CN109517119A - 一种增强pc/abs合金韧性和组份相容性的复合型材料及其制备方法 - Google Patents

一种增强pc/abs合金韧性和组份相容性的复合型材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及PC/ABS合金技术领域，为提高PC/ABS合金的韧性和组份相容性，本发明公开了一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料及其制备方法，该复合型材料由一定的ABS树脂、增韧弹性体、增容接枝单体、引发剂、和稀释剂、助接枝单体等制成，采用混合后经挤出机一步挤出造粒得到。本发明的复合型材料性能同时提高PC/ABS合金的韧性和组份相容性，而且自身性能均一稳定，增韧效果和增容效果协调发挥，在合金中的相容性和分散性高，极大的提升得到的PC/ABS合金材料，同时通过一步挤出成型造粒制备，增容接枝单体同时接到ABS和增韧弹性体上的几率高，复合型材料的内部相容性得到提升。

Description

一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料及其制 备方法
技术领域
本发明涉及PC/ABS合金技术领域，具体涉及一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料及其制备方法。
背景技术
PC/ABS合金(聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)结合了PC和ABS两种材料的优异特性，兼具了ABS材料的成型性和PC材料的优异力学性能，广泛应用于汽车零部件、通信器材、家用电器、照明设备等多个领域。但是由于PC和ABS材料只具有部分相容性，如果直接共混加工容易在材料中集聚内应力而使最终材料的性能下降。而且在某些韧性要求较高的使用场合，由于ABS韧性不够并受PC/ABS相容性不充分的影响，PC/ABS材料的韧性不能达到使用要求，限制了PC/ABS的应用，因此如何提高PC/ABS材料的组份相容性和韧性对拓展PC/ABS材料的应用具有重要意义。
现有技术中有通过同时添加增韧剂和增容剂来提高PC/ABS的韧性和组份相容性，但是由于增韧剂与增容剂两者的自身性能不能保证完全协调，受限于粒径、分散效果等在PC/ABS合金中无法分散均匀，并需要考虑增韧剂与PC/ABS合金的相容程度和增容剂对 PC/ABS合金的韧性的消极影响，使得到的PC/ABS合金的性能不均，增容剂和增韧剂的效果不能同时发挥到较佳的水平。
中国专利CN201310558974.4，专利名称一中ABS复合PC材料合金，公开了一种由ABS、PC、增稠剂、PE酯、润滑剂、分散剂、聚丙烯、光稳定剂、纳米硅胶、成核剂、丁二烯、聚乙烯酯、相溶剂、蒙脱土、消烟剂、纳米碳酸钙、乙烯-丙烯酸盐、稀释剂、增韧剂、滑石粉、甲基三乙氧基硅烷、抗氧剂、硅烷偶联剂、聚丙烯、聚乙烯玻璃纤维等制成的ABS 复合PC材料合金，并提及所用的增韧剂同时具有增容效果，能够在增强PC/ABS合金的韧性的同时增强PC/ABS合金组份的相容性，但是该申请文件并未公开增韧剂的组份如何，因此不具有借鉴意义。
发明内容
为解决提高PC/ABS合金的韧性和组份相容性的问题，本发明的目的在于提供一种增强PC/ABS合金的韧性和组份相容性的复合型材料，能同时有效提升PC/ABS合金材料的韧性和PC与ABS之间的相容性，满足PC/ABS合金在更多场合的应用需求。
本发明同时提供该增强PC/ABS合金的韧性和组份相容性的复合型材料的制备方法。
本发明提供如下的技术方案：
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，所述复合型材料至少由以下重量份的组份制成：ABS树脂5～80份、增韧弹性体20～95份、增容接枝单体0.5～5份、引发剂0.01～ 0.5份和稀释剂0.1～2份。
作为本发明的优选，制成复合型材料的组份还包括重量份的助接枝单体0.1～5份。
作为本发明的优选，所述复合型材料由以下重量份的组份制成：ABS树脂5～80份、增韧弹性体20～95份、增容接枝单体0.5～5份、引发剂0.01～0.5份、稀释剂0.1～2份和助接枝单体0.1～5份。
作为本发明的优选，所述增韧弹性体为乙烯丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物中的一种或几种的混合物。
作为本发明的优选，所述的增容接枝单体为丙烯酸、邻苯二甲酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸、反丁烯二酸中的一种或几种的混合物。
作为本发明的优选，助接枝单体为苯乙烯、吡啶、己内酰胺中的一种或几种的混合物。
作为本发明的优选，所述引发剂为2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧)化己烷、1,1-(双过氧化叔丁基)3,3,5-三甲基环己烷、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、双(2-叔丁基过氧化异丙基)苯、过氧化叔丁基异丙苯、二叔丁基过氧化物、过苯甲酸叔戊酯、2,2-双(叔戊基过氧)-丁烷、二叔戊基过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、二苯甲酰基过氧化物中的一种或多种混合物。
作为本发明的优选，所述稀释剂为丙酮、丁酮、乙醇、乙酸乙酯中一种或几种混合物。
