CN110256798A - 一种pmma/asa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PMMA/ASA合金材料，本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高光黑、高硬度、耐候免喷涂PMMA/ASA合金及其制备方法，属于高分子材料领域，其技术方案要点如下，按照质量份数计算，包括如下组分：PMMA 20~30份，ASA 60~70份，相容剂1~5份，纳米氧化锆1~3份，SAN基材硅酮母粒1~3份，抗氧剂0.1~1份，耐候剂0.1~1份，黑色染料0.1~2份。本发明的目的是提供一种高光黑、高硬度、耐候免喷涂PMMA/ASA合金材料，具有产业价值。

Description

一种PMMA/ASA合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及PMMA/ASA合金材料及其制备方法。
背景技术
PMMA树脂，又称作亚克力或有机玻璃，具有优异的光学性能，透明度可高达92％。除此之外，其具有极佳的耐候性、机械强度、良好的隔热隔音绝缘性、光泽高、着色力强且耐划伤。在汽车领域，PMMA树脂可应用在窗玻璃、罩盖、仪表玻璃、车灯、标牌等部件。ASA树脂是丙烯腈、丙烯酸酯、苯乙烯的三元共聚物，其结构中无不饱和双键，因此耐候性远远优于ABS树脂。此外，ASA树脂具有良好的抗冲击性能、着色性、耐化学品性。ASA树脂在汽车上的应用主要是在外饰件，如格栅、三角块、立柱板等。值得注意的是，汽车外饰件的高光泽、黑又亮已经成为一种时尚，而这种效果很难通过塑料的直接注塑实现，通常需要喷涂工艺，而喷涂不但提高了成本还对环境产生严重污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种高光黑、高硬度、耐候免喷涂PMMA/ASA合金材料，具有产业价值。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种PMMA/ASA合金材料，按照质量份数计算，包括如下组分：PMMA20～30份，ASA60～70份，相容剂1～5份，纳米氧化锆1～3份，SAN基材硅酮母粒1～份，抗氧剂0.1～1份，耐候剂0.1～1份，黑色染料0.1～2份％。
进一步的，PMMA密度为1.18～1.20g/cm3，熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为1-15g/10min。
进一步的，ASA密度为1.05～1.07g/cm3，熔体流动速率在220℃×10kg条件下为5-60g/10min。
进一步的，耐候剂为苯并三唑类吸收剂。
进一步的，相容剂为苯乙烯和马来酸酐的无规共聚物。
进一步的，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的任意一种。
进一步的，纳米氧化锆是表面经过硅烷修饰的，粒径为20-30nm。
进一步的，一种PMMA/ASA合金材料的制备方法，PMMA/ASA共混材料的制备方法，具体步骤如下：
S1.将PMMA、ASA、相容剂、纳米氧化锆、SAN基材硅酮母粒、抗氧剂、耐候剂和黑色染料进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PMMA/ASA合金材料。
进一步的，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度230-240℃，三区温度230-240℃，四区温度220-230℃，五区温度220-230℃，六区温度220-230℃，七区温度220-230℃，八区温度220-230℃，九区温度220-230℃，十区温度220-230℃。一区温度低是为了让材料迅速输送进去螺杆里。二三区高，使材料完全熔融。后面温度低10℃，是让材料迅速输送出去，不会在排气口或者真空口冒料，而且不会因为长时间高温而黄变，降解。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本发明制备的PMMA/ASA材料，有效地提高了材料的光泽度和硬度，同时因ASA和PMMA的溶解度参数相近，相容性能好，易于加工。
2.本发明制备的PMMA/ASA材料，可以有效的减少后续零件的喷漆工艺，减少环境污染，更加环保。
3.本发明提出的耐候、高光免喷涂PMMA/ASA共混材料的制备工艺较简单，且其具有优异的耐候性、优良的硬度和较高的光泽度，可应用在家电、建筑、汽车内外饰件等。
4.选择此熔体流动速率能够保证ASA与PMMA形成的合金材料中合金结晶度最高，晶粒进行有序化的排列，使合金材料更加致密，有效提高合金材料的耐刮擦性和硬度。
5.本发明采用经过硅烷修饰的纳米氧化颗粒，在其添加量为2.0％时，可以显著地提高PMMA/ASA材料的挠曲强度及表面硬度。离子半径越小，离子电价越高，金属氧化物的硬度越大。而纳米材料因具有表面效应、体积效应及小尺寸效应，均匀的分布在高分子材料中如同刚性链条一样对有机材料起增强作用，从而提高硬度，可达原来硬度的2.5倍以上。在添加量达2％时，纳米氧化物在高分子材料中呈均匀分布状态，有效的提高了表面硬度。
6.本发明采用的SAN基材硅酮母粒是超高分子量超支化改性有机硅树脂，在其添加量为1.0％时，可有效的提高表面抗划伤性，降低摩擦系数。有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得润滑优异性能。
具体实施方式
实施例1：PMMA/ASA合金材料及其制备方法
PMMA/ASA合金材料
按照质量份数计算，PMMA/ASA合金材料包括如下组分：PMMA 20～30份，ASA 60～70份，相容剂1～5份，纳米氧化锆1～3份，SAN基材硅酮母粒1～份，抗氧剂0.1～1份，耐候剂0.1～1份，黑色染料0.1～2份％。
PMMA/ASA合金材料的备方法
具体步骤如下：
S1.将PMMA、ASA、相容剂、纳米氧化锆、SAN基材硅酮母粒、抗氧剂、耐候剂和黑色染料进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PMMA/ASA合金材料。
其中，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度230-240℃，三区温度230-240℃，四区温度220-230℃，五区温度220-230℃，六区温度220-230℃，七区温度220-230℃，八区温度220-230℃，九区温度220-230℃，十区温度220-230℃。
实施例2：PMMA/ASA合金材料及其制备方法
PMMA/ASA合金材料
