CN109503971A - 一种用于卫浴的san/pmma复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫浴材料领域，特别涉及一种用于卫浴的SAN/PMMA复合材料及其制备方法，复合材料由以下质量份数的原料组成：增韧剂10‑30份；SAN30‑55份；PMMA15‑40份；苯乙烯‑丙烯腈‑马来酸酐共聚物3‑10份；光亮剂0.5‑3份；光稳定剂0.5‑3份；耐刮擦剂0.5‑3份；其它助剂0.5‑2份；所述其它助剂为润滑剂和抗氧剂中的至少一种。本发明提供的一种用于卫浴的SAN/PMMA复合材料，可作为卫浴产品的制造使用，能满足卫浴制品材料的特殊要求，如高光泽，耐刮擦，耐候性，耐酸碱腐蚀，并且可以改善现在陶瓷卫浴产品重量较大、搬运不方便、搬运易损坏、成本高、加工工序复杂、颜色相对比较单一等，在卫浴领域具有较好的应用市场和前景。

Description

一种用于卫浴的SAN/PMMA复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及卫浴材料领域，特别涉及一种用于卫浴的SAN/PMMA复合材料及其制备方法。

背景技术

卫浴作为每家每户的必备品，本身就占据着一定基本的市场份额，而智能卫浴又是这个行业中非常具有潜力的，在市场上有着举重若轻的作用。卫浴洁具产品不断的发展变化，竞争也不断加剧。我国现代卫浴洁具发展迄今20多年，卫浴洁具产品由最初的满足功能性，到现在满足主人品位需要、文化需要；卫浴洁具购买由少数人的奢侈品到现在县乡级市场的普及。随着卫浴洁具市场的逐渐成熟，卫浴洁具产品也由最初的在档次上的大群体区隔，到现在以性别因素细分市场；从产品仅仅是满足共性需求，到现在满足个性化求美、求新需求。

现有的卫浴产品一般都采用陶瓷制成，然而陶瓷材料存在重量大、加工性能低、不利于运输等问题，因此，亟需一种能够代替陶瓷材料来制造卫浴产品的新材料，并解决原陶瓷材料所带来的问题的。

增韧SAN是一类综合性能优异的塑料，具有优良的耐冲击性，良好的低温性能和耐化学药品性，尺寸稳定性好，制品的表面光泽性好等，但增韧SAN存在一些缺陷，如耐候性不佳，因为增韧SAN材料中的丁二烯橡胶的存在，C＝C双键的键能较低，在受到光热等的刺激后，C＝C双键会在较短的时间内双键断裂，造成材料的性能下降，制品的颜色发生变化；

PMMA具有极佳的透明度，较好的耐刮擦性能，但是PMMA的缺口冲击强度低韧性差，对缺口敏感，加工性较差，该缺点大大的限制了其应用。

专利CN 106854318 A，公开日为2017年06月16日，公开了一种免喷涂用于卫浴的SAN/PMMA复合材料及其制备方法，该技术方案中，仅是将SAN材料和PMMA进行了简单的混合，一方面仍无法完全克服增韧SAN以及PMMA材料中的缺点，物理性能仍不足以满足卫浴产品制造的使用；另一方面，在卫浴环境中，由于各类洗涤剂的使用，酸碱环境变化较为剧烈，一般的用于卫浴的SAN/PMMA复合材料材料的耐酸碱性能也不如陶瓷材料。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种用于卫浴的SAN/PMMA复合材料，由以下质量份数的原料组成：

所述其它助剂为润滑剂和抗氧剂中的至少一种。

进一步地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或至少两种混合；

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或至少两种混合。

进一步地，所述的增韧剂为乳液法聚合而成的白色粉末及颗粒状壳核聚合物，增韧剂中丁二烯橡胶B含量为50％-70％。

进一步地，所述光亮剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺；所述改性乙撑双脂肪酸酰胺为在乙撑双脂肪酸酰胺上引入极性基团。

进一步地，所述光稳定剂为苯并三唑类光吸收剂或受阻胺类光稳定剂中的一种或至少两种混合。

进一步地，所述耐刮擦剂为是以ABS树脂为载体的硅酮母粒；

所述硅酮母粒为分子量大于30万的线性聚双甲基硅氧烷。

本发明还提供一种根据如上任意所述的用于卫浴的SAN/PMMA复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤a、按重量配比称取各种原材料和助剂；

步骤b、将称量好的物料加入到高速混合机中混合2-5分钟；

步骤c、将混合后的物料的置于双螺杆挤出机加料料斗中，经改善后的螺杆组合的双螺杆挤出机造粒，即得到高光泽耐刮擦耐候增韧用于卫浴的SAN/PMMA复合材料。

进一步地，挤出机温度设定为:一区200℃，二区210℃，三区230℃，四区240℃，五区240℃，六区240℃，七区240℃，八区240℃，九区230℃，十区230℃，机头区220℃；

