CN109438952A - 一种汽车外饰件用高韧性耐光照asa/pc复合塑料及其制备工艺 - Google Patents

一种汽车外饰件用高韧性耐光照asa/pc复合塑料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车外饰件用塑料领域，更具体地说，它涉及一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料及其制备工艺。一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，包含以下重量份的原料：PC树脂80‑120份，ASA树脂30‑50份，钛白粉10‑20份，热稳定剂0.1‑3份，光稳定剂0.1‑5份，助剂0.2‑3份。其制备方法为：S1、按配比称取干燥处理后的PC树脂、ASA树脂、钛白粉、热稳定剂、光稳定剂、助剂加入搅拌机内进行均匀混合，搅拌机的转速为300‑450r/min，搅拌时间为1‑5分钟，并加入挤出机，在170‑200℃下进行挤出；S2、将挤出的熔融状态的混合物，加入超声波搅拌机内进行超声波处理，超声功率为300‑380W，处理时间为30‑45min，温度为160‑180℃；S3、将超声波处理完毕后的混合物再次加入挤出机内，在220‑260℃混炼挤出造粒。

Description

一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料及其制备 工艺
技术领域
本发明涉及汽车外饰件用塑料领域，更具体地说，它涉及一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料及其制备工艺。
背景技术
丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈，即为ASA树脂，是由丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸酯组成的三元接枝共聚物。ASA是以丙烯酸酯为主链，用丙烯腈、苯乙烯单体接枝共聚而成的非结晶型聚合物。ASA树脂最早于德国BASF公司工业化生产，随后日本日立化成也实现了工业化生产。
ASA为一种不透明的黄色无定型聚合物，无毒无臭，阻燃性达到UL94HB级，拉伸强度为38-48MPa，在1.83MPa负荷下热变形温度为85-105℃，可长期在-20-75℃下使用，具有良好的耐环境开裂性，同时耐油、耐盐酸烯酸和碱。
PC为聚碳酸酯，是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。由于脂肪族和脂肪族-芳香族。
汽车外饰件通常采用各种工程塑料进行注塑成型，而汽车外饰件由于在汽车的外部，因而会长时间遭受光照，而现有技术中的塑料中，塑料的耐光性普遍较差，在遭受光照后，紫外线引起塑料内部分子结构破坏，因而导致力学性能严重下降，尤其韧性下降及其明显，严重影响了汽车外饰件的使用寿命。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，其具有耐光照，韧性好的优点。
一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，所述汽车外饰件用高韧性耐光照 ASA/PC复合塑料包含以下重量份的原料：
PC树脂80-120份，
ASA树脂30-50份，
钛白粉10-20份，
热稳定剂0.1-3份，
光稳定剂0.1-5份，
助剂0.2-3份。
通过采用上述技术方案，PC分子链中含有碳酸酯基，由于聚碳酸酯结构上的特殊性，使得PC具有强韧性，但是其他机械性能较差。
而ASA本身不含双键，对于紫外线的照射具有较强的抵抗，不容易因紫外线的照射而降解、老化、褪色，因而耐候性良好，其抗老化性能比ABS塑料高10倍以上。
通过PC与ASA的复合，能够将PC的优点与ASA的优点相结合，形成互补，制成的复合塑料具有良好的韧性和耐光照性能，即使长期处于紫外线照射下，仍能够保持高韧性状态，大大提高了所制成的汽车外饰件的使用寿命。
钛白粉技能散射紫外线，又能吸收紫外线，屏蔽紫外线的能力强，加入到复合塑料中后，减少了PC与ABA所接收到的光照，能够显著提升复合塑料的耐光照性。
通过热稳定性能够提升复合塑料的耐热性能，通过光稳定剂使得复合塑料在受到紫外线照射时，仍然能够保持良好的机械性能。
