CN109836757A - 低光泽低密度高冲击高耐热pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金材料及其制备方法，其采用较少的高粘度PC树脂对ABS树脂进行共混改性，同时采用甲基丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯三元共聚物为相容剂，交联聚苯乙烯聚合物为消光剂，辅以耐热剂苯乙烯‑N‑苯基马来酰亚胺‑马来酸酐共聚物提高其维卡软化温度，制备出一种较少PC含量的合金材料，该合金材料不但具有良好的机械性能，还具有低光泽、低密度、高冲击性能和高耐热性能，可广泛应用于汽车内饰、电脑显示器外壳、支架、底座、键盘、打印机壳体等产品上，制件成型时可一次注塑成型即可，此外制备方法简便易操作，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种PC/ABS合金材料及其制备方法，尤其涉及一种低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金材料及其制备方法，属于高分子复合材料及其制备加工技术领域。
背景技术
PC/ABS合金材料兼顾了PC(聚碳酸酯)和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元接枝嵌段共聚物)二者的优点，具有良好的力学性能和加工性能，在汽车、电子、办公用品、通讯等领域有着广泛的应用。
随着汽车轻量化的要求越来越高，主机厂对各个零部件在保证其功能的前提下，提出了减重的需求。高光的内饰零部件在有光线的情况下，很容易刺激驾乘人员的眼睛，使得意外发生概率提高。由于汽车零部件对性能要求比较高，诸如：缺口冲击强度、维卡软化温度等，传统做法是提高合金中PC的含量，这样会增加饰件光泽度，为了消光，有可能又要喷涂一层哑光漆来实现，喷漆后，饰件VOC值又会大幅增加，危害驾乘人员身体健康。所以，开发一种低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金材料具有现实意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金材料及其制备方法，该合金材料在保证低密度低光泽的基础上，能够赋予其高冲击高耐热的物理性能，在形成制件时直接注塑成型即可，不需要进行二次喷涂等工序，且该合金的制备方法简便易操作。
本发明的技术方案是：
一种低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金材料，包括下述按该低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金总质量百分比计的下述各组分：
其中所述PC树脂为聚碳酸酯，其熔融指数为1-10g/10min，且该PC树脂的粘度系数为60-70cm3/g，优选粘度系数为64cm3/g的PC树脂；所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其熔融指数为5-15g/10min，且该ABS树脂中丁二烯成分的含量为10-55wt.％；以上熔融指数的测定方法为GB/T3682-2000，且本申请中所涉及到的所有熔融指数的测定方法均为该国标标准中所述测定方法。
所述相容剂为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)和苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)中的至少一种；优选为具有核壳结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)。
所述消光剂为交联聚苯乙烯聚合物(BMAT)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物(AX8900)和平均粒径70-90nm的纳米滑石粉中的至少一种；优选为交联聚苯乙烯聚合物(BMAT)。
所述耐热剂为苯乙烯-马来酸酐(SMA)、苯乙烯-二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物(SMI)和苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物(St-NPMI-MAH)中的至少一种；优选为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物(St-NPMI-MAH)。
所述复合抗氧剂是由抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯按质量比为(1-2):1混合而成的。
本发明还公开了一种上述低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金的制备方法，该制备方法包括下述步骤：
(1)称取PC树脂20-40wt.％和ABS树脂40-70wt.％，并置于预热至70-80℃的混料桶中搅拌10-20min除去水分，得到第一混合物；
(2)称取相容剂3-7wt.％、消光剂1-5wt.％、耐热剂5-15wt.％、复合抗氧剂0.3-0.5wt.％，混合均匀后投入上述第一混合物中搅拌5-8min，得到第二混合物；
(3)将混合好的第二混合物使用双螺杆挤出机熔融挤出造粒，其中双螺杆挤出机的挤出温度为200-250℃，且第二混合物在双螺杆挤出机的螺杆中停留时间为0.5-3.0min，挤出压力为5-12MPa。
上述步骤(3)中双螺杆挤出机的加工工艺参数中各区的加工温度为：双螺杆挤出机一区温度200-250℃，二区温度200-250℃，三区温度200-250℃，四区温度200-250℃，五区温度200-250℃，六区温度200-250℃，七区温度200-250℃，八区温度200-250℃，机头温度210-250℃。
本发明的有益技术效果是：该低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金采用较少的高粘度PC树脂对ABS树脂进行共混改性，同时添加特定结构的相容剂、消光剂和耐热剂，制备所得的产品不但具有良好的机械性能，还具有低光泽、低密度、高冲击性能和高耐热性能，可广泛应用于汽车内饰、电脑显示器外壳、支架、底座、键盘、打印机壳体等产品上，制件成型时可一次注塑成型即可。相对于ABS来讲，价格昂贵的PC用量较少，因此本申请所述产品的成本要优于同性能的其他牌号成品，如现有技术中的科思创T85、T65等，且其密度小，产品单重轻，具有极大的现实意义和广阔的市场应用前景。
具体实施方式
为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
下述具体实施例中所使用的各原材料如下所述：
PC树脂：粘度系数为60-70cm3/g，熔融指数1-10g/10min，下述举例中使用1300-03，韩国LG生产，其粘度系数为64cm3/g。
ABS树脂：丁二烯含量10-55wt.％，熔融指数5-15g/10min，下述举例中使用3515，上海高桥生产。
相容剂：PMMA、MBS、SMA中的至少一种；优选为MBS，下述举例中选用日本三菱生产的，牌号S2001。
