CN109762318B

CN109762318B - 一种吸能减震性pc/abs合金及其制备方法

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Publication number: CN109762318B
Application number: CN201811647370.9A
Authority: CN
Inventors: 王璐; 李强; 辛敏琦
Original assignee: Shanghai Kumho Sunny Plastics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Kumho Sunny Plastics Co Ltd
Priority date: 2018-12-30
Filing date: 2018-12-30
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2038-12-30
Also published as: CN109762318A

Abstract

本发明提供了一种吸能减震性PC/ABS合金及其制备方法，所述合金包括以下重量份的各组分：ABS：30～50，PC：50～70；IPN树脂3～20，增韧剂3～15，抗氧剂0.1～1，润滑剂0.2～2。所述合金的制备方法包括如下步骤：(a)将ABS树脂、PC树脂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂加入高速搅拌机中进行混合；(b)将步骤(a)所得混合物通过双螺杆挤出机主喂，IPN组分在第七区侧喂，共混，经过熔融挤出，造粒即得。与现有技术相比，本发明所提供的该种吸能合金，通过侧喂加入微观IPN互穿网络结构入合金，良好分散在PC/ABS合金中并大部分处在PC相中，增加材料刚性同时不降低韧性，改善合金的吸能减震性。

Description

一种吸能减震性PC/ABS合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料加工领域，具体地，涉及一种吸能减震性PC/ABS合金及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯具备高韧性，ABS树脂可以改善加工性能，PC/ABS合金是一种通用合金，但是在一些安全座椅，保险杠，头盔等安全性能要求的场景难以有效吸能，难以提升制品安全性能。

通常超韧的材料会发生变形，可吸收部分能量，但是起不到防护的作用。而高刚性的材料可以支撑防护却无法阻隔冲击力。另外增强的PC/ABS合金会在接受外界的冲击时，破损，韧性急剧下降。

如CN 108219429A公开了一种高性能PC/ABS合金材料，其原料按重量的配方如下：PC颗粒40-60份、ABS颗粒40-60份、镍铬合金粉15-25份、钛合金粉15-5份、玻璃纤维5-9份、纳米碳酸钙5-9份、聚四氟乙烯5-9份、相容剂2-4份、增韧剂1-3份、抗氧化剂1-3份、其他助剂5-9份。该发明制备的PC/ABS合金材料具有PC/ABS合金的基本特性，镍铬合金粉、钛合金粉以及增韧剂能够有效提高其的强度以及韧性，从而保证了其的使用寿命。但PC/ABS合金的吸能减震性还是难以满足使用要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种吸能减震性PC/ABS合金及其制备方法。

本发明所提供的该种吸能合金，通过侧喂加入微观IPN互穿网络结构入合金，良好分散在PC/ABS合金中并大部分处在PC相中；通过悬浮法聚合得到的IPN组份，可以控制甲基丙烯酸酯组份，使之有效的倾向PC相中分散。增加材料刚性同时不降低韧性，改善合金的吸能减震性。即通过材料内部网络结构的支撑和传导作用，使制件既可以用于支撑又可以迅速吸收能量，起到保护的作用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种吸能减震性PC/ABS合金，包括以下重量份的各组分：

优选地，所述ABS树脂为乳液法制备的ABS胶粉，所述ABS胶粉中胶含量在50～80％。胶含量过高，会导致合金组份刚性不足；胶量过低，会影响吸能效率。

优选地，所述ABS树脂的重均分子量为450000～550000。PC与ABS分子量差异过大，会降低相容性。同时分子量过高，交联度比较大，难以起到吸能作用。

优选地，所述PC树脂(聚碳酸酯)为光气法制备的高分子量聚碳酸酯。

优选地，所述PC树脂的重均分子量为30000-50000。PC分子量过低，难以成为韧性材料，无法支撑起IPN的骨架结构。分子量过高，粘度会变大，使得材料间相容性极差。测试条件为300*1.2，所述PC树脂的熔融指数为2～5g/min。

优选地，所述IPN树脂为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA与丁苯橡胶SBR通过悬浮聚合法聚合得到的互穿网络材料。若添加聚甲基丙烯酸甲酯-丁苯橡胶共聚物，该种共聚物是一种聚合物，用于改善PC和ABS之间的相容性，与所述IPN互穿网络结构填充组份，差异极大。两者分子形态及结构差异很大，IPN互穿网络是一种物理结构，分散在PC相中，能改善材料的刚韧平衡性能，起到较好的吸能作用。因此，如添加聚甲基丙烯酸甲酯-丁苯橡胶共聚物，或添加聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶的混合物，则起不到刚韧平衡的作用。另外，因为聚甲基丙烯酸甲酯段促进IPN分散在PC相中，丁苯橡胶组份促进在ABS的相容性能；如果采用其他组份的IPN网络，无法起到在PC/ABS合金中的良好分散。