作为优选，所述汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料包含以下重量份的原料：
PC树脂100份，
ASA树脂40份，
钛白粉15份，
热稳定剂2份，
光稳定剂3份，
助剂2份。
通过采用上述技术方案，经试验检测，在该配方及组分下，复合塑料具有较好的韧性和耐光照性。
作为优选，所述钛白粉为纳米级钛白粉。
通过采用上述技术方案，任何尺寸的二氧化钛均具有一定的防紫外线的作用。当粒径较大时，对紫外线的阻隔是以反射、散射为主，且对中波区和长波区紫外线均有效。防晒机理是简单的遮盖，属一般的物理防晒，防晒能力较弱；随着粒径的减小，光线能透过纳米二氧化钛的粒子面，对长波区紫外线的反射、散射性不明显，而对中波区紫外线的吸收性明显增强。其防晒机理是吸收紫外线，主要吸收中波区紫外线。纳米级钛白粉，由于具有更小的粒径，因而对于紫外线具有更好的吸收能力。
同时，同等质量的纳米级钛白粉相对于普通钛白粉，颗粒数量更多，更容易均匀的分散在复合塑料中，因而使得复合塑料内各处性能均一稳定。
同时纳米级钛白粉具有良好的抑菌效果，因而能够提升复合塑料的抗菌性能，使得复合塑料不易被细菌腐蚀。
当纳米级钛白粉受到紫外线照射时，能够激活并生成具有高催化活性的游离基，能产生很强的光氧化及还原能力，可催化、光解附着于复合塑料表面的甲醛、污渍等物质。尤其是，污渍中含有大量的碳氢化合物，碳氢化合物被氧化成气体或者容易被擦掉的物质，因而也使得复合塑料具有良好自洁性。
作为优选，所述钛白粉为金红石型纳米级钛白粉。
通过采用上述技术方案，由于金红石型纳米钛白粉单位晶格由两个二氧化钛分子组成而锐钛型纳米钛白粉却是由四个二氧化钛分子组成，因而金红石型纳米钛白粉单位晶格较小且紧密，具有较大的稳定性和相对密度，因此具有较高的折射率和介电常数及较低的热传导性。
作为优选，所述热稳定剂为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-无水马来酸共聚物和金属纤维。
通过采用上述技术方案，苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-无水马来酸共聚物是良好的热稳定剂，可提高复合塑料的耐热性和耐冲击性；金属纤维具有良好的耐热性能，加入到复合塑料内，不仅能提高复合塑料整体的耐热性，还能提高复合塑料的机械强度。
作为优选，所述金属纤维为四氧化三铁纤维。
作为优选，所述光稳定剂为氧化石墨和聚二甲基硅氧烷。
作为优选，所述助剂为KH550硅烷偶联剂、木质纤维。
作为优选，所述助剂还包括催化剂，催化剂为三乙烯二胺与间苯二胺的混合物。
通过采用上述技术方案，四氧化三铁纤维具有良好的耐热性和优良的机械性能，从而提升了复合塑料的耐热性和机械性能。
通过聚二甲基硅氧烷具有良好的润滑性能，使得复合塑料变得柔软而有韧性，同时，提高了复合塑料的抗紫外线性能。
氧化石墨经过机械搅拌和超声波处理后，氧化石墨剥离成单层或寡层氧化石墨烯，氧化石墨烯在硅氧烷偶联剂的作用下，进行了表面改性，对氧化石墨烯进行功能团接枝改性，明显的降低了氧化石墨烯层之间的范德华力，既防止了氧化石墨烯相互层叠聚集，又提高了氧化石墨烯与其他原料的相容性。
而通过四氧化三铁纤维的加入，与氧化石墨烯参杂结合，提高了氧化石墨烯的热稳定性，因而防止了在较高温度下，使得氧化石墨烯结构被破坏。
氧化石墨烯能够提升复合塑料的韧性，同时氧化石墨烯具有良好的抗菌效果，能够配合钛白粉提升复合塑料的抑菌性能，延长复合塑料的使用寿命。氧化石墨烯与纳米钛白粉能够起到协同作用，提高复合塑料对可见光的吸收率，因而进一步增强了复合塑料的耐光照性能。
硅烷偶联剂能够提升ASA及PC的结合强度，氧化石墨烯具有共轭结构，能够在复合塑料内形成致密的隔绝层，一方面阻隔水分、油脂对复合塑料的侵蚀，另一方面提升复合塑料的结构强度和塑韧性。与硅烷偶联剂配合提高了氧化石墨烯在复合塑料间的分布均匀性，以使得复合塑料各处的性能均一稳定；木质纤维属于天然高分子，含有多种活性官能团，如羟基、羰基、羧基、甲基及侧链结构，尤其是羟基的比例较多，而羟基均以醇羟基和酚羟基两种形式存在。氧化石墨烯表面具有丰富的官能团，因而能够与木质纤维良好的结合，提升复合塑料整体的机械性能。
本发明的第二个目的在于提供一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料的制备工艺包括具体以下步骤：
