CN110894334A - 一种可包覆pc/abs材料的热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

一种可包覆pc/abs材料的热塑性弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，按重量份数计，包括以下组分：SBS基体、白矿油、单体树脂、润滑剂，其中，SBS基体为苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物。该可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤:S1.初次混炼、S2.二次混炼、S3.三次混炼、S4.挤出成型。本发明具有良好、持久的耐水解性能和耐候性，可为PC/ABS材料提供长久有效保护作用。

Description

一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性弹性体材料的生产与制备的技术领域，尤其是涉及一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体及其制备方法。
背景技术
PC/ABS材料，即聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物，是由聚碳酸酯(Polycarbonate)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)合并而成的热可塑性塑胶，结合了两种材料的优异特性，ABS材料的成型性和PC的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线(UV)等性质，可广泛使用在汽车内部零件、商务机器、通信器材、家电用品及照明设备上。
PC/ABS应用在汽车内部零件及其他电动器件外壳、手柄等时不仅要求有良好的机械性能、加工性能，而且要有优秀的耐水解性能和热老化性能，以适应极端高温、高湿的环境下使用。因此，通常PC/ABS还会与其他材料进行复合使用，如在PC/ABS材料外层包覆保护材料，目前现有技术中包覆材料应用较为普遍的是TPU材料。
TPU材料即为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，其具有良好的耐磨性能、拉伸性能、抗高温与抗氧化性能、耐低温性能和耐油与耐药品性能，可为PC/ABS材料提供较为稳定的保护作用。但是TPU一般只能保持在1-2年内不会发生明显水解，长期使用或使用环境含水量较大则会较大程度分解，导致外层包覆材料对PC/ABS的保护作用降低甚至完全丧失，从而降低PC/ABS材料的使用寿命。
发明内容
本发明的目的一是提供一种具有良好、持久的耐水解性能和耐候性，从而为PC/ABS材料提供长久有效保护作用的可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体。
本发明的目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，按重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002304854280000011
其中，SBS基体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
通过采用上述技术方案，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物可以和水、弱酸、碱等接触，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等特性，其作为热塑性弹性体的基体，可为赋予热塑性弹性体更加优异的物化性能。
此外，配方中的白矿油可以降低SBS的硬度，使SBS获得更好的弹性和更舒适的手感，并且增加了SBS的塑性，令SBS易于加工。单体树脂可增加SBS的可塑性、流动性和耐候性，润滑剂则使SBS基材手感顺滑，注塑成型时使产品易于脱离模具。
SBS基体相较于TPU材料，SBS的耐水解性能、耐高温、耐低温及耐候性均更加优异,因此作为PC/ABS材料的包覆保护材料，可以为PC/ABS材料提供更加长久有效的保护作用。而且，生产过程中SBS的边角料可直接回收利用，无需任何其他处理工序，可较大程度降低生产成本。
进一步设置为：所述单体树脂采用C5加氢石油树脂。
通过采用上述技术方案，C5加氢石油树脂具有良好的增粘性、相容性、热稳定性和光稳定性，可改善SBS基材的耐热性、透明性与柔软性。而且，C5加氢石油树脂在增强SBS基材的可塑性、流动性和耐候性的同时，还可以增加SBS基材的极性，使SBS基材与PC/ABS有更好的亲和性，从而与PC/ABS有更好的结合。
进一步设置为：所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸丁酯、聚乙烯蜡、微晶石蜡中的至少一种。
通过采用上述技术方案，硬脂酸、硬脂酸丁酯、聚乙烯蜡、微晶石蜡均是塑胶制品中使用性能优异的润滑剂，这些润滑剂可在SBS基材与单体树脂之间起到良好的润滑作用，使SBS基材、单体树脂及其他原料之间充分混炼，从而提高热塑性弹性体的性能稳定性。
进一步设置为：按重量份数计，还包括0-100份的聚苯乙烯。
通过采用上述技术方案，聚苯乙烯具有良好的成型性能，聚苯乙烯可降低SBS基材的成品收缩变形，使成品保持尺寸稳定；且聚苯乙烯自身耐水性好，并对一定浓度的无机酸、有机酸、盐类溶液及碱类、醇类、植物油类等都有较好的抵抗性，可增强热塑性弹性体的耐水性、耐酸碱、盐、醇性等。
进一步设置为：按重量份数计，还包括0-200份的碳酸钙。
