CN111004489A - 高耐候、耐水解及抗静电pc/abs合金及其制备方法 - Google Patents

高耐候、耐水解及抗静电pc/abs合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高耐候、耐水解及抗静电PC/ABS合金及其制备方法，属于高分子材料改性技术领域。该PC/ABS合金由下列原料按重量份组成：聚碳酸酯50～80份、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物10～40份、增韧剂5～15份、相容剂5～10份、抗氧剂0.5～1份、抗静电剂5～20份、抗水解剂0.5～5份、光稳定剂0.5～1份和润滑剂0.1～0.5份，上述原料按配比混合均匀后经双螺杆挤出机于230～280℃熔融挤出造粒得到。本发明通过抗静电剂、抗水解剂和光稳定剂协同增效作用，在维持PC/ABS合金及其制品良好的冲击强度的同时，提升耐光照强度，降低表面电阻率和体积电阻率，延长整体使用寿命。

Description

高耐候、耐水解及抗静电PC/ABS合金及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料改性技术领域，涉及一种PC/ABS合金材料，具体涉及一种高耐候、耐水解及抗静电PC/ABS合金及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)具有机械强度高、耐冲击韧性好、尺寸稳定性高、耐热较好和电绝缘性好等优点，使其成为一种被广泛使用的工程塑料，丙烯腈～丁二烯～苯乙烯共聚物(ABS)其冲击强度较高，化学稳定性、低温性能、电性能以及加工性能良好。PC/ABS合金既具有PC的高机械强度、高冲击韧性和尺寸稳定性，也具有ABS良好的低温韧性和易于加工成型的优点，PC/ABS合金被广泛用于汽车内外饰零部件、电子电器外壳以及矿工安全帽等场合，要求其具有高耐冲击性能的同时兼具抗静电性能。另外，PC/ABS合金具有优良的电器绝缘性，但同时也存在一个问题，在摩擦起电后累积的电荷很难通过自身导出，容易造成静电吸尘、静电放电等不良现象，严重时会产生火花，引起火灾或者爆炸，需要对PC/ABS合金进行抗静电处理。
目前，高分子材料抗静电处理方法有很多，可以分为两类：①加入导电填料，如碳黑、多壁碳纳米管(MWCNTs)、铜粉等；②加入抗静电剂或导电高分子，如十六烷基三甲基溴化铵、聚苯胺(PANI)、聚醚酯酰胺等。市场最主流的永久抗静电剂只能通过混炼方法加入到树脂中，它不是迁移至树脂表面，而是在塑料内部形成一个具有导电能力的渗透网络，以此为导出材料表面和内部的静电荷，降低表面电阻率与体积电阻率。但是，在PC/ABS合金使用过程中，聚酯在高温下由于湿气而导致酯基降解，分子链断裂，ABS分子中的丁二烯含双键，由于紫外线、氧、酸、高温等作用发生氧化降解，使材料变色老化，缩短PC/ABS合金的整体使用寿命。
发明内容
为克服现有的PC/ABS合金材料在高温高湿环境下冲击强度下降幅度大，导致其制件产品容易变脆以及强光照下容易发黄的问题，本发明提供一种高耐候、耐水解及抗静电PC/ABS合金，降低PC/ABS合金内聚酯高温下因湿气导致酯基降解，分子链断裂，提升其耐光照强度的同时，降低合金材料的表面电阻率和体积电阻率，延长PC/ABS合金及其制品的整体使用寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供的高耐候、耐水解及抗静电PC/ABS合金，所述PC/ABS合金由下列原料按重量份组成：聚碳酸酯50～80份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10～40份、增韧剂5～15份、相容剂5～10份、抗氧剂0.5～1份、抗静电剂5～20份、抗水解剂0.5～5份、光稳定剂0.5～1份和润滑剂0.1～0.5份。
所述聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯，且分子量为15000～40000g/mol；和/或所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的丁二烯含量为10wt％～70wt％。
所述增韧剂选自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)、乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、ABS高胶粉、苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物(SBS)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、SEBS-g-MAH、马来酸酐接枝SBES或乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)中的一种或两种以上组合。
所述相容剂选自丙烯腈-苯乙烯共聚物与马来酸酐接枝的聚合物(SAN-g-MAH)、苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS-g-GMA)、聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MAH)、ABS-g-MAH、POE-g-GMA、EVA-g-MAH或甲基丙烯酸羟乙酯接枝ABS(HEMA-g-ABS)中的一种或两种以上组合。
所述抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基)酯、受阻酚(3,5-二丁基-4-羟基-苯基丙酸十八烷基)酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基,4-羟基苄基)均三嗪、2,4,6-(1H,3H,5H)三酮、N,N’-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]或季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯中的一种或两种以上组合。
所述抗静电剂选自环氧丙烷共聚合物(PEO-ECH)、聚醚酰胺亚胺(PEAI)、聚醚酯酰胺(PEEA)、含季铵盐基丙烯酸酯共聚物、含季铵盐基马来酰亚胺共聚物、聚苯乙烯磺酸钠或聚醚-聚酰胺嵌段共聚物(PEBA)中的一种或两种以上组合；和/或
所述抗水解剂选自双酚A双缩水甘油醚、聚碳化二亚胺、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物、2-噁唑啉、3-噁唑啉或4-噁唑啉中的一种或两种以上组合；和/或
所述光稳定剂选自2-(3'-叔丁基-2'-羟基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑、2-(2’-羟基-3’,5’双(α,α-二甲基苄基)苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-4’-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚、2,4,6-三(2’正丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚、水杨酸苯酯、水杨酸-4异丙基苄酯、水杨酸-2-乙基己基酯或六甲基磷酰三胺中的一种或两种以上组合。