S1、按配比称取干燥处理后的PC树脂、ASA树脂、钛白粉、热稳定剂、光稳定剂、助剂加入搅拌机内进行均匀混合，搅拌机的转速为300-450r/min，搅拌时间为1-5分钟，并加入挤出机，在170-200℃下进行挤出；
S2、将挤出的熔融状态的混合物，加入超声波搅拌机内进行超声波处理，超声功率为300-380W，处理时间为30-45min，温度为160-180℃；
S3、将超声波处理完毕后的混合物再次加入挤出机内，在220-260℃混炼挤出造粒。
通过采用上述技术方案，通过S1对各种原料进行均匀的混合，加入挤出机后进行加热熔化形成熔融混合物；通过S2经过机械搅拌和超声波处理，氧化石墨剥离成为氧化石墨烯, 并与助剂中的木质纤维相结合，提升了氧化石墨烯在复合塑料中的分布均匀程度，同时大大由于氧化石墨烯的存在，与各项原料中的官能团相结合，提升了复合塑料整体的韧性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、ASA与PC复合，能够将两者的优点相互结合，提高了既能够提升复合塑料的耐光照性能的韧性；
2、钛白粉在提高耐光照性能与韧性的同时，提高了复合塑料的抗菌性能；
3、氧化石墨在经过处理后形成氧化石墨烯，一方面提高了复合塑料的韧性，另一方面与钛白粉配合，提高复合塑料的抗菌性能，同时能够与纳米钛白粉起到协同作用，使复合塑料对紫外线与可见光均能较好的抵抗。
附图说明
图1为汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC塑料的制备工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
一、本申请中的原料来源：
PC树脂为上海金孛工程塑料有限公司销售的牌号为6487的PC；
ASA树脂为苏州乔顺塑化有限公司销售的牌号为777K BK的ASA；
钛白粉为常州丰硕化工有限公司销售的金红石型纳米级二氧化钛；
苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-无水马来酸共聚物为电气化学工业(上海)贸易有限公司销售的 DENKA IP耐热改性剂，MS-NIP粒状；
四氧化三铁纤维为安平线锡源丝网制品有限公司的销售丝径为5μm的四氧化三铁纤维；
氧化石墨为青岛岩海碳材料有限公司销售的型号为HS0-D10氧化石墨；
聚二甲基硅氧烷为山东佰仟化工有限公司销售的消泡硅油聚二甲基硅氧烷；
KH550硅烷偶联剂为临沂市绿森化工有限公司销售的偶联剂KH550；
木质纤维为廊坊鹤翔建材有限公司销售的木质纤维素；
三乙烯二胺为上海九邦化工有限公司销售的三乙烯二胺；
间苯二胺为河南伯特尔化工有限公司销售的间苯二胺。
二、本申请中汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料的制备工艺：
参考附图1，S1、按配比称取干燥处理后的PC树脂、ASA树脂、钛白粉、热稳定剂、光稳定剂、助剂加入搅拌机内进行均匀混合，搅拌机的转速为300-450r/min，搅拌时间为1-5分钟，并加入挤出机，在170-200℃下进行挤出；
S2、将挤出的熔融状态的混合物，加入超声波搅拌机内进行超声波处理，超声功率为300-380W，处理时间为30-45min，温度为160-180℃；
S3、将超声波处理完毕后的混合物再次加入挤出机内，在220-260℃混炼挤出造粒。
三、本申请汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料的组分及含量：
PC树脂80-120份，
ASA树脂30-50份，
钛白粉10-20份，
热稳定剂0.1-3份，
光稳定剂0.1-5份，
助剂0.2-3份。
其中，钛白粉为金红石型纳米钛白粉；
热稳定剂为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-无水马来酸共聚物和金属纤维，金属纤维为四氧化三铁纤维；
光稳定剂为氧化石墨和聚二甲基硅氧烷；
助剂为KH550硅烷偶联剂、木质纤维、催化剂，催化剂为三乙烯二胺与间苯二胺的混合物。
四、复合塑料的性能检验：
按照制备工艺与组分造粒，并将复合塑料颗粒加入到注射成型机内进行注射成型制样。
1、拉伸强度测试：根据ISO 527-2标准进行试验，试样尺寸为170*10*4mm，拉伸速度为50mm/min。