本发明的复合型材料由ABS与增韧弹性体、增容接枝单体复合而成，其中ABS与增容接枝单体在引发剂作用下发生交联反应，增容接枝单体如顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丙烯酸、邻苯二甲酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝到ABS上，使ABS的表面接上与聚碳酸酯相容性强的官能团。使用时加入到PC/ABS合金中，由于复合型材料中的ABS 与合金中的ABS相容性高，而官能化的ABS与PC的相容性高，因此提升了合金材料中的 PC组份与ABS的相容性。增韧弹性体与增容接枝单体发生交联反应后使增韧弹性体的表面官能化，提高增韧弹性体与PC/ABS合金的相容性，从而提PC/ABS合金的高韧性。这样本发明的复合型材料在加入到PC/ABS合金材料中后可以同时提高PC/ABS合金材料的韧性和组份相容性。更重要的是，本发明的增容接枝单体和增韧弹性体是发明人经过反复试验、摸索和总结得到的，其中增容接枝单体既可以在本申请的特定的引发剂的作用下接枝到ABS表面，又可以接枝到增韧弹性体上面，并且在助接枝单体的作用下，增容接枝单体在ABS和增韧弹性体上的接枝率，稀释剂则稀释引发剂，使引发剂更均匀的分散。而所用增韧弹性体与 ABS由于具有某些特定的单体结构或者链段，两者的相容性高，这样得到的复合型材料性能稳定，性质均匀。其中所用的乙烯丙烯酸酯共聚物可优选为乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、乙烯丙烯酸乙酯共聚物。在增容接枝单体以及ABS、增韧弹性体自身相容性的特性下，复合型材料在PC/ABS合金中的分散均匀、相容性高，从而能够均匀增强 PC/ABS合金材料的韧性和组份相容性，克服PC/ABS合金中同时加入增容剂和增韧剂的性能不均的缺点。
作为本发明的优选，将原料混合后加入到120～210℃的挤出机中熔融塑化，然后反应挤出、冷却、造粒、干燥即得增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料。
作为本发明的优选，所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出机1区到12区温度设置分别为120℃、160℃、180℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、200℃、190℃、180℃和 180℃，机头为190℃。
本发明的制备复合型材料的方法中将原料混合后在挤出机中挤出造粒，将增容接枝单体一次性分别接枝到ABS与增韧弹性体上，既避免了已接枝单体的再加工降解，同时提高了部分增容接枝单体同时接到ABS和增韧弹性体上的几率，提升了复合型材料的内部相容性和性能均一稳定性，并通过准确控制挤出温度提升接枝效率。
本发明的有益效果如下：
本发明的复合型材料性能同时提高PC/ABS合金的韧性和组份相容性，而且自身性能均一稳定，增韧效果和增容效果协调发挥，在合金中的相容性和分散性高，极大地提升得到的PC/ABS 合金材料韧性，同时通过一步挤出成型造粒制备，增容接枝单体同时接到ABS和增韧弹性体上的几率高，复合型材料的内部相容性得到提升。
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。
如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
实施例1
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，由以下组份制成：ABS树脂25g、乙烯丙烯酸酯共聚物75g、反丁烯二酸2g、过氧化二异丙苯0.1g、丙酮1g和苯乙烯1g，其中所用乙烯丙烯酸酯共聚物为乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物。
上述增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料的制备方法，包括以下步骤，将过氧化二异丙苯加入到丙酮中分散均匀后与其他原料混合，加入到120～210℃的挤出机中熔融塑化，然后反应挤出、冷却、造粒、干燥即得增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，其中挤出机为双螺杆挤出机，挤出机1区到12区温度设置分别为120℃、160℃、 180℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、200℃、190℃、180℃和180℃，机头为190℃。
实施例2
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成：ABS树脂60g、乙烯丙烯酸共聚物40g、邻苯二甲酸酐2g、过氧化二异丙苯0.05g、过氧化二苯甲酰0.1g、丁酮1.5g和己内酰胺1g。
制备过程中将过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰溶解在丁酮中，然后再与其他原料混合造粒。
实施例3
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成：ABS树脂40g、乙烯丙烯酸共聚物20g、乙烯醋酸乙烯酯共聚物40g、甲基丙烯酸缩水甘油酯3g、2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧)化己烷0.2g、乙醇2g和苯乙烯3g。
