CN110003633A - 一种微发泡pc/asa合金材料及其化学发泡工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微发泡PC/ASA合金材料及其化学发泡工艺，微发泡PC/ASA合金材料按重量份计包括如下组分：聚碳酸酯（PC）60~80份、丙烯腈‑苯乙烯‑丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）50~60份、偶氮二甲酸钡10~15份、相容剂3~5份、偶联剂0.05~0.15份、分散剂1~5份、润滑剂0.1~1份、抗氧剂0.1~0.5份。本发明还提供了一种微发泡PC/ASA合金材料的化学发泡工艺，通过对原材料的合理调配以及发泡过程的工艺改进，从而得到的微发泡合金材料外观质量好，产品表面无气痕，质量更轻。

Description

一种微发泡PC/ASA合金材料及其化学发泡工艺
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及了一种微发泡PC/ASA合金材料及其化学发泡工艺。
背景技术
发泡工艺为利用注塑成型生产有气孔注塑件的成型工艺，它分为化学发泡和物理发泡注塑。化学发泡注塑是将化学发泡剂加入到塑料粒子中；物理发泡注塑是将液氮、液态二氧化碳溶入熔融塑料中。
发泡剂是指能在塑料中形成泡孔结构，即制造泡沫塑料而添加的一类助剂。它们能在特定的条件下产生大量气体，在形成的这些含有连续或不连续气孔（即开孔或闭孔），使塑料形成气固相结合的多孔结构材料，可降低塑料的密度和硬度，或增强其隔音性和隔热性。
按产生气体方式的不同，发泡剂可分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。
物理发泡剂主要是通过发泡剂物理状态的变化来形成塑料中的泡孔，理想物理发泡剂应具备的条件为：①惰性、无毒；②和树脂相容；③在树脂基体中的扩散速度小；④当树脂反应放出热量，或当置到外部加热时应易于挥发。通常，物理发泡剂分为三类：①压缩气体；②可溶性固体；③在沸点低于0℃的挥发性液体。在加工过程中，当压力消除时，压缩气体膨胀，或液体受热蒸发膨胀，或溶解的可溶性固体物质升华而产生气体。
化学发泡剂又称分解性发泡剂，它们能均匀地分散于树脂中，受热分解，可产生至少一种气体，可分为无机发泡剂和有机发泡剂两类。有机发泡剂是塑料中使用的主要发泡剂，主要是偶氮类、亚硝基类和磺酰肼类；另外还有一些发泡剂组成物，其发泡气体是通过两个组分间的吸热反应而释放出来的。
微发泡材料制成的产品，针对汽车轻量化以及电动汽车市场，汽车上多用微发泡PC、PP材料，而物理发泡对于设备、模具投入都非常大。
PC（聚碳酸酯），是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，具有刚性好，韧性好，收缩率小尺寸稳定等优异特性，但内应力大，表面不耐磨容易刮伤。
ASA（丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯三元共聚物）是针对ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）耐候性差的缺点而开发的工程塑料，它具有良好的耐候性，即使长时间暴露在室外紫外线、潮湿、雨淋、光照及臭氧条件下，不经涂装也可保持物性稳定，特别适合不涂装在户外直接使用，广泛用于汽车、电子电气、日用品、户外装饰材料等领域。
因此，若将PC 和ASA 制成共混合金，所制得的合金既有ASA 的韧性、耐候性、稳定性，又有PC的尺寸稳定性，表面高光性。
而且PC/ASA合金的优异性能，可以广泛用于家电、机械、汽车等苛刻环境下替代部分金属材料，进一步的化学发泡工艺制成微发泡PC/ASA合金材料，可以用于汽车塑料件减重。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的就在于提供了一种微发泡PC/ASA合金材料及其化学发泡工艺，通过对原材料的合理调配以及发泡过程的工艺改进，从而得到的微发泡合金材料外观质量好，产品表面无气痕，质量更轻。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种微发泡PC/ASA合金材料，按重量份计包括如下组分：聚碳酸酯（PC）60~80份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）50~60份、化学发泡剂10~15份、相容剂3~5份、偶联剂0.05~0.15份、分散剂1~5份、润滑剂0.1~1份、抗氧剂0.1~0.5份。
作为一种优选方案，所述化学发泡剂为偶氮二甲酸钡。
作为一种优选方案，所述相容剂为甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物。
作为一种优选方案，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或两种。
作为一种优选方案，所述分散剂为有机硅油或蜡状的乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种。
作为一种优选方案，所述润滑剂包含硅酮粉、聚四氟乙烯中的一种或两种。
作为一种优选方案，所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或两种。
