CN109721991A - 一种耐老化pc/abs合金塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种耐老化PC/ABS合金塑料及其制备方法，其由40‑70份PC、20‑30份ABS、3‑8份增韧剂、0.5‑1份抗氧剂、5‑10份改性竹炭粉、1‑2份润滑剂制备而成，其中，改性竹炭粉是将竹炭粉高温活化后经硫酸铜改性得到。本发明采用改性竹炭粉和酚类抗氧剂配合作用，显著提高了PC/ABS合金塑料的耐老化性能，以高温活化和硫酸铜浸渍对竹炭粉进行改性，提高了酚类抗氧剂在塑料在体系中的稳定性，更利于其抗老化性能的发挥，从而提高PC/ABS合金塑料的长期热氧化和耐候性能，同时竹炭粉具有一定的补强效果，增加了合金塑料的力学性能，竹炭粉具有吸附性能还能一定程度上降低塑料气味。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物共混改性技术领域，具体是一种耐老化PC/ABS合金塑料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)具有优良的力学性能、耐热性和尺寸稳定性。但PC的熔体粘度大，加工温度高，成型加工困难，且对缺口非常敏感。为此，人们常采用PC与其它聚合物共混合金化来改善加工性能及缺口敏感性。其中，PC的溶解度参数为19.5(J/cm)1/2，ABS的溶解度参数为19.6-20(J/cm)1/2，两者较为接近，所以PC与ABS有较好的相容性，PC/ABS合金因具有冲击强度高、刚性好、耐热变形温度高、加工性好、电性能优良、性价比高等优点而倍受青睐，发展迅速，并且已在汽车、机械、家电、计算机、通讯器材、办公设备等方面得到了广泛应用。
然而，目前的PC/ABS塑料合金耐老化性能并不理想，这与PC以及ABS的化学结构与特性有关。PC由于含有强极性酯基，在热的条件下或在螺杆中高剪切的情况下容易受到水分、酸碱离子、合成过程中残留的催化剂、其他加工助剂等的影响产生严重的降解；而ABS由于分子结构中的丁二烯双键在紫外线作用下容易氧化降解，吕争青等对ABS的湿热老化做过研究，高温湿态情况下ABS会发生分子链断裂分解成低分子物质加剧老化，造成颜色加深、性能急剧下降；PC/ABS合金同样会有这样的问题，目前一般对PC/ABS的耐老化问题的解决方案是：1、PC封端；2、分子量与分子量分布控制；3、增加抗氧剂与耐候剂；4、加工过程确保原料干燥。耐老化效果并不是太突出，探索具有优异耐老化性能的PC/ABS合金材料的改性途径成为本领域研需要解决的技术问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐老化PC/ABS合金塑料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐老化PC/ABS合金塑料，由以下组分按重量份制备而成：
其中，改性竹炭粉是将竹炭粉高温活化后经硫酸铜改性得到。
进一步方案，所述改性竹炭粉的制备方法为：向竹炭粉中通入氮气，以3-5℃/min的速率升温至500-600℃，保温1-2h，冷却至80-90℃，空冷至室温得到活化竹炭粉；用浓度为10-12g/L的硫酸铜溶液在20-30℃条件下浸渍活化竹炭粉，其中，活化竹炭粉与硫酸铜溶液浴比为1:25-30，浸渍时间为3-4h。
所述抗氧剂为酚类抗氧剂，所述酚类抗氧剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和/或2,6-二叔丁基苯酚。
所述抗氧剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和2,6-二叔丁基苯酚复配而成；且4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和2,6-二叔丁基苯酚的重量比为1：1。
所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐、接枝乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
所述增韧剂为核壳结构的硅系增韧剂。
本发明的另一个发明目的在于提供上述耐老化PC/ABS合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按配比将PC、ABS和增韧剂投入高混机中混合1-3min，得到预混料；
S2、将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，再按配比将抗氧剂、改性竹炭粉、润滑剂从侧喂料口加入，进行挤出。
进一步方案，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度245℃，四区温度260℃，五区温度265℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度240℃，九区温度240℃，十区温度260℃，十一区温度250℃。
本发明的有益效果：本发明以酚类抗氧剂作为PC/ABS合金材料的抗老化组分，加入改性竹炭粉与其配合，竹炭粉经高温活化处理后表面具有的活性基团更有利于硫酸铜浸渍液中的游离铜离子负载在竹炭粉表面与内部孔道壁上，铜离子的分散度和负载提高，且铜离子在竹炭表面负载更加均匀，利用均匀分散的改性竹炭粉吸附体系中的酚类抗氧剂，两者配合，提高酚类抗氧剂在PC/ABS合金基体中的稳定性，从而提高PC/ABS合金的长期热氧化和耐候性能，同时竹炭粉具有一定的补强效果，增加了合金塑料的力学性能，竹炭粉具有吸附性能还能一定程度上降低塑料气味。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
增韧剂选择壳为甲基丙烯酸甲酯、核为有机硅或丙烯酸的核壳结构的硅系增韧剂。
下述实施例中竹炭粉由以下方法制备而成：将竹材与酸化剂按重量体积比1.25-2g/mL在300-350℃条件下酸化处理2-3h；向酸化处理后的竹炭粉中通入氮气，升温至600-800℃，保温3-4h，冷却至100℃以下，空冷至室温，得到竹炭粉；其中，酸化剂为硫酸和过氧化氢以摩尔比1:1的混合溶液。
实施例1
一种耐老化PC/ABS合金塑料，其原料按重量份有如下组分组成：PC 40份、ABS 30份、MBS型增韧剂3份、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)0.5份、改性竹炭粉5份、润滑剂1份。