进一步地，挤出工艺为：螺杆转速300-500RPM,产量50-400kg/h，真空表读数＞0.07。

进一步地，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1。

其中，SAN(中文名：苯乙烯-丙烯腈共聚物，英文名：Styrene Acrylonitrile，简称SAN)，是无色透明的热塑性树脂，具有耐高温性、出色的光泽度和耐化学介质性，还有优良的硬度、刚性、尺寸稳定性和较高的承载能力，其熔体流动速率为(220℃/10kg)20-50g/10min，其常温冲击强度约为2KJ/m²；

PMMA(中文名：聚甲基丙烯酸甲酯，英文名：polymethyl methacrylate，简称PMMA)，熔体流动速率为(230℃/3.8kg)为5-20g/10min，其常温冲击强度在2KJ/m²以上。

本专利申请技术方案中，创造性地加入苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐无规共聚物将PMMA和SAN进行了结合，苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐无规共聚物，是一种高耐热、高透光性、相容性好的热塑性树脂，分子结构上存在SAN链段，与ABS树脂有很好的物理相容性，同时马来酸酐又可与PMMA分子端基发生化学反应而相容当加入SMA树脂后，其可使增韧SAN和PMMA两者材料的相容性能提高，利于两个材料在双螺杆挤出加工中降低两者的界面张力和增强界面结合，从而提高材料的物理性能和耐酸碱性能。

本专利申请技术方案中，加入的光亮剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺，具体地，为在乙撑双脂肪酸酰胺上引入油酸酰胺极性基团，该极性基团亦可称之谓锚固基团，该基团对料颗粒有较牢固的结合性。主链分子是溶剂化链段亲油基团，与树脂有一定的相溶性，与苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物配合使用，可在无机颜料，材料颗粒与基体树脂之间形成相溶剂层，可以在固体材料颗粒表面形成一定的保护层，当含有分散基团的固体颗粒因范德华力相互作用时，由于吸附层间的空间障碍，而使颗粒相互排斥，从而实现固体颗粒在树脂中的稳定分散，由于引进油酸酰胺基团，其性能除了具有优异的物理性能和耐酸碱腐蚀性能外，还具有更好的分散性，使熔体质量流动速率大大提高,进而使得产品的外观光泽度更好，再添加不同颜色的色粉后，产品的外观会显得更加光亮，更加鲜艳。

本专利申请技术方案中，耐刮擦剂为是以ABS树脂为载体的硅酮母粒，与配方中的SAN和增韧剂具有很高的融合性，硅酮母粒主要由分子量大于30万的的硅酮材料制成，硅酮材料为高分子量线性PDMS(聚双甲基硅氧烷)，外观为白色颗粒,加入后可避免塑料在螺杆中打滑，具有脱模更容易，磨擦系数更低及整体性能的提高等优点。相对于其他硅酮添加剂，本品适用于较高的加工温度，具有良好的稳定性、非迁移性，有效提高树脂材料的加工流动性、脱模性，降低挤出机扭矩提高生产能力，提高树脂与填料等的相容性，改善材料表面的光泽、爽滑效果，同时提升材料表面的刮擦性，最终使制品的在使用过程中耐刮擦性能明显的提高。

本发明提供的制备方法中，所使用的双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，当长径比小于该比例时，由于螺杆较短，不利于本发明提供的配方材料的融合，材料的性能不能达到最佳；当长径比大于该比例时，由于螺杆螺筒较长，材料在螺筒中停留时间较长，容易发生材料降解现象，对本发明提供的复合材料的性能和光泽有较大的影响。螺杆组合不同于加工普通复合材料的螺杆组合，调整后的螺杆组合首先可以保证材料的性能较好，同时有利于材料注塑产品后，制品的外观与光泽。

本发明提供的一种用于卫浴的SAN/PMMA复合材料，可用于卫浴领域，作为卫浴产品的制造使用，能满足卫浴制品材料的特殊要求，如高光泽，耐刮擦，耐候性，耐酸碱腐蚀，并且可以改善现在陶瓷卫浴产品存在的许多缺陷，如重量较大，搬运不方便，搬运易损坏，成本高，加工工序复杂，颜色相对比较单一等，在卫浴领域具有较好的应用市场和销售前景。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供以下实施例和对比例的配方(单位：重量份)，如表1所示：

表1

本发明还提供以下制备方法的实施例，具备包括以下步骤：

步骤a、按照上述表格中的配比，称取各种原材料和助剂；

步骤b、将称量好的物料加入到高速混合机中混合2-5分钟；

步骤c、将混合后的物料的置于双螺杆挤出机加料料斗中，经特殊调整过的螺杆组合的双螺杆熔融挤出造粒，得到该ABS复合材料，

其挤出温度为:一区200℃，二区210℃，三区230℃，四区240℃，五区240℃，六区240℃，七区240℃，八区240℃，九区230℃，十区230℃，机头区220℃；

