CN108641272A - 一种金属银免喷涂abs材料及其制备方法 - Google Patents

一种金属银免喷涂abs材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属银免喷涂ABS材料及其制备方法，ABS材料包括ABS 100重量份；AS 10~30重量份；PMMA 5~25重量份；增韧剂2~10重量份；相容剂5~20重量份；颜料1~10重量份；抗氧剂0.1~1.0重量份；润滑剂0.1~2.0重量份。按上述重量配比称取原料（颜料除外），在低速混料机中混合2~5分钟，从主料中加入；颜料从侧喂料中加入。双螺杆挤出机转速200~600rpm，温度为180~240℃，物料在设备中的停留时间2~5min。本发明的ABS材料，在具有良好的力学性能的前提下，具有良好的表面光泽度、表面硬度、耐刮擦效果，解决了材料的仿电镀和喷漆效果的表面缺陷问题：流痕、结合线、珠光的闪光不足。

Description

一种金属银免喷涂ABS材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属银免喷涂ABS材料及其制备方法。
背景技术
ABS材料由于其良好的表面外观，均衡的力学强度和韧性，低廉的价格，因此在家电、汽车、数码、玩具、化妆品等领域具有广泛的用途。但是具有外观要求更高的产品，往往都都要进行喷漆、电镀等表面装饰。
近年来，随着政府对环保法规的要求日益严苛，消费者对于环保健康的意识日益增强，喷漆和电镀工艺在逐渐的转型。转型的方向，一个是改用成本大幅提高的工艺和材料、降低污染排放；另一个方向是逐渐兴起的是开发表面免喷涂材料，不需要后期的喷漆和电镀工序，保证了一定的表面外观效果的前提下，减少工序、降低排放、节省成本。
在ABS材料中加入铝粉和珠光粉，可以产生仿电镀、仿喷漆的效果。其中，铝粉在材料中、材料表面的均匀分布，目视感觉类似于电镀、喷漆的效果。加入珠光粉，使材料表面产生闪烁的珍珠光泽，能够进一步提升材料的表面美观度。ABS材料中加入PMMA，可以提高材料的表面强度和耐刮擦度，提高表面光亮度。
珠光颜料横断面具有类似于珍珠的物理结构，内核是低光学折射率的云母，包裹在外层的是高折射率的金属氧化物，如二氧化钛或氧化铁等。在理想状况下应用，珠光颜料均匀地分散于材料里、尤其是表面，而且平行于物质表面形成多层分布，同在珍珠中一样，入射光线会通过多重反射，干涉体现处珠光效果。珠光颜料随其颗粒的大小不同，在使用中表现出不同的效果。总的来说，颗粒越大，闪烁效果越强，而对底色的遮盖力越弱；反之颗粒越小，对底色的遮盖力越强，光泽越柔和。改变金属氧化物的厚度，或者金属氧化物的种类，都会带来色彩变化。珠光粉是化学性质比较稳定的无机化合物，所以不会因为氧化，酸碱影响而变性。
铝粉因具有银白色金属光泽，所以俗称铝银粉或银粉，其化学成份实为“铝”，并非“银”。铝银浆主要成分为雪片状铝粒子和石油溶剂，避免铝粉的粉尘挥发以及在材料中的分散。
目前这类免喷漆材料在家电如咖啡壶、豆浆机、果汁机、扫地机器人等等产品部件中有应用，但多数是小部件、小产品，在大部件产品上应用不多。但是，由于ABS是一种非结晶、弱极性的聚合物，同铝粉、珠光粉的相容性、粘合力低下，表面张力很大；而珠光粉的硬度较低，经过双螺杆挤出机后容易被挤压、磨碎，从而导致珠光效果减弱。因此，造成的缺陷就是，珠光效果不足、闪烁效果不够，产品结合线部位的铝粉含量少、结合线和流痕太明显，限制了其应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种金属银免喷涂ABS材料及其制备方法，该材料用于产品注塑后，表面外观具有仿电镀的效果，具有良好的电镀银、和珠光闪烁的效果，而且保持均衡的力学性能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种金属银免喷涂ABS材料，包括以下组分及含量：