所述润滑剂选自PTFE润滑剂、硅酮粉、PE蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸、硬脂酸丁酯或油酰胺中的一种或两种以上组合。
在某一优选实施方案中，所述PC/ABS合金由下列原料按重量份组成：聚碳酸酯65份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物30份、增韧剂10份、相容剂5份、抗氧剂1份、抗静电剂5～10份、抗水解剂1～2份、光稳定剂0.5～1份和润滑剂0.3份；其中，所述抗静电剂为环氧丙烷共聚合物，所述抗水解剂为聚碳化二亚胺，所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV-326。
本发明还提供上述PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取上述原料并依次加入到高速混料机中，转速为200～1000r/min混合3～15分钟至均匀，得到混合物；
(2)将上述混合物投入到双螺杆挤出机料斗，选用强剪切螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为300～1000r/min，加工温度为230～280℃，经熔融挤出后冷却、干燥、切粒，收集粒料。
在某些实施方案中，步骤(2)中，所述双螺杆挤出机的加工温度为240～260℃，优选240～255℃，螺杆转速为450～500r/min，优选500r/min。
在某些实施方案中，还包括步骤(1)中混料前所述聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物于80～120℃干燥4小时的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明抗静电剂、抗水解剂和光稳定剂协同增效作用，一方面降低PC/ABS合金内聚酯在高温下由于湿气导致酯基降解和分子链断裂，维持合金制品良好的冲击强度。另一方面防止ABS树脂由于紫外线、氧、酸、高温等作用发生氧化降解从而导致材料出现变色老化的问题，提升其耐光照强度的同时，降低合金材料的表面电阻率和体积电阻率，延长PC/ABS合金及其制品的整体使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
以下实施例中使用的原料为：
聚碳酸酯为GE公司的双酚A型聚碳酸酯PClexan141R，分子量为15000～40000g/mol。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物使用台湾奇美实业的ABS747S，丁二烯含量为10wt％～70wt％。
增韧剂为杜邦公司的1214AC，丙烯酸甲酯含量8％～40％的乙烯共聚物，熔体流动速率为2～6g/10min。
相容剂EVA-g-MAH为埃克森美孚的VA1803。
抗氧剂为巴斯夫公司的无色受阻酚类抗氧剂
Figure BDA0002345884740000041
1076。
抗静电剂为Goodrich公司久性抗静电母料STAT-RITE C2300，其主要成分是PEO-ECH共聚物。
抗水解剂为德国莱茵化学的聚碳化二亚胺抗水解剂Stabaxol P。
光稳定剂为巴斯夫的光稳定剂UV-326。
润滑剂为意大利发基的季戊四醇硬脂酸酯PETS-T0104。
制备方法
制备高耐候、耐水解及抗静电PC/ABS合金的步骤为：原料用高速混合机均匀混合后加入到双螺杆挤出机，挤出温度为240～255℃，螺杆转速为500r/min，挤出后冷却、干燥、切粒即得PC/ABS合金。
将PC、ABS、增韧剂、相容剂、抗氧剂、抗静电剂、抗水解剂、光稳定剂和润滑剂分别加入高速混合机中混合搅拌5分钟，充分混合均匀后出料；再将混合料加入双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机的各区温度如下：二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度255℃，五区温度245℃，六区温度255℃，七区温度255℃，八区温度255℃，九区温度255℃，十区温度255℃，十一区温度250，挤出造粒，冷却、干燥即得成品。
实施例1～8和对比例1～4中各组分的重量比如下表1所示。
性能测试
缺口冲击强度按ASTMD256进行测试，试样尺寸为64mm×12.7mm×3.2mm，缺口深度为2.54mm。
表面电阻率根据IEC60093，测试采用表面电阻仪。
氙灯老化性能按照PV1303/5p。
实施例1～8和对比例1～4中制备的合金材料制品性能测试如下表1所示。
表1
Figure BDA0002345884740000051
从表1可以看出，随着抗静电剂的添加，其抗静电性能表现更加优越；光稳定剂的添加对PC/ABS合金的耐老化性能有显著影响，但二者的添加量过高均会导致力学性能的降低，适量的耐水解剂能有效增强PC/ABS合金耐湿热环境的能力，但添加超过一定量后趋于稳定。从实施例1～8与对比例1～4的性能测试比较，也进一步证明本发明通过抗静电剂、抗水解剂和光稳定剂协同增效作用，维持PC/ABS合金及其制品良好的冲击强度的同时，可以提升其耐光照强度，降低其表面电阻率和体积电阻率，延长整体使用寿命。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的产品和制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.高耐候、耐水解及抗静电PC/ABS合金，其特征在于，所述PC/ABS合金由下列原料按重量份组成：聚碳酸酯(PC)50～80份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)10～40份、增韧剂5～15份、相容剂5～10份、抗氧剂0.5～1份、抗静电剂5～20份、抗水解剂0.5～5份、光稳定剂0.5～1份和润滑剂0.1～0.5份。
2.根据权利要求1所述的PC/ABS合金，其特征在于，
所述聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯，且分子量为15000～40000g/mol；
和/或所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的丁二烯含量为10wt％～70wt％。
3.根据权利要求1所述的PC/ABS合金，其特征在于，所述增韧剂选自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)、乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、ABS高胶粉、苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物(SBS)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、SEBS-g-MAH、马来酸酐接枝SBES或乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)中的一种或两种以上组合。
4.根据权利要求1所述的PC/ABS合金，其特征在于，所述相容剂选自丙烯腈-苯乙烯共聚物与马来酸酐接枝的聚合物(SAN-g-MAH)、苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS-g-GMA)、聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MAH)、ABS-g-MAH、POE-g-GMA、EVA