本发明还提供了一种微发泡PC/ASA合金材料的化学发泡工艺，包括如下步骤：
（1）准备原料：按重量份数计包括聚碳酸酯（PC）60~80份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）50~60份、化学发泡剂10~15份、相容剂3~5份、偶联剂0.05~0.15份、分散剂1~5份、润滑剂0.1~1份、抗氧剂0.1~0.5份；
（2）将括聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）、相容剂、偶联剂、分散剂、润滑剂、抗氧剂按序添加共混均匀，在高速搅拌机中混合10~15min得到混合物；
（3）将步骤（2）中得到的混合物送至双螺杆挤出机中充分塑化，塑化完成后共混段通过侧向强制喂料器加入化学发泡剂；其中塑化段温度设定为245~255℃，共混段温度设定为230~235℃；
（4）最后分散、挤出、冷却、造粒、干燥，得到微发泡PC/ASA合金材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过对原材料的合理调配以及发泡过程的工艺改进，从而得到的微发泡合金材料外观质量好，产品表面无气痕，质量更轻。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种微发泡PC/ASA合金材料，按重量份计包括如下组分：聚碳酸酯（PC）60份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）50份、化学发泡剂10份、相容剂3份、偶联剂0.05份、分散剂1份、润滑剂0.1份、抗氧剂0.1份。
其中，所述聚碳酸酯（PC）的牌号为德国拜耳 BAYER 2405，所述丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）的牌号为台湾（地区）奇美PW997S。
具体的，所述化学发泡剂为偶氮二甲酸钡。
其中偶氮二甲酸钡为亮黄色粉末，相对分子质量253.37，相对密度1.67，分解温度240～250℃，发气量170～175ml/g，分解产生氮气、一氧化碳、二氧化碳、碳酸钡等；分解温度高，加工安全性好，作为PC和ASA的注塑成型用发泡剂也有良好的效果。
具体的，所述相容剂为甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物，具体牌号为日本钟渊M722。
进一步的，相容剂采用晶核型相容剂，保证了产品的相容性以及表面光亮度。
具体的，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或两种。
进一步的，硅烷偶联剂的牌号为道康宁Z6043，钛酸酯偶联剂的牌号为肯瑞奇LR38S。
具体的，所述分散剂为有机硅油或蜡状的乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种。
进一步的，有机硅油具体牌号为道康宁有机硅油OFX-5043，乙撑双硬脂酸酰胺具体牌号为日本花王BFF。
具体的，所述润滑剂包含硅酮粉、聚四氟乙烯中的一种或两种。
一步的，其中硅酮粉作为外润滑剂，通过缓释技术，提高材料成型后表面的长期自润滑效果，具体的牌号为道康宁硅酮粉RM4-7081；而聚四氟乙烯作为内润滑剂，改善成型条件，具体牌号为日本喜多村PTFE KTL-610。
具体的，所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或两种。
进一步的，所述抗氧剂1010、抗氧剂168均为德国巴斯夫产品。
本发明还提供了一种微发泡PC/ASA合金材料的化学发泡工艺，包括如下步骤：
（1）准备原料：按重量份数计包括聚碳酸酯（PC）60份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）50份、化学发泡剂10份、相容剂3份、偶联剂0.05份、分散剂1份、润滑剂0.1份、抗氧剂0.1份；
（2）将括聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）、相容剂、偶联剂、分散剂、润滑剂、抗氧剂按序添加共混均匀，在高速搅拌机中混合10~15min得到混合物；
（3）将步骤（2）中得到的混合物送至双螺杆挤出机中充分塑化，塑化完成后共混段通过侧向强制喂料器加入化学发泡剂；其中塑化段温度设定为245℃，共混段温度设定为230℃；
（4）最后分散、挤出、冷却、造粒、干燥，得到微发泡PC/ASA合金材料。
实施例2：
与实施例1的区别在于，本实施例提供的一种微发泡PC/ASA合金材料，按重量份计包括如下组分：聚碳酸酯（PC）70份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）55份、化学发泡剂13份、相容剂4份、偶联剂0.1份、分散剂3份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.3份。
本发明还提供了一种微发泡PC/ASA合金材料的化学发泡工艺，包括如下步骤：
（1）准备原料：按重量份数计包括聚碳酸酯（PC）70份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）55份、化学发泡剂13份、相容剂4份、偶联剂0.1份、分散剂3份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.3份；