ABS 100重量份；
AS 10~30重量份；
PMMA 5~25重量份；
增韧剂 2~10重量份；
相容剂 5~20重量份；
颜料 1~10重量份；
抗氧剂 0.1~1.0重量份；
润滑剂 0.1~2.0重量份；
所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，熔融指数为20~35g/10min（测试条件220℃/10kg），悬臂梁缺口冲击强度为15~40KJ/m2（测试标准ISO 179/1eA）；
所述的AS为丙烯腈-苯乙烯共聚物，熔融指数15~70g/10min；
所述的PMMA为高表面硬度和高透明度的聚甲基丙烯酸甲酯，熔融指数2~15g/10min；
所述的增韧剂为交联的聚丙烯酸丁酯作为核、接枝的丙烯酸甲酯作为壳的“核-壳”型结构的MBS；
所述的抗氧剂为一种受阻酚类抗氧剂和一种亚磷酸酯类抗氧剂的复配物；
所述的润滑剂为一种高分子量聚硅氧烷和一种醇酸酯类润滑剂的复配物；
所述颜料为铝粉、珠光粉中的一种或两种，经过预处理后，与相容剂、润滑剂、粉末状ABS的混合物，包括以下组分含量：
粉末状ABS 100重量份；
铝粉 5~30重量份；
珠光粉 1~20重量份；
润滑剂 0.5~2.0重量份；
偶联剂 1~5重量份；
所述的粉末状ABS也被称为高胶粉，其中的丁二烯的重量含量为50~70%。
所述的铝粉也称为铝银浆，是经过特殊抛光和表面处理的铝片粉末和石油溶剂的混合物，其中石油溶剂是载体，铝片粉末的中位粒径5~20um。
所述的珠光粉是金属氧化物包覆云母构成，粒径80~400目。
所述的相容剂为苯乙烯顺-顺丁烯二酸酐共聚物SMA、ABS与顺丁烯二酸酐的接枝物ABS-g-MAH、苯乙烯与顺丁烯二酸酐的接枝物PS-g-MAH中的一种或多种。
所述的SMA中顺丁烯二酸酐含量5~20%，所述的ABS-g-MAH中MAH接枝率为0.5~2.0%。
所述的受阻酚抗氧剂为1076，所述的亚磷酸酯抗氧剂为168。
所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯PETS、N,N'-乙撑双硬脂酰胺EBS、硅氧烷树脂中的一种或多种。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
生产过程包括以下步骤：
（1）制备颜料。
（2）按重量配比称取原料（颜料除外），在低速混料机中混合2~5分钟，转速60rpm。
（3）将混合的原料加入双螺杆挤出机的主喂料，将颜料加入侧喂料，挤出造粒。螺杆转速200~600rpm，温度为180~240，物料在设备中的停留时间2~5min。
制备颜料包括以下步骤：
（1）称取铝粉、珠光粉和偶联剂，加入到高速混合机中。
（2）高混机中混合5~10min，转速1500~3000rpm，温度50~80℃。
（3）加入颜料中的其余成分，包括粉末状ABS、润滑剂。
（4）高温机中混合2min，转速500rpm，温度50℃。
双螺杆挤出机特征为，长径比40:1~36:1；10节筒体中的第一节是主喂料，第五段排气，第六段侧喂料加入颜料，第九段抽真空，第十段出料；通过控制主喂料和侧喂料的进料量来控制颜料的添加比例。
其中，ABS选用台湾奇美的PA-757或韩国LG的HI-121H、中石化上海高桥的8391。
PMMA选用台湾奇美的CM-211或上海德固赛的8N。
AS选用台湾奇美的PA-127H或者韩国LG的80HF。
MBS选用罗门哈斯的2620或者日本钟渊的M-722。
ABS粉末选用韩国锦湖的HR181。
PMMA和AS的加入，提高了ABS材料的表面硬度、力学强度、表面光泽度、耐刮擦效果。PMMA、AS提供的力学强度，同MBS提供的力学韧性，相互协调，用于调整ABS材料的强度、刚性和韧性等力学性能。
