅酮类、酯类、酰胺类、聚乙烯类、硬脂酸类、脂肪酸及酯类中的一种或者两种及以上的混合物；
本发明上述的PC/ABS组合物的制备方法，包括如下步骤：
a、先将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物与相容剂按比例混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为210-220℃，螺杆转速为350-450转/分，挤出造粒，得到ABS组合物；
b、将ABS组合物与聚碳酸酯树脂、助剂按比例混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为250-260℃，螺杆转速为350-450转/分，挤出造粒，得到PC/ABS组合物。
本发明还提供了上述的PC/ABS组合物在汽车内饰中的应用。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明通过选用通过控制PC/ABS配比，并匹配PC与ABS的粘度，可获得具有纳米尺度的双连续相结构，能有效提升材料的抗高速冲击性能，多轴冲击表现为韧性断裂，提高了使用安全性，制备得到的PC/ABS组合物在保证材料刚性的同时，在高速撞击时具有良好的韧性和安全性，可广泛应用于制备汽车内饰件。
(2)本发明通过二次过机工艺，即将相容剂先与ABS预混，有利于ABS与PC共混时的分布均匀，形成的双连续结构更稳定，更均一，有利于稳定材料的抗高速冲击性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
本发明所采用的原料均来源于市购，具体如下：
PC-1，在300℃，5Kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为9 g/10min；
PC-2，在300℃，5Kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为20 g/10min；
PC-3，在300℃，5Kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为2 g/10min；
ABS-1，乳液法，其橡胶尺寸为粒径在300nm以内，粒径呈现双峰分布，橡胶的重量含量在20%，在220℃，10kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为15 g/10min；
ABS-2，乳液法，其橡胶尺寸为粒径粒径在300nm以内，粒径呈现双峰分布，橡胶的重量含量在20%，在220℃，10kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为8.7 g/10min；
ABS-3，乳液法，其橡胶尺寸为粒径粒径在300nm以内，粒径呈现双峰分布，橡胶的重量含量在20%，在220℃，10kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为30 g/10min；
ABS-4，本体法，其橡胶尺寸为粒径超过1um，橡胶的重量含量在25%，在220℃，10kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为15 g/10min；
相容剂：
马来酸酐（MAH）接枝ABS ，MAH功能基团的含量为5g/mol；
苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）共聚物，GMA功能基团的含量为2g/mol；
抗氧剂：抗氧剂1076、抗氧剂PEP-36；
光稳定剂：光稳定剂234；
本发明所用的检测方法或标准为：
（1）悬臂梁缺口冲击强度：按照ISO 180测试；
（2）弯曲模量：按照ISO 178测试。
（3）多轴冲击：按照ASTM D 3763-201进行，测试速度6.7m/s，测试温度为23℃。
ASTM D3763 中材料的破坏形式分为两种，韧性和脆性。当测试的5块板中3块或以上没有出现断裂，则判定为韧性，则将材料的断裂形式描述为韧性；当测试的5块板中有1-2块出现断裂，则判定为接近韧性，则将材料的断裂形式描述为接近韧性；当测试的5块板均出现断裂，则判定为脆性，则将材料的断裂形式描述为脆性。
实施例1-7及对比例1-7
按表1所示配方，先将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物与相容剂按比例混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为210-220℃，螺杆转速为350-450转/分，挤出造粒，得到ABS组合物；将ABS组合物、聚碳酸酯树脂、助剂按比例混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为250-260℃，螺杆转速为350-450转/分，挤出造粒，得到PC/ABS组合物。
对比例8-9
按表1所示配方，将聚碳酸酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、相容剂、助剂按比例混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为250-260℃，螺杆转速为350-450转/分，挤出造粒，得到PC/ABS组合物。
将制备得到的PC/ABS组合物注塑力学样条，用于测试其悬臂梁缺口冲击强度和弯曲模量、弯曲强度、熔融指数。将组合物注塑成10×10×0.3cm3方板，用于测试多轴冲击。测试得到的性能参数如表2所示。
表1 实施例及对比例各组分组成及性能结果（重量份）
续表1：
表2 性能测试结果
续表2 ：
实施例1与对比例1- 2相比，当将实施例中的PC换成高流动PC或高冲低流动PC时，则由于PC与ABS粘度不匹配，ABS由于从PC传递过来的剪切力变弱，成型后ABS以分散相形式存在，降低了材料的抗高速冲击性能。
实施例1与对比例3相比，当将实施例中的ABS换成低流动ABS，则由于流动性的不匹配会引起ABS与PC相容性变差，成型后ABS以大尺寸分散相形式存在，降低了材料的抗高速冲击性能。
实施例1与对比例4相比，当将实施例中的ABS换成高流动ABS，则由于PC与ABS粘度不匹配，成型过程中，ABS更倾向于分布于制件表层，导致PC/ABS相态分布不均，内层ABS以分散相形式存在，降低了材料的抗高速冲击性能。
实施例2与对比例5相比，当相容剂在低添加量条件下，有利于PC/ABS双连续结构的实现，从而提高材料的抗高速冲击性能，当添加较多含量的相容剂时，则由于材料中PC存在部分交联，与ABS粘度不匹配，会粗化两相相畴尺寸，反而不利于PC/ABS双连续结构的实现。
实施例1与对比例6相比，当提升对比例中的ABS含量，降低PC含量，则配方体系中以ABS为主，最终形成的两相结构为PC以分散相存在于ABS当中，也降低了材料的抗高速冲击性能。
实施例1与对比例7对比，当提升对比例中的PC含量，降低ABS含量，则配方体系以PC为主，最终形成的两相结构为ABS以分散相存在于PC当中，降低了材料的抗高速冲击性能。
由以上对比从而得出，本发明通过优化PC、ABS、相容剂的配比，并通过匹配PC与ABS的粘度，以及控制ABS的橡胶含量，橡胶尺寸，有利于最终形成PC/ABS双连续结构，明显提升了材料的抗高速冲击性能。
实施例1与对比例8相比，实施例3与对比例9相比，采用二次过机工艺，当相容剂先与ABS预混，有利于ABS与PC共混时的分布均匀，形成的双连续结构更稳定，更均一，有利于稳定材料的抗高速冲击性能。

Claims (6)

1.一种PC/ABS组合物，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：
聚碳酸酯树脂 60-70份；
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 30~40份；
相容剂 0.5~5份；
其中，所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯，在300℃，5Kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为8g/10min-10g/10min；
所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂为在220℃，10kg负荷下，熔体质量流动速率MFR为15g/10min-20g/10min。
2.根据权利要求1所述的PC/ABS组合物，其特征在于：所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂为乳液法ABS，其橡胶尺寸为粒径控制在300nm以内，同时粒径呈现双峰分布，基于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂的总重量，橡胶的重量含量在18-22%。
3.根据权利要求1所述的PC/ABS组合物，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝ABS、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物或甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或几种，其中马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯功能基团含量为1g/mol-5g/mol。
4.根据权利要求1所述的PC/ABS组合物，其特征在于：进一步包括0.2-1份的助剂，所述助剂为抗氧剂、光稳定剂或润滑剂中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的PC/ABS组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、先将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物与相容剂按比例混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为210-220℃，螺杆转速为350-450转/分，挤出造粒，得到ABS组合物；
b、将ABS组合物与聚碳酸酯树脂、助剂按比例混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为250-260℃，螺杆转速为350-450转/分，挤出造粒，得到PC/ABS组合物。
6.权利要求1-4任一项所述的PC/ABS组合物在汽车内饰中的应用。
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