按照质量份数计算，PMMA/ASA合金材料包括如下组分：PMMA 20～30份，ASA 60～70份，相容剂1～5份，纳米氧化锆1～3份，SAN基材硅酮母粒1～份，抗氧剂0.1～1份，耐候剂0.1～1份，黑色染料0.1～2份％。
PMMA/ASA合金材料的备方法
具体步骤如下：
S1.将PMMA、ASA、相容剂、纳米氧化锆、SAN基材硅酮母粒、抗氧剂、耐候剂和黑色染料进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PMMA/ASA合金材料。
其中，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度230-240℃，三区温度230-240℃，四区温度220-230℃，五区温度220-230℃，六区温度220-230℃，七区温度220-230℃，八区温度220-230℃，九区温度220-230℃，十区温度220-230℃。
实施例3：PMMA/ASA合金材料及其制备方法
PMMA/ASA合金材料
按照质量份数计算，PMMA/ASA合金材料包括如下组分：PMMA 20～30份，ASA 60～70份，相容剂1～5份，纳米氧化锆1～3份，SAN基材硅酮母粒1～份，抗氧剂0.1～1份，耐候剂0.1～1份，黑色染料0.1～2份％。
PMMA/ASA合金材料的备方法
具体步骤如下：
S1.将PMMA、ASA、相容剂、纳米氧化锆、SAN基材硅酮母粒、抗氧剂、耐候剂和黑色染料进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PMMA/ASA合金材料。
其中，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度230-240℃，三区温度230-240℃，四区温度220-230℃，五区温度220-230℃，六区温度220-230℃，七区温度220-230℃，八区温度220-230℃，九区温度220-230℃，十区温度220-230℃。
性能测试
产品性能测试方法：
将实施例1-3以及对比实施例1-2制得的粒子材料，在80～90℃的鼓风烘箱中干燥3～4小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样，进行以下测试：
弯曲强度测试：按ISO 178标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm。
弯曲模量测试：按ISO 178标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm。
简支梁缺口冲击强度测试：按ISO 179-1标准进行，试样尺寸为80×10×4mm。
光泽度测试：按ASTM D523标准测试，测试角度为60°。
光照老化性能测试：按SAE J2412方法，辐照能量为600kJ/m2，测量色差ΔE值。
黑度测试：按GB7921，测L值。
表面硬度测试：按ASTMD3363方法，按照500g的负载，测量硬度值
材料的力学性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度的数值进行评判。
测试结果见下表：
组成(％) 实施1 实施2 实施3 对比1 对比2
PMMA 25 35 45 25 25
ASA 66.4 56.4 46.4 68 67.4
相容剂 3 3 3 3 3
助剂1 2 2 2 2
助剂2 1 1 1 1
抗氧剂 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
耐候剂 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
黑色染料 1 1 1 1 1
弯曲强度(Mpa) 71 75 79 69 71
弯曲模量(MPa) 2350 2570 2790 2230 2360
冲击(KJ/m<sup>2</sup>) 9 8 6.5 9 9
铅笔硬度(500g) 2H 2H 2H H HF
光泽度(60°) 90 93 95 90 90
黑度(L值) 24.3 24 23.7 24.3 24.3
通过上述对比可以看出，本申请提供的ASA/PMMA合金材料的铅笔硬度更高，黑度值与现有技术相当。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种PMMA/ASA合金材料，其特征在于，按照质量份数计算，包括如下组分：PMMA 20~30份，ASA 60~70份，相容剂1~5份，纳米氧化锆1~3份，SAN基材硅酮母粒1~3份，抗氧剂0.1~1份，耐候剂0.1~1份，黑色染料0.1~2份。
2.根据权利要求1所述的PMMA/ASA合金材料，其特征在于，所述PMMA密度为1.18~1.20g/cm3，熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为1-15g/10min。
3.根据权利要求1所述的PMMA/ASA合金材料，其特征在于，所述ASA密度为1.05~1.07g/cm3，熔体流动速率在220℃×10kg条件下为5-60g/10min。
4.根据权利要求1所述的PMMA/ASA合金材料，其特征在于，所述耐候剂为苯并三唑类吸收剂。
5.根据权利要求1所述的PMMA/ASA合金材料，其特征在于，所述的相容剂为苯乙烯和马来酸酐的无规共聚物。
6.根据权利要求1所述的PMMA/ASA合金材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的PMMA/ASA合金材料，其特征在于，所述纳米氧化锆是表面经过硅烷修饰的，粒径为20-30nm。
8.PMMA/ASA合金材料的制备方法，其特征在于，PMMA/ASA共混材料的制备方法，具体步骤如下：
S1.将PMMA、ASA、相容剂、纳米氧化锆、SAN基材硅酮母粒、抗氧剂、耐候剂和黑色染料进行干燥；
S2.将S1中干燥后的组分依混合后双螺杆挤出机生产，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到所述PMMA/ASA合金材料。
9.根据权利要求8所述的PMMA/ASA合金材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆机各段参数设定如下：一区温度60℃，二区温度230-240℃，三区温度230-240℃，四区温度 220-230℃，五区温度 220-230℃，六区温度 220-230℃，七区温度 220-230℃，八区温度 220-230℃，九区温度 220-230℃，十区温度 220-230℃。
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