在颜料制备过程中，硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂对珠光粉和铝粉表面进行活化处理，促进珠光粉和铝粉与ABS树脂基体的相容性，再加上ABS树脂主料中加入了适量的相容剂，从而促进珠光粉和铝粉在材料中的均匀分散。
安排颜料在双螺杆挤出机的第六段以侧喂料的方式加入，实际上颜料在双螺杆挤出机中只是经过了第六/七/八/九/十这5段，保证了颜料在树脂基体中的均匀分散的前提下，减少了珠光粉和铝粉的高温老化和混炼磨损，相较于传统的颜料加入到ABS树脂原料中、从第一段加入的方式，得到的产品表面的仿电镀效果更明显、珠光闪烁程度更加艳丽。
高分子量聚硅氧烷、季戊四醇硬脂酸酯PETS、N,N'-乙撑双硬脂酰胺EBS作为润滑剂，提高材料的流动性，降低摩擦系数和摩擦生热、提高爽滑性，改善表面光泽。
本发明的ABS材料，在具有良好的力学性能的前提下，具有良好的表面光泽度、表面硬度、耐刮擦效果，解决了材料的仿电镀和喷漆效果的表面缺陷问题：流痕、结合线、珠光的闪光不足。制得的ABS材料可用于数码玩具、家电产品如儿童玩具、咖啡壶、豆浆机、显示器、扫地机器人等，汽车部件如内饰的仪表装饰件、门把手、进气格栅等产品部件。
本发明的优点和有益效果在于：本金属银免喷涂ABS材料用于产品注塑后，表面外观具有仿电镀的效果，具有良好的电镀银、和珠光闪烁的效果，而且保持均衡的力学性能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例：
实施例1~7和对比例1~2的配方见表一、表二
表一：配方明细
表二：颜料明细
将表一种的各成分（颜料除外）称取、混合、加入到双螺杆挤出机的主喂料中，将表二中的铝粉、珠光粉和偶联剂，加入到高速混合机中混合，然后加入其余成分混合，然后加入到侧喂料中。按照表三的工艺明细，设定生产工艺，生产出材料。其中，对比例1和对比例2的颜料是加入到主喂料中、不适用侧喂料。
表三：工艺明细
将以上根据实施例1~7和对比例1~2制备得到的ABS材料，按照同样的注塑条件制备测试样条和色板。具体的注塑条件是，注塑温度200~230℃，注塑压力：40~70Mpa，注塑速度：30~60%。具体的物理性能检测项目如下，性能检测结果见表四：
拉伸强度：按照ISO 527（20mm/min）标准检测。
弯曲强度/弯曲模量：按照ISO 178（2mm/min）标准检测。
悬臂梁缺口冲击强度：按照ISO 180/1A（常温，铣缺口）标准检测。
热变形温度：按照ISO 75（1.8Mpa）标准检测。
外观效果对比，用公司内部的分级评定方法，内容和结果见下表五。
表四：力学性能对比
表五：外观效果对比
从以上实施例的对比结果（表四和表五）可以发现，力学性能方面（表四），生产工艺中的温度和转速从实施例2之后基本上变化不大，表明材料在足够的温度和剪切作用下，已经塑化完全。在外观效果的对比（表五）中可以发现，随着珠光粉粒径的增大，珠光闪烁效果是提升的；随着铝粉粒径的减小，金属感是提升的；但是，加大到最大比例之后（实施例7），改变已经不明显了。对比例1和对比例2分别同实施例2和实施例6的材料方案，但是颜料的加入方式不同，可以看出，外观效果的评价结果差异非常大。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (13)

1.一种金属银免喷涂ABS材料，其特征在于，包括以下组分及含量：
ABS 100重量份；
AS 10~30重量份；
PMMA 5~25重量份；
增韧剂 2~10重量份；
相容剂 5~20重量份；
颜料 1~10重量份；
抗氧剂 0.1~1.0重量份；
润滑剂 0.1~2.0重量份；
所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，熔融指数为20~35g/10min（测试条件220℃/10kg），悬臂梁缺口冲击强度为15~40KJ/m2（测试标准ISO 179/1eA）；