优选地，所述IPN树脂的制备方法包括如下步骤：采用水性引发剂，通过交联剂在溶液中悬浮聚合性能互穿网络结构。具体地，包括：用单体甲基丙烯酸甲酯与丁苯橡胶，投料比例1：2～5：1，水性引发剂的用量为单体添加总量的0.3-1.0％，55-80℃反应2-4H,后添加N’N-亚甲基丙烯酰胺(可增加材料的相容性，改善交联度)做交联剂，加入反应液中，75-90度，转速800-1500r，反应4h-8h，将固体沉淀物离心，抽滤，干燥后，即得所需悬浮聚合法得到的IPN树脂组份。优选地，所述水性引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种。

优选地，所述增韧剂包括MBS。

优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。

优选地，所述润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、LLDPE、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。更优选地，所述润滑剂为LLDPE。

本发明还提供一种吸能减震性PC/ABS合金的制备方法，包括如下步骤：

S1、将ABS树脂、PC树脂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂加入高速搅拌机中进行混合；

S2、将步骤S1所得的混合物通过双螺杆挤出机主喂，将IPN树脂在后段侧喂(如第七区侧喂)，经过共混、熔融挤出、造粒，即得所述PC/ABS合金(即刚韧平衡的塑料)。

优选地，步骤S2中，所述熔融挤出的温度为200～280℃；所述双螺杆挤出机的转速为400rpm，压力为2MPa。

本发明还提供一种所述吸能减震性PC/ABS合金本在制备吸能减震材料中的应用，所述吸能减震材料包括安全座椅部件、保险杠制件中的至少一种。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明所提供的该种吸能合金，通过侧喂加入微观IPN互穿网络结构入合金，良好分散在PC/ABS合金中并大部分处在PC相中，增加材料刚性同时不降低韧性，改善合金的吸能减震性。

2、在加工上，为了保护IPN结构不被破坏，采取在近机头处侧喂的方式，通过调节加工各区段的温度进行促进相容(在侧喂口区域，提高该区温度10度)。所选取的IPN结构材料既具有刚性和吸能性，也与PC/ABS合金具有较高的相容性。

3、原料选择上，选取高分子量的聚碳酸酯和高胶含量的ABS粉，突出改善材料的吸能和面冲击性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本实施例提供了一种吸能减震性PC/ABS合金，包括以下重量份的各组分：

所述ABS树脂为乳液法制备的ABS胶粉，所述ABS胶粉中胶含量在50～80％。

所述ABS树脂的重均分子量为450000～550000。

所述PC树脂为光气法制备的高分子量聚碳酸酯。

所述PC树脂的重均分子量为30000-50000；测试条件为300*1.2，所述PC树脂的熔融指数为2～5g/10min。

所述IPN树脂为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA与丁苯橡胶SBR通过悬浮聚合法聚合得到的互穿网络材料。

所述增韧剂包括MBS。

所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。

所述润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、LLDPE、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。

以下实施例中，PC可选用Teijin PCK-1300Y，MI(300*1.2)：2.8cm³/10min，分子量为46000，ABS可选用高桥石化的高胶粉，ABS胶粉中胶含量在65％,重均分子量为510000；增韧剂可选用市售EXL2691；润滑剂可为市售LLDPE；抗氧剂可为Ciba公司的Irganox 1076和Irganox 168，其重量比为1：1。

以下实施例中，IPN树脂的制备方法包括如下步骤：采用水性引发剂，通过交联剂在溶液中悬浮聚合性能互穿网络结构。具体包括：用单体甲基丙烯酸甲酯与丁苯橡胶，投料比例2:1，引发剂过硫酸铵0.5％，60℃反应2H,后添加N’N-亚甲基丙烯酰胺做交联剂，加入反应液中，80度，转速1000r，反应4h-8h，将固体沉淀物离心，抽滤，干燥后，即得所需悬浮聚合法得到的IPN树脂组份。

对比例1

本对比例提供一种吸能减震性PC/ABS合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)按重量份称取各组分：PC：60，ABS：40，增韧剂：5；抗氧剂0.2，润滑剂0.3；

(2)将步骤(1)中各原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为400rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。