通过采用上述技术方案，加入碳酸钙可以增加SBS基材的尺寸稳定性和密度，并提高热塑性弹性体的耐热性并降低材料成本。
本发明的目的二是提供一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体的制备方法。
本发明的目的二是通过以下技术方案实现的：
一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
S1.初次混炼：将SBS基体和润滑剂投入双辊塑炼机中预热至175-185℃至SBS基体熔融，得初次混炼物；
S2.二次混炼：向S1步骤得到的初次混炼物中加入碳酸钙和聚苯乙烯，混炼均匀得二次混炼物；
S3.三次混炼：向S2步骤得到的二次混炼物中加入单体树脂和白矿油，混炼均匀得三次混炼物；
S4.挤出成型：将S3步骤得到的三次混炼物投入至双螺杆挤出机中，挤出造粒得热塑性弹性体成品。
通过采用上述技术方案，S1步骤中，将SBS基体与润滑剂先进行混炼，使润滑剂首先在SBS基体中均匀分布，在后续加入其它原料时，润滑剂可以充分地起到润滑效果，提高物料分散均匀性，提高热塑性弹性体的品质。
S2步骤中，向S1步骤得到的初次混炼物中加入碳酸钙和聚苯乙烯，碳酸钙和聚苯乙烯作为SBS基体的增强组分加入，可在此步骤改善热塑性弹性体的尺寸稳定性与密度，并增强热塑性弹性体的耐水性、耐酸碱、盐、醇性与耐油性。
S3步骤中，向S2步骤得到的二次混炼物中加入单体树脂和白矿油，白矿油可降低由于引入碳酸钙导致的热塑性弹性体硬度、刚度增大的不利影响，并增加SBS基体的塑性，使SBS基材易于加工，单体树脂则增强SBS基材的可塑性、流动性和耐候性，并增加SBS基材的极性，使SBS基材与PC/ABS有更好的亲和性，从而与PC/ABS有更好的结合，提高热塑性弹性体与PC/ABS材料之间的复合强度。S4步骤则将混炼充分的SBS基材与其他改性、增强组分进行挤出造粒，得到符合使用要求的热塑性弹性体。
进一步设置为：所述S2步骤中，混炼温度为190-200℃，混炼时间为1-1.5h。
通过采用上述技术方案，S2步骤中，混炼温度在190-200℃，混炼时间为1-1.5h，可使初次混炼物与碳酸钙、聚苯乙烯混炼充分，混炼温度过低或混炼时间过短容易导致混炼不彻底，降低热塑性弹性体的物化性能，混炼时间过长或温度过高，则容易导致SBS基材、聚苯乙烯等高分子化合物之间产生交联，降低热塑性弹性体的塑性，降低品质。
进一步设置为：所述S3步骤中，混炼温度为200-220℃，混炼时间为2-3h。
通过采用上述技术方案，S3步骤中，混炼温度为200-220℃，混炼时间为2-3h，此时可使后加入的单体树脂和白矿油充分混入到二次混炼物中进行三次混炼，混炼温度过低或混炼时间过短影响单体树脂与白矿油的分散均匀性，混炼温度过高或时间过长也增大能耗，增加成本。
进一步设置为：所述S4步骤中，所述双螺杆挤出机的温度为190-250℃，螺杆长径比为25-45，螺杆转速为400-600转/分钟。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
(1)以SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)作为基体，代替传统TPU材料，SBS基体相较于TPU材料耐水解性能、耐高温、耐低温及耐候性均更加优异,因此作为PC/ABS材料的包覆保护材料，可以为PC/ABS材料提供更加长久有效的保护作用；
(2)添加碳酸钙和C5加氢树脂，碳酸钙增大热塑性树脂的尺寸稳定性和密度，提高热塑性弹性体的耐热性并降低材料成本，C5加氢树脂则在改善SBS基材的耐热性、可塑性、流动性的同时，还增强SBS基材的极性，使SBS基材与PC/ABS有更好的亲和性，从而与PC/ABS有更好的结合；
(3)添加聚苯乙烯降低SBS基材的成品收缩变形，并进一步增强SBS基材的耐水性、耐酸碱、盐、醇性等，提高热塑性弹性体的耐候性，延长使用寿命。
具体实施方式
实施例1：
一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，包括如表1所示含量的组分(1重量份数＝1kg)。
其中，SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
单体树脂为C5加氢石油树脂。
润滑剂为聚乙烯蜡。
表1实施例1-6组分含量表(1重量份数＝1kg)
Figure BDA0002304854280000041
该可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤：
S1.初次混炼：将SBS基体和润滑剂投入双辊塑炼机中预热至175℃至SBS基体熔融，得初次混炼物；
S2.二次混炼：向S1步骤得到的初次混炼物中加入碳酸钙和聚苯乙烯，在190℃温度下混炼1h，混炼均匀得二次混炼物；
S3.三次混炼：向S2步骤得到的二次混炼物中加入单体树脂和白矿油，在200℃温度下混炼2h，混炼均匀得三次混炼物；
S4.挤出成型：将S3步骤得到的三次混炼物投入至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为190℃，螺杆长径比为25，螺杆转速为400转/min，挤出造粒得热塑性弹性体成品。
实施例2：
一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，包括如表1所示含量的组分(1重量份数＝1kg)。
其中，SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
单体树脂为C5加氢石油树脂。
润滑剂为硬脂酸与硬脂酸丁酯以重量比为1:1的比例混合而成。
该可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤：