改性竹炭粉是将竹炭粉高温活化后经硫酸铜改性得到，具体制备过程为：向竹炭粉中通入氮气，以3℃/min的速度升温至500℃，保温2h，冷却至80℃，空冷至室温得到活化竹炭粉；将活化竹炭粉放入浓度为10g/L的硫酸铜溶液中浸渍，浸渍温度为20℃，活化竹炭粉与硫酸铜溶液浴比为1:30，浸渍时间为4h。
所述耐老化PC/ABS合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将40份PC、30份ABS和3份MBS型增韧剂投入高混机中进行混合1min，得到预混料；
S2、将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，再将0.5份4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、5份改性竹炭粉、1份润滑剂从侧喂料口加入，进行挤出，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度245℃，四区温度260℃，五区温度265℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度240℃，九区温度240℃，十区温度260℃，十一区温度250℃。
实施例2
一种耐老化PC/ABS合金塑料，其原料按重量份有如下组分组成：PC 70份、ABS 20份、MBS型增韧剂8份、2,6-二叔丁基苯酚1份、改性竹炭粉10份、润滑剂2份。
改性竹炭粉是将竹炭粉高温活化后经硫酸铜改性得到，具体制备过程为：向竹炭粉中通入氮气，以5℃/min的速度升温至600℃，保温1h，冷却至90℃，空冷至室温得到活化竹炭粉；将活化竹炭粉放入浓度为12g/L的硫酸铜溶液中浸渍，浸渍温度为30℃，活化竹炭粉与硫酸铜溶液浴比为1:25，浸渍时间为3h。
所述耐老化PC/ABS合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将70份PC、20份ABS和8份MBS型增韧剂投入高混机中进行混合3min，得到预混料；
S2、将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，再将1份2,6-二叔丁基苯酚、10份改性竹炭粉、2份润滑剂从侧喂料口加入，进行挤出，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度245℃，四区温度260℃，五区温度265℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度240℃，九区温度240℃，十区温度260℃，十一区温度250℃。
实施例3
一种耐老化PC/ABS合金塑料，其原料按重量份有如下组分组成：PC 55份、ABS 25份、MBS型增韧剂5份、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)0.2份、2,6-二叔丁基苯酚0.6份、改性竹炭粉8份、润滑剂1.5份。
改性竹炭粉是将竹炭粉高温活化后经硫酸铜改性得到，具体制备过程为：向竹炭粉中通入氮气，以4℃/min的速度升温至550℃，保温1.5h，冷却至85℃，空冷至室温得到活化竹炭粉；将活化竹炭粉放入浓度为11g/L的硫酸铜溶液中浸渍，浸渍温度为25℃，活化竹炭粉与硫酸铜溶液浴比为1:28，浸渍时间为3.5h。
所述耐老化PC/ABS合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将55份PC、25份ABS和5份MBS型增韧剂投入高混机中进行混合2min，得到预混料；
S2、将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，再将0.2份4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、0.6份2,6-二叔丁基苯酚、8份改性竹炭粉、1.5份润滑剂从侧喂料口加入，进行挤出，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度245℃，四区温度260℃，五区温度265℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度240℃，九区温度240℃，十区温度260℃，十一区温度250℃。
实施例4
一种耐老化PC/ABS合金塑料，其原料按重量份有如下组分组成：PC 60份、ABS 20份、MBS型增韧剂6份、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)0.4份、2,6-二叔丁基苯酚0.4份、改性竹炭粉7份、润滑剂1.5份。
改性竹炭粉是将竹炭粉高温活化后经硫酸铜改性得到，具体制备过程为：向竹炭粉中通入氮气，以4℃/min的速度升温至550℃，保温1.5h，冷却至85℃，空冷至室温得到活化竹炭粉；将活化竹炭粉放入浓度为11g/L的硫酸铜溶液中浸渍，浸渍温度为25℃，活化竹炭粉与硫酸铜溶液浴比为1:28，浸渍时间为3.5h。
所述耐老化PC/ABS合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将60份PC、20份ABS和6份MBS型增韧剂投入高混机中进行混合2min，得到预混料；
S2、将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，再将0.4份4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、0.4份2,6-二叔丁基苯酚、7份改性竹炭粉、1.5份润滑剂从侧喂料口加入，进行挤出，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度245℃，四区温度260℃，五区温度265℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度240℃，九区温度240℃，十区温度260℃，十一区温度250℃。
对比例1
一种PC/ABS合金塑料，其原料按重量份有如下组分组成：PC 60份、ABS 20份、MBS型增韧剂6份、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)0.4份、2,6-二叔丁基苯酚0.4份、润滑剂1.5份。