2、弯曲强度测试：根据ISO 178标准进行，试样尺寸为80*10*4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm。
3、简支梁缺口冲击强度测试：根据ISO 179-1标准进行，试样尺寸为80*10*4mm。
4、耐光照老化测试：根据SAE J2527测试标准，辐照能量为4500kJ/m2，测量色差△E 值。
5、抑菌性测试：根据QB/T2591-2003中的检测方法进行检测。
表1汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料
从表1中可以看出，当复合塑料中的氧化石墨较少时，复合塑料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲强度及耐光照性能显著下降；而当不含有四氧化三铁纤维时，复合塑料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲强度及耐光照性能也会显著下降；当钛白粉或氧化石墨的含量降低时，抑菌性能显著下降。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，其特征在于，所述汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料包含以下重量份的原料：
PC树脂80-120份，
ASA树脂30-50份，
钛白粉10-20份，
热稳定剂0.1-3份，
光稳定剂0.1-5份，
助剂0.2-3份。
2.根据权利要求1所述的一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，其特征在于，所述汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料包含以下重量份的原料：
PC树脂100份，
ASA树脂40份，
钛白粉15份，
热稳定剂2份，
光稳定剂3份，
助剂2份。
3.根据权利要求1或2所述的一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，其特征在于，所述钛白粉为纳米级钛白粉。
4.根据权利要求3所述的一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，其特征在于，所述钛白粉为金红石型纳米级钛白粉。
5.根据权利要求1所述的一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，其特征在于，所述热稳定剂为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-无水马来酸共聚物和金属纤维。
6.根据权利要求5所述的一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，其特征在于，所述金属纤维为四氧化三铁纤维。
7.根据权利要求1所述的一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，其特征在于，所述光稳定剂为氧化石墨和聚二甲基硅氧烷。
8.根据权利要求1所述的一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，其特征在于，所述助剂为KH550硅烷偶联剂、木质纤维。
9.根据权利要求8所述的一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料，其特征在于，所述助剂还包括催化剂，催化剂为三乙烯二胺与间苯二胺的混合物。
10.一种汽车外饰件用高韧性耐光照ASA/PC复合塑料的制备工艺，包括具体以下步骤：
S1、按配比称取干燥处理后的PC树脂、ASA树脂、钛白粉、热稳定剂、光稳定剂、助剂加入搅拌机内进行均匀混合，搅拌机的转速为300-450r/min，搅拌时间为1-5分钟，并加入挤出机，在170-200℃下进行挤出；
S2、将挤出的熔融状态的混合物，加入超声波搅拌机内进行超声波处理，超声功率为300-380W，处理时间为30-45min，温度为160-180℃；
S3、将超声波处理完毕后的混合物再次加入挤出机内，在220-260℃混炼挤出造粒。
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