消光剂：BMAT、AX8900、纳米滑石粉(平均粒径85.6nm)中的至少一种；优选为BMAT，下述举例中选用美国康普顿公司生产，商品牌号为Blendex。
耐热剂：SMA、SMMA、SMI、St-NPMI-MAH中的至少一种；优选为St-NPMI-MAH(苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物)，下述举例中选用日本电化公司生产，商品牌号为MS-NB。
复合抗氧剂：抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯，均由Ciba精化公司生产，其商品牌号分别为Irganox 1076和Irganox 168，二者质量比为(1-2):1。
制备具体实施例和对比例中所述合金。
具体实施例的制备：按照下表1具体实施例中所述配方用量称取各原料，然后先将称取所得的PC树脂和ABS树脂置于预热至70-80℃(下述实施例中采用75℃)的混料桶中搅拌烘干10-20min(下述实施例中采用15min)除去水分，得到第一混合物；再将称取所得的相容剂、消光剂、耐热剂和复合抗氧剂混合均匀后投入上述第一混合物中搅拌5-8min(下述实施例中采用5min)，得到第二混合物；将混合好的第二混合物使用双螺杆挤出机熔融挤出造粒，其中双螺杆挤出机的挤出温度为200-250℃，具体为：一区210℃、二区220℃、三区230℃、四区230℃、五区230℃、六区230℃、七区230℃、八区230℃、机头240℃；且第三混合物在双螺杆挤出机的螺杆中停留时间为0.5-3min，挤出压力为5-12MPa(下述实施例中采用8MPa)。
对比例的制备：按照下表1对比例中所述配方用量称取各原料，在制备过程中按照上述具体实施例制备过程进行，仅在相应的阶段不添加用量为零的组分即可。其中对比例1至3是以具体实施例1为参照基准，分别不采用本申请所述的相容剂、消光剂和耐热剂，并相应调整PC树脂和ABS树脂含量的产品的对比例。
表1具体实施例组分用量(单位：质量百分比)
将根据上述表1所述配方制备所得的PC/ABS合金材料进行密度测定、光泽度测定、悬臂梁缺口冲击强度测定和维卡软化温度测定，其测定方法如下所述：
密度(ρ)测试：按照GB/T 1033.1-2008进行检测。
光泽度测试：采用路虎Ebony颜色，LRG36皮纹；天津高新科生产的KGZ-60型光泽度测试仪测试。
悬臂梁缺口冲击强度按GB/T 1043标准进行检验。试样类型为Ⅰ型，试样尺寸(mm)：(80±2)×(10.0±0.2)×(4.0±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余宽度为8.0±0.2mm。
维卡软化温度测试按照GB/T 1633-2000(B50)进行检测。
以上测定结果参见表2所述，其中对比例1-3测试结果为按照表1中对比例1-3制备所得的PC/ABS合金材料的性能，对比例4为市售产品之一的性能，对比例5为市售产品之二的性能。
表2具体实施例和对比例性能测试结果
该低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金采用较少的高粘度PC树脂对ABS树脂进行共混改性，同时添加特定结构的相容剂、消光剂和耐热剂，制备所得的产品不但具有良好的机械性能，还具有低光泽、低密度、高冲击性能和高耐热性能，可广泛应用于汽车内饰、电脑显示器外壳、支架、底座、键盘、打印机壳体等产品上，制件成型时可一次注塑成型即可。相对于ABS来讲，价格昂贵的PC用量较少，因此本申请所述产品的成本要优于同性能的其他牌号成品，如现有技术中的科思创T85、T65等，且其密度小，产品单重轻，具有极大的现实意义和广阔的市场应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金材料，其特征在于：包括下述按该低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金总质量百分比计的下述各组分：
其中所述PC树脂的熔融指数为1-10g/10min，且该PC树脂的粘度系数为60-70cm3/g；
所述ABS树脂的熔融指数为5-15g/10min，且该ABS树脂中丁二烯成分的含量为10-55wt.％；
所述相容剂为聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物和苯乙烯-马来酸酐共聚物中的至少一种；
所述消光剂为交联聚苯乙烯聚合物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物和平均粒径70-90nm的纳米滑石粉中的至少一种；
所述耐热剂为苯乙烯-马来酸酐、苯乙烯-二甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物和苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金材料，其特征在于：所述相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
3.根据权利要求1所述的低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金材料，其特征在于：所述消光剂为交联聚苯乙烯聚合物。
4.根据权利要求1所述的低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金材料，其特征在于：所述耐热剂为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物。
5.根据权利要求1所述的低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金材料，其特征在于：所述复合抗氧剂是由抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯按质量比为(1-2):1混合而成的。
6.一种权利要求1至5中任一权利要求所述的低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：
(1)称取PC树脂20-40wt.％和ABS树脂40-70wt.％，并置于预热至70-80℃的混料桶中搅拌10-20min除去水分，得到第一混合物；
(2)称取相容剂3-7wt.％、消光剂1-5wt.％、耐热剂5-15wt.％、复合抗氧剂0.3-0.5wt.％，混合均匀后投入上述第一混合物中搅拌5-8min，得到第二混合物；
(3)将混合好的第二混合物使用双螺杆挤出机熔融挤出造粒，其中双螺杆挤出机的挤出温度为200-250℃，且第二混合物在双螺杆挤出机的螺杆中停留时间为0.5-3.0min，挤出压力为5-12MPa。
7.根据权利要求6所述的低光泽低密度高冲击高耐热PC/ABS合金的制备方法，其特征在于：步骤(3)中双螺杆挤出机的加工工艺参数中各区的加工温度为：双螺杆挤出机一区温度200-250℃，二区温度200-250℃，三区温度200-250℃，四区温度200-250℃，五区温度200-250℃，六区温度200-250℃，七区温度200-250℃，八区温度200-250℃，机头温度210-250℃。
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