(3)挤出机螺杆直径为40mm，长径比为42。

对比例2

(1)按重量份称取各组分：PC：60，ABS：40，增韧剂：5；抗氧剂0.2，润滑剂0.3，IPN树脂10；

(3)挤出机螺杆直径为40mm，长径比为42。

实施例1

本实施例提供一种吸能减震性PC/ABS合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)按重量份称取各组分：PC：50，ABS：30，增韧剂：15；抗氧剂0.1，润滑剂0.2，IPN树脂3。

(2)将原材料ABS树脂、PC树脂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂从喂料口喂入，将IPN树脂走第七区侧喂加入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为400rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。

(3)挤出机螺杆直径为40mm，长径比为42。

实施例2

(1)按重量份称取各组分：PC：60，ABS：40，增韧剂：5；抗氧剂0.2，润滑剂0.3，IPN树脂10。

(3)挤出机螺杆直径为40mm，长径比为42。

实施例3

(1)按重量份称取各组分：PC：70，ABS：50，增韧剂：3；抗氧剂1，润滑剂2，IPN树脂20。

(3)挤出机螺杆直径为40mm，长径比为42。

对比例3

本对比例提供一种吸能减震性PC/ABS合金及其制备方法，该PC/ABS合金的制备方法与实施例2基本一致，不同之处仅在于：ABS选用高桥石化胶粉ABS，该ABS的胶含量高于80％

对比例4

本对比例提供一种吸能减震性PC/ABS合金及其制备方法，该PC/ABS合金的制备方法与实施例2基本一致，不同之处仅在于：PC选用水桶级PC，该PC的重均分子量大于50000。

对比例5

本对比例提供一种吸能减震性PC/ABS合金及其制备方法，该PC/ABS合金的制备方法与实施例2基本一致，不同之处仅在于：采用甲基丙烯酸甲酯-丁苯橡胶共聚物代替实施例2中的IPN树脂。

对比例6

本对比例提供一种吸能减震性PC/ABS合金及其制备方法，该PC/ABS合金的制备方法与实施例2基本一致，不同之处仅在于：采用原位聚合类型的IPN树脂代替实施例2中的IPN树脂。原位聚合制备IPN树脂过程为：用单体甲基丙烯酸甲酯与丁苯橡胶，投料比例2:1，油性引发剂AIBN 0.5％，同时添加N’N-亚甲基丙烯酰胺做交联剂，加入反应液中，80度，转速1000r，反应4h-8h，将固体沉淀物离心，抽滤，干燥后，即得所需原位聚合法得到的IPN树脂组份。

性能结果

采用ASTM的方法注塑样条，以50mm/min速率测试拉伸强度，测试1/8缺口冲击韧性；同时注塑50mm*80mm*3mm的板，进行ASTM D3763多轴冲击测试。测试温度23℃，探头直径13±0.5mm，记录破坏形式及吸收能量，对各实施例和各对比例制得的PC/ABS合金进行测试，测试结果如下表1所示。

表1

注：+表示破坏程度，+个数越多表示破坏越严重。

本发明所提供的该种吸能合金，通过侧喂加入微观IPN互穿网络结构入合金，良好分散在PC/ABS合金中并大部分处在PC相中，增加材料刚性同时不降低韧性，改善合金的吸能减震性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims

1.一种吸能减震性PC/ABS合金，其特征在于，包括以下重量份的各组分：

所述ABS树脂为乳液法制备的ABS胶粉，所述ABS胶粉中胶含量在50～80％；所述ABS树脂的重均分子量为450000～550000；

所述PC树脂的重均分子量为30000-50000；测试条件为300℃/1.2kg，所述PC树脂的熔融指数为2～5g/10min；

所述IPN树脂为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA与丁苯橡胶SBR通过悬浮聚合法聚合得到的互穿网络材料；

所述的吸能减震性PC/ABS合金的制备方法，包括如下步骤：

S2、将步骤S1所得的混合物通过双螺杆挤出机主喂，将IPN树脂在后段侧喂，经过共混、熔融挤出、造粒，即得所述PC/ABS合金。

2.根据权利要求1所述的吸能减震性PC/ABS合金，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的吸能减震性PC/ABS合金，其特征在于，所述润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、LLDPE、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。

4.一种根据权利要求1所述的吸能减震性PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.一种根据权利要求1所述的吸能减震性PC/ABS合金本在制备吸能减震材料中的应用，所述吸能减震材料包括安全座椅部件、保险杠制件中的至少一种。