S1.初次混炼：将SBS基体和润滑剂投入双辊塑炼机中预热至177℃至SBS基体熔融，得初次混炼物；
S2.二次混炼：向S1步骤得到的初次混炼物中加入碳酸钙和聚苯乙烯，在192℃温度下混炼1.1h，混炼均匀得二次混炼物；
S3.三次混炼：向S2步骤得到的二次混炼物中加入单体树脂和白矿油，在204℃温度下混炼2.2h，混炼均匀得三次混炼物；
S4.挤出成型：将S3步骤得到的三次混炼物投入至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为200℃，螺杆长径比为30，螺杆转速为440转/min，挤出造粒得热塑性弹性体成品。
实施例3：
一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，包括如表1所示含量的组分(1重量份数＝1kg)。
其中，SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
单体树脂为C5加氢石油树脂。
润滑剂为硬脂酸与聚乙烯蜡以重量比为1：2的比例混合而成。
该可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤：
S1.初次混炼：将SBS基体和润滑剂投入双辊塑炼机中预热至179℃至SBS基体熔融，得初次混炼物；
S2.二次混炼：向S1步骤得到的初次混炼物中加入碳酸钙和聚苯乙烯，在194℃温度下混炼1.2h，混炼均匀得二次混炼物；
S3.三次混炼：向S2步骤得到的二次混炼物中加入单体树脂和白矿油，在208℃温度下混炼2.4h，混炼均匀得三次混炼物；
S4.挤出成型：将S3步骤得到的三次混炼物投入至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为215℃，螺杆长径比为32，螺杆转速为480转/min，挤出造粒得热塑性弹性体成品。
实施例4：
一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，包括如表1所示含量的组分(1重量份数＝1kg)。
其中，SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
单体树脂为C5加氢石油树脂。
润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯与微晶石蜡以重量比为1:1：1的比例混合而成。
该可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤：
S1.初次混炼：将SBS基体和润滑剂投入双辊塑炼机中预热至181℃至SBS基体熔融，得初次混炼物；
S2.二次混炼：向S1步骤得到的初次混炼物中加入碳酸钙和聚苯乙烯，在196℃温度下混炼1.3h，混炼均匀得二次混炼物；
S3.三次混炼：向S2步骤得到的二次混炼物中加入单体树脂和白矿油，在212℃温度下混炼2.6h，混炼均匀得三次混炼物；
S4.挤出成型：将S3步骤得到的三次混炼物投入至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为226℃，螺杆长径比为38，螺杆转速为520转/min，挤出造粒得热塑性弹性体成品。
实施例5：
一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，包括如表1所示含量的组分(1重量份数＝1kg)。
其中，SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
单体树脂为C5加氢石油树脂。
润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、聚乙烯蜡与微晶石蜡以重量比为1:1：1：1的比例混合而成。
该可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤：
S1.初次混炼：将SBS基体和润滑剂投入双辊塑炼机中预热至183℃至SBS基体熔融，得初次混炼物；
S2.二次混炼：向S1步骤得到的初次混炼物中加入碳酸钙和聚苯乙烯，在198℃温度下混炼1.4h，混炼均匀得二次混炼物；
S3.三次混炼：向S2步骤得到的二次混炼物中加入单体树脂和白矿油，在216℃温度下混炼2.8h，混炼均匀得三次混炼物；
S4.挤出成型：将S3步骤得到的三次混炼物投入至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为238℃，螺杆长径比为42，螺杆转速为560转/min，挤出造粒得热塑性弹性体成品。
实施例6：
一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，包括如表1所示含量的组分(1重量份数＝1kg)。
其中，SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
单体树脂为C5加氢石油树脂。
润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、聚乙烯蜡与微晶石蜡以重量比为1:1：2:1的比例混合而成。
该可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤：
S1.初次混炼：将SBS基体和润滑剂投入双辊塑炼机中预热至185℃至SBS基体熔融，得初次混炼物；
S2.二次混炼：向S1步骤得到的初次混炼物中加入碳酸钙和聚苯乙烯，在200℃温度下混炼1.5h，混炼均匀得二次混炼物；
S3.三次混炼：向S2步骤得到的二次混炼物中加入单体树脂和白矿油，在220℃温度下混炼3h，混炼均匀得三次混炼物；