制备时将2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧)化己烷分散溶解在乙醇后再与其他原料混合、造粒。
实施例4
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成：ABS树脂5g、乙烯丙烯酸酯共聚物20g、乙烯丙烯酸共聚物35g及乙烯醋酸乙烯酯共聚物15g、丙烯酸0.5g、邻苯二甲酸酐1g、二苯甲酰基过氧化物0.01g、乙酸乙酯0.1g和吡啶0.15g。
制备时将二苯甲酰基过氧化物分散溶解在乙酸乙酯后再与其他原料混合、造粒。
实施例5
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成，ABS树脂80g、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物55g、丙烯酸5g、1,1-(双过氧化叔丁基)3,3,5-三甲基环己烷0.5g、丁酮2g和己内酰胺5g。
制备时将1,1-(双过氧化叔丁基)3,3,5-三甲基环己烷分散溶解在丁酮后再与其他原料混合、造粒。
实施例6
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成，ABS树脂70g、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物40g、丙烯酸 2g、甲基丙烯酸缩水甘油酯3g、双(2-叔丁基过氧化异丙基)苯0.2g、过氧化叔丁基异丙苯 0.2g、丙酮1g和苯乙烯1g、吡啶1g、己内酰胺3g。
制备时，将双(2-叔丁基过氧化异丙基)苯、过氧化叔丁基异丙苯溶解在丙酮后与其他原料混合、造粒。
实施例7
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成，ABS树脂15g、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物95g、丙烯酸、邻苯二甲酸酐1g、过氧化二异丙苯0.3g、丙酮1.5g和吡啶0.5、己内酰胺2g。
制备时将过氧化二异丙苯分散溶解在丙酮后再与其他原料混合、造粒。
实施例8
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成，ABS树脂60g、乙烯丙烯酸共聚物20g、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)- 聚苯乙烯嵌段共聚物30g、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物40g、反丁烯二酸2g、邻苯二甲酸酐3g、过氧化二异丙苯0.5g、丁酮2g和苯乙烯4g。
制备时，将过氧化二异丙苯分散溶解在丁酮后再与其他原料混合、造粒。
实施例9
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成，ABS树脂50g、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物60g、反丁烯二酸1g、甲基丙烯酸缩水甘油酯2g、过氧化二异丙苯0.1、过氧化二苯甲酰0.1g、丁酮1g和己内酰胺2g。
制备时将过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰溶解在丁酮后再与其他原料混合、造粒。
实施例10
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成，ABS树脂20g、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物80g、反丁烯二酸2.5g、过氧化二异丙苯0.1g、丙酮1g和苯乙烯1g。
制备时将过氧化二异丙苯分散溶解在丙酮后再与其他原料混合、造粒。
实施例11
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成，ABS树脂25g、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物70g、顺丁烯二酸酐1.5g、过氧化二异丙苯0.2g、丙酮1.5g和苯乙烯1g。
造粒时将过氧化二异丙苯分散溶解在丙酮后再与其他组份混合、造粒。
实施例12
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成，ABS树脂30g、乙烯醋酸乙烯酯共聚物70g、顺丁烯二酸2g、过氧化二异丙苯0.05g、过氧化二苯甲酰0.1g、丁酮1.5g和苯乙烯1g。
制备时将过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰分散溶解在丁酮再与其他原料混合、造粒。
实施例13
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成，ABS树脂30g、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物80g、顺丁烯二酸酐2g、过氧化二异丙苯0.15g和丙酮2g。
制备时将过氧化二异丙苯溶解在丙酮后再与其他原料混合、造粒。
实施例14
一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，与实施例1的不同之处在于，该复合型材料由以下组份制成，ABS树脂25g、乙烯丙烯酸共聚物70g、顺丁烯二酸酐3g、过氧化二异丙苯0.2g和丁酮2g。