所述的AS为丙烯腈-苯乙烯共聚物，熔融指数15~35g/10min；
所述的PMMA为高表面硬度和高透明度的聚甲基丙烯酸甲酯，熔融指数2~15g/10min；
所述的增韧剂为交联的聚丙烯酸丁酯作为核、接枝的丙烯酸甲酯作为壳的“核-壳”型结构的MBS；
所述的抗氧剂为一种受阻酚类抗氧剂和一种亚磷酸酯类抗氧剂的复配物；
所述的润滑剂为一种高分子量聚硅氧烷、一种醇酸酯、一种硬脂酰胺类润滑剂的复配物。
2.根据权利要求1所述的一种金属银免喷涂ABS材料，其特征在于，所述颜料为铝粉、珠光粉中的一种或两种，经过预处理后，与相容剂、润滑剂、粉末状ABS的混合物，包括以下组分含量：
粉末状ABS 100重量份；
铝粉 5~30重量份；
珠光粉 1~20重量份；
润滑剂 0.5~2.0重量份；
偶联剂 1~5重量份。
3.根据权利要求2所述的一种金属银免喷涂ABS材料，其特征在于，所述的粉末状ABS也被称为高胶粉，其中的丁二烯的重量含量为50~70%。
4.根据权利要求2所述的一种金属银免喷涂ABS材料，其特征在于，所述的铝粉也称为铝银浆，是经过特殊抛光和表面处理的铝片粉末和石油溶剂的混合物，其中石油溶剂是载体，铝片粉末的中位粒径5~20um。
5.根据权利要求2所述的一种金属银免喷涂ABS材料，其特征在于，所述的珠光粉是金属氧化物包覆云母构成，粒径80~400目。
6.根据权利要求1所述的一种金属银免喷涂ABS材料，其特征在于，所述的相容剂为苯乙烯顺-顺丁烯二酸酐共聚物SMA、ABS与顺丁烯二酸酐的接枝物ABS-g-MAH、苯乙烯与顺丁烯二酸酐的接枝物PS-g-MAH中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种金属银免喷涂ABS材料，其特征在于，所述的SMA中顺丁烯二酸酐含量5~20%，所述的ABS-g-MAH中MAH接枝率为0.5~2.0%。
8.根据权利要求1所述的一种金属银免喷涂ABS材料，其特征在于，所述的受阻酚抗氧剂为1076，所述的亚磷酸酯抗氧剂为168。
9.根据权利要求1~2所述的一种金属银免喷涂ABS材料，其特征在于，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯PETS、N,N'-乙撑双硬脂酰胺EBS、硅氧烷树脂中的一种或多种。
10.根据权利要求2所述的一种金属银免喷涂ABS材料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
11.一种制备如权利要求1所述的ABS材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备颜料；
（2）按重量配比称取原料（颜料除外），在低速混料机中混合2~5分钟，转速60rpm；
（3）将混合的原料加入双螺杆挤出机的主喂料，将颜料加入侧喂料，挤出造粒；螺杆转速200~600rpm，温度为180~240℃，物料在设备中的停留时间2~5min。
12.根据权利要求11所述的ABS材料的制备方法，其特征在于，制备颜料包括以下步骤：
（1）称取铝粉、珠光粉和偶联剂，加入到高速混合机中；
（2）高混机中混合5~10min，转速1500~3000rpm，温度50~80℃；
（3）加入颜料中的其余成分，包括粉末状ABS、润滑剂；
（4）高混机中混合2min，转速500rpm，温度50℃。
13.根据权利要求11所述的ABS材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机特征为，长径比40:1~36:1；10节筒体中的第一节是主喂料，第五段排气，第六段侧喂料加入颜料，第九段抽真空，第十段出料；通过控制主喂料和侧喂料的进料量来控制颜料的添加比例。
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