（2）将括聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）、相容剂、偶联剂、分散剂、润滑剂、抗氧剂按序添加共混均匀，在高速搅拌机中混合10~15min得到混合物；
（3）将步骤（2）中得到的混合物送至双螺杆挤出机中充分塑化，塑化完成后共混段通过侧向强制喂料器加入化学发泡剂；其中塑化段温度设定为250℃，共混段温度设定为233℃；
（4）最后分散、挤出、冷却、造粒、干燥，得到微发泡PC/ASA合金材料。
实施例3：
与实施例1的区别在于，本实施例提供的一种微发泡PC/ASA合金材料，按重量份计包括如下组分：聚碳酸酯（PC）80份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）60份、化学发泡剂15份、相容剂5份、偶联剂0.15份、分散剂5份、润滑剂1份、抗氧剂0.5份。
本发明还提供了一种微发泡PC/ASA合金材料的化学发泡工艺，包括如下步骤：
（1）准备原料：按重量份数计包括聚碳酸酯（PC）80份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）60份、化学发泡剂15份、相容剂5份、偶联剂0.15份、分散剂5份、润滑剂1份、抗氧剂0.5份；
（2）将括聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）、相容剂、偶联剂、分散剂、润滑剂、抗氧剂按序添加共混均匀，在高速搅拌机中混合10~15min得到混合物；
（3）将步骤（2）中得到的混合物送至双螺杆挤出机中充分塑化，塑化完成后共混段通过侧向强制喂料器加入化学发泡剂；其中塑化段温度设定为255℃，共混区温度设定为235℃；
（4）最后分散、挤出、冷却、造粒、干燥，得到微发泡PC/ASA合金材料。
将实施例1~3得到的微发泡PC/ASA合金材料与对比例进行对比测试，这里对比例采用的为7079锦湖日丽，结果见表1。
表1
综上所述，本发明通过在材料挤出中途添加化学发泡剂，双螺杆挤出机的塑化区温度偏高的区域不加入化学发泡剂，共混区温度偏低的区域加入化学发泡剂，通过分段添加来制备得到微发泡PC/ASA合金材料，这样客户使用的时候把注塑温度提升到化学发泡剂的发泡温度就可以制成微发泡产品了。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种微发泡PC/ASA合金材料，其特征在于，按重量份计包括如下组分：聚碳酸酯（PC）60~80份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）50~60份、化学发泡剂10~15份、相容剂3~5份、偶联剂0.05~0.15份、分散剂1~5份、润滑剂0.1~1份、抗氧剂0.1~0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种微发泡PC/ASA合金材料，其特征在于：所述化学发泡剂为偶氮二甲酸钡。
3.根据权利要求1所述的一种微发泡PC/ASA合金材料，其特征在于：所述相容剂为甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种微发泡PC/ASA合金材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种微发泡PC/ASA合金材料，其特征在于：所述分散剂为有机硅油或蜡状的乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种微发泡PC/ASA合金材料，其特征在于：所述润滑剂包含硅酮粉、聚四氟乙烯中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种微发泡PC/ASA合金材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或两种。
8.一种权利要求1~7中任一项所述微发泡PC/ASA合金材料的化学发泡工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）准备原料：按重量份数计包括聚碳酸酯（PC）60~80份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）50~60份、化学发泡剂10~15份、相容剂3~5份、偶联剂0.05~0.15份、分散剂1~5份、润滑剂0.1~1份、抗氧剂0.1~0.5份；
（2）将括聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物（ASA）、相容剂、偶联剂、分散剂、润滑剂、抗氧剂按序添加共混均匀，在高速搅拌机中混合10~15min得到混合物；
（3）将步骤（2）中得到的混合物送至双螺杆挤出机中充分塑化，塑化完成后共混段通过侧向强制喂料器加入化学发泡剂；其中塑化段温度设定为245~255℃，共混段温度设定为230~235℃；
（4）最后分散、挤出、冷却、造粒、干燥，得到微发泡PC/ASA合金材料。
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