挤出工艺为：螺杆转速300-500RPM,产量50-400kg/h，真空表读数＞0.07

双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1。

将上述得到的复合材料进行以下性能测试：

将按上述方法完成造粒的粒子材料事先在80-100℃的鼓风烘箱中干燥2-3小时，然后再将干燥好的粒子材料在注塑机上进行注射成型制样。然后放置于恒温(23±2℃)恒湿(50±2％)箱中保存24小时后进行物性测试。

拉伸性能测试按ISO 527-2进行，试样尺寸为150×10×4mm，拉伸速度为50mm/min；

弯曲性能测试按ISO 178进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度2mm/min；

常温简支梁缺口冲击强度按ISO 179进行，试样尺寸为80×10×4mm,摆锤为4J；

熔融指数测试按照ISO 1133进行测试，测试条件为220℃，10kg负荷。

光泽度测试按照ISO 2813进行测试，测试角度为60°。

耐候性测试按照ISO 4892-3进行测试。

洛氏硬度性试按照GB/T 3398.1进行测试。

耐刮擦性能按照ISO 7742进行测试，测试负荷为10N。

耐酸碱性测试：分别自制一定比例浓度的酸性试剂(PH为5)和碱性试剂(PH为9)表面涂覆，48小时后观察表面的腐蚀变化严重情况。

测试结果如下所示：

表2

从实施例1、2、3、4与对比例1的对比可以看出，耐候剂的比例添加后，材料的耐候性能有很好的改善和明显提高，说明耐候剂对材料在光照时，有效的吸收和屏蔽了光照过程中产生的自由基，起到保护材料的作用。

从实施例1、2、3、4与对比例2的对比可以看出，随着试验中耐刮擦剂添加比例的提高，对复合材料的洛氏硬度有一定的提高，材料的耐刮擦性能也有明显的提高，说明该助剂有效提高树脂材料的脱模性，降低挤出机扭矩提高生产能力，提高树脂与填料等的相容性，达到改善材料表面的硬度、耐刮擦效果。

实施例1、2、3、4与对比例3的对比可以看出，对于添加不同比例改性乙撑双脂肪酸酰胺作为光亮剂后，光亮剂可以明显提高复合材料的光泽度，说明本发明在乙撑双脂肪酸酰胺基础上引进极性基团，该基团对料颗粒有较牢固的结合性，当与苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物配合使用，则光亮剂在无机颜料，材料颗粒、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物与基体树脂之间形成相溶层，可以在固体材料颗粒表面形成一定的保护层，当含有分散基团的固体颗粒因范德华力相互作用时，由于吸附层间的空间障碍，而使颗粒相互排斥，从而实现固体颗粒在树脂中的稳定分散，增强材料的光泽度。

从实施例1、2、3、4看出在按照不同材料比例混合，对比材料力学性能，耐候性能，光泽度，洛氏硬度和耐刮擦综合对比后，可以达到智能卫浴对材料的要求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于卫浴的SAN/PMMA复合材料，其特征在于，由以下质量份数的原料组成：

所述其它助剂为润滑剂和抗氧剂中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的用于卫浴的SAN/PMMA复合材料，其特征在于：

所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或至少两种混合；

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或至少两种混合。

3.根据权利要求1所述的用于卫浴的SAN/PMMA复合材料，其特征在于：所述的增韧剂为乳液法聚合而成的白色粉末及颗粒状壳核聚合物，增韧剂中丁二烯橡胶B含量为50％-70％。

4.根据权利要求1所述的用于卫浴的SAN/PMMA复合材料，其特征在于：所述光亮剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺；所述改性乙撑双脂肪酸酰胺为在乙撑双脂肪酸酰胺上引入极性基团。

5.根据权利要求1所述的用于卫浴的SAN/PMMA复合材料，其特征在于：所述光稳定剂为苯并三唑类光吸收剂或受阻胺类光稳定剂中的一种或至少两种混合。

6.根据权利要求1所述的用于卫浴的SAN/PMMA复合材料，其特征在于：所述耐刮擦剂为是以ABS树脂为载体的硅酮母粒；

所述硅酮母粒为分子量大于30万的线性聚双甲基硅氧烷。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于卫浴的SAN/PMMA复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、按重量配比称取各种原材料和助剂；

步骤b、将称量好的物料加入到高速混合机中混合2-5分钟；

步骤c、将混合后的物料的置于双螺杆挤出机加料料斗中，经改善后的螺杆组合的双螺杆挤出机造粒，即得到具有高光泽耐刮擦耐候增韧用于卫浴的SAN/PMMA复合材料。

8.根据权利要求7任一项所述的用于卫浴的SAN/PMMA复合材料的制备方法，其特征在于，挤出机温度设定为:一区200℃，二区210℃，三区230℃，四区240℃，五区240℃，六区240℃，七区240℃，八区240℃，九区230℃，十区230℃，机头区220℃。

9.根据权利要求7任一项所述的用于卫浴的SAN/PMMA复合材料的制备方法，其特征在于，挤出工艺参数为：螺杆转速300-500RPM,产量50-400kg/h，真空表读数＞0.07。

10.根据权利要求7任一项所述的用于卫浴的SAN/PMMA复合材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1。