制备时将过氧化二异丙苯溶解在丁酮后再与其他原料混合、造粒。
应用性能测试
分别将实施例1～14所得的复合型材料和对比例1～2的增容材料5g与PC 70g、ABS30g，抗氧剂1076 0.15g、抗氧剂168 0.15g、润滑剂EBS 0.3g混合后制成PC/ABS合金材料，并与空白样PC/ABS合金性能进行对比，结果如表1所示。其中，
对比例1所用增容材料为：以ABS树脂100份、顺丁烯二酸酐2份、过氧化二异丙苯0.1份、丙酮1份为原料，将过氧化二异丙苯用丙酮稀释后共混，然后采用实施例1的制备方法造粒成型，得到增容材料。
对比例2所用增容材料为市售甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物MBS，型号为陶氏2620。
空白样PC/ABS合金为由PC 70g、ABS 30g，抗氧剂1076 0.15g、抗氧剂168 0.15g、润滑剂EBS 0.3g混合后制成。
各性能测试标准：
拉伸强度/MPa：ISO527；断裂伸长率/％：ISO527；弯曲强度/MPa：ISO178；弯曲模量 /MPa:ISO178；IZOD缺口冲击强度/(KJ/m2)：ISO180。
表1应用测试结果
从上表可以看出，与空白样和对比例1、对比例2相比，采用本发明的复合型材料添加到PC/ABS合金中，对PC/ABS合金韧性提升性能更加明显，表面复合型材料增强了PC/ABS 合金的韧性和组份的相容性。

Claims (10)

1.一种增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，其特征在于，所述复合型材料至少由以下重量份的组份制成：ABS树脂5~80份、增韧弹性体20~95份、增容接枝单体0.5～5份、引发剂0.01～0.5份和稀释剂0.1～2份。
2.根据权利要求1所述的增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，其特征在于，制成所述复合型材料的组份还包括重量份的助接枝单体0.1～5份。
3.根据权利要求1所述的增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，其特征在于，所述复合型材料由以下重量份的组份制成：ABS树脂5~80份、增韧弹性体20~95份、增容接枝单体0.5～5份、引发剂0.01～0.5份、稀释剂0.1～2份和助接枝单体0.1～5份。
4.根据权利要求1或2或3所述的增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，其特征在于，所述增韧弹性体为乙烯丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1或2或3所述的增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，其特征在于，所述的增容接枝单体为丙烯酸、邻苯二甲酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸、反丁烯二酸中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1或2或3所述的增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，其特征在于，助接枝单体为苯乙烯、吡啶、己内酰胺中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1或2或3所述的增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，其特征在于，所述引发剂为2, 5-二甲基-2, 5双（叔丁基过氧）化己烷、1, 1-（双过氧化叔丁基）3, 3, 5-三甲基环己烷、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、双（2-叔丁基过氧化异丙基）苯、过氧化叔丁基异丙苯、二叔丁基过氧化物、过苯甲酸叔戊酯、2, 2-双（叔戊基过氧）-丁烷、二叔戊基过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-3, 5, 5-三甲基己酸酯、二苯甲酰基过氧化物中的一种或多种混合物。
8.根据权利要求1或2或3所述的增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料，其特征在于，所述稀释剂为丙酮、丁酮、乙醇、乙酸乙酯中的一种或几种的混合物。
9.一种如权利要求1至8任一所述的增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料的制备方法，其特征在于，将原料混合后加入到120～210℃的挤出机中熔融塑化，然后反应挤出、冷却、造粒、干燥即得增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料。
10.根据权利要求9所述的增强PC/ABS合金韧性和组份相容性的复合型材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出机1区到12区温度设置分别为120℃、160℃、180℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、200℃、190℃、180℃和180℃，机头为190℃。
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