S4.挤出成型：将S3步骤得到的三次混炼物投入至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为250℃，螺杆长径比为45，螺杆转速为600转/min，挤出造粒得热塑性弹性体成品。
实施例7：
一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中不含有聚乙烯苯。
实施例8：
一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中不含有碳酸钙。
实施例9：
一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中不含有聚乙烯苯和碳酸钙。
对比例1：本对比例与实施例1的区别在于，将SBS基体等质量替换成TPU。
对比例2：本对比例与实施例1的区别在于，将白矿油等质量替换成SBS基体。
对比例3：本对比例与实施例1的区别在于，将单体树脂等量替换成SBS基体。
性能测试：
(1)吸水性与耐水性测试
分别取实施例1-9和对比例1-3中制备得到的热塑性弹性体，按照《GB/T 1034-2008塑料吸水性的测定》标准对热塑性弹性体进行吸水性测定。测试结果如表2所示。
表2吸水性测试数据表
Figure BDA0002304854280000081
再分别取实施例1-9和对比例1-3中制备得到的热塑性弹性体并均分成两组试样，先测定其中一组试样的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度；然后将另一组试样分别浸没在纯的乙二醇溶剂中，升温至135℃后连续保持72h，取出再放入烘箱中，在120℃条件下干燥2h，再测定该组试样的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度。
通过比较前后的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度来表征热塑性弹性体的吸水性与耐水性，测试数据如表3所示。
表3耐水性测试数据表
Figure BDA0002304854280000082
(2)耐热性测试
分别取实施例1-9和对比例1-3中制备得到的热塑性弹性体，利用热变形、维卡软化点温度测定仪(XRW-300承德市金建检测仪器有限公司)测定其维卡软化温度，测试结果如表4所示。
表4维卡温度测试数据表
Figure BDA0002304854280000091
本实施例的实施原理及有益效果为：采用SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)作为热塑性弹性体的基体材料，并添加聚苯乙烯、碳酸钙、单体树脂等进行性能加强，使热塑性弹性体不易吸潮，并具有良好的耐水性、耐热性等优异性能，从而有效地对PC/ABS材料起到长久有效的包覆保护效果。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
SBS基体 400-500份；
白矿油 300-400份；
单体树脂 50-500份；
润滑剂 0-3份；
其中，SBS基体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
2.根据权利要求1所述的可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，其特征在于：所述单体树脂采用C5加氢石油树脂。
3.根据权利要求1所述的可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，其特征在于：所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸丁酯、聚乙烯蜡、微晶石蜡中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，其特征在于：按重量份数计，还包括0-100份的聚苯乙烯。
5.根据权利要求4所述的可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，其特征在于：按重量份数计，还包括0-200份的碳酸钙。
6.一种用于制备如权利要求5所述的可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，其特征在于，包括以下步骤：
S1.初次混炼：将SBS基体和润滑剂投入双辊塑炼机中预热至175-185℃至SBS基体熔融，得初次混炼物；
S2.二次混炼：向S1步骤得到的初次混炼物中加入碳酸钙和聚苯乙烯，混炼均匀得二次混炼物；
S3.三次混炼：向S2步骤得到的二次混炼物中加入单体树脂和白矿油，混炼均匀得三次混炼物；
S4.挤出成型：将S3步骤得到的三次混炼物投入至双螺杆挤出机中，挤出造粒得热塑性弹性体成品。
7.根据权利要求6所述的可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，其特征在于：所述S2步骤中，混炼温度为190-200℃，混炼时间为1-1.5h。
8.根据权利要求7所述的可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，其特征在于：所述S3步骤中，混炼温度为200-220℃，混炼时间为2-3h。
9.根据权利要求8所述的可包覆PC/ABS材料的热塑性弹性体，其特征在于：所述S4步骤中，所述双螺杆挤出机的温度为190-250℃，螺杆长径比为25-45，螺杆转速为400-600转/分钟。
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