所述PC/ABS合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将60份PC、20份ABS和6份MBS型增韧剂投入高混机中进行混合2min，得到预混料；
S2、将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，再将0.4份4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、0.4份2,6-二叔丁基苯酚、1.5份润滑剂从侧喂料口加入，进行挤出，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度245℃，四区温度260℃，五区温度265℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度240℃，九区温度240℃，十区温度260℃，十一区温度250℃。
对比例2
一种PC/ABS合金塑料，其原料按重量份有如下组分组成：PC 60份、ABS 20份、MBS型增韧剂6份、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)0.4份、2,6-二叔丁基苯酚0.4份、竹炭粉7份、润滑剂1.5份。
竹炭粉是将竹炭粉经硫酸铜改性得到，具体制备过程为：将竹炭粉放入浓度为11g/L的硫酸铜溶液中浸渍，浸渍温度为25℃，竹炭粉与硫酸铜溶液浴比为1:28，浸渍时间为3.5h。
所述PC/ABS合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将60份PC、20份ABS和6份MBS型增韧剂投入高混机中进行混合2min，得到预混料；
S2、将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，再将0.4份4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、0.4份2,6-二叔丁基苯酚、7份竹炭粉、1.5份润滑剂从侧喂料口加入，进行挤出，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度245℃，四区温度260℃，五区温度265℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度240℃，九区温度240℃，十区温度260℃，十一区温度250℃。
根据热氧老化实验标准GB/T7141-2008，对实施例1-4制得的耐老化PC/ABS合金塑料和对比例1-2制得的PC/ABS合金塑料进行热老化性能的检测，测试结果如下表1所示：
表1
| 性能 | 拉伸强度保持率/％ | 悬臂梁缺口冲击强度保持率/％ |
| 实施例1 | 89 | 87 |
| 实施例2 | 91 | 89 |
| 实施例3 | 95 | 92 |
| 实施例4 | 98 | 95 |
| 对比例1 | 65 | 63 |
| 对比例2 | 75 | 77 |
从上述测试结果可知，本发明采用改性竹炭粉和酚类抗氧剂配合作用，显著提高了PC/ABS合金塑料的耐老化性能，以高温活化和硫酸铜浸渍对竹炭粉进行改性，提高了酚类抗氧剂在塑料在体系中的稳定性，更利于其抗老化性能的发挥，从而提高PC/ABS合金的长期热氧化和耐候性能。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施案例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施案例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种耐老化PC/ABS合金塑料，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：
PC 40-70份
ABS 20-30份
增韧剂 3-8份
抗氧剂 0.5-1份
改性竹炭粉 5-10份
润滑剂 1-2份；
其中，改性竹炭粉是将竹炭粉高温活化后经硫酸铜改性得到。
2.根据权利要求1所述的耐老化PC/ABS合金塑料，其特征在于：所述改性竹炭粉的制备方法为：向竹炭粉中通入氮气，以3-5℃/min的速率升温至500-600℃，保温1-2h，冷却至80-90℃，空冷至室温得到活化竹炭粉；用浓度为10-12g/L的硫酸铜溶液在20-30℃条件下浸渍活化竹炭粉，其中，活化竹炭粉与硫酸铜溶液浴比为1:25-30，浸渍时间为3-4h。
3.根据权利要求1所述的耐老化PC/ABS合金塑料，其特征在于：所述抗氧剂为酚类抗氧剂，所述酚类抗氧剂为4,4'-硫代双（6-叔丁基-3-甲基苯酚）和/或2,6-二叔丁基苯酚。
4.根据权利要求3所述的耐老化PC/ABS合金塑料，其特征在于：所述抗氧剂为4,4'-硫代双（6-叔丁基-3-甲基苯酚）和2,6-二叔丁基苯酚复配而成；且4,4'-硫代双（6-叔丁基-3-甲基苯酚）和2,6-二叔丁基苯酚的重量比为1：1。
5.根据权利要求1所述的耐老化PC/ABS合金塑料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐、接枝乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的耐老化PC/ABS合金塑料，其特征在于：所述增韧剂为核壳结构的硅系增韧剂。
7.如权利要求1-6任一项所述的耐老化PC/ABS合金塑料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、按配比将PC、ABS和增韧剂投入高混机中混合1-3min，得到预混料；
S2、将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，再按配比将抗氧剂、改性竹炭粉、润滑剂从侧喂料口加入，进行挤出。
8.根据权利要求7所述的耐老化PC/ABS合金塑料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度245℃，四区温度260℃，五区温度265℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度240℃，九区温度240℃，十区温度260℃，十一区温度250℃。
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| GR01 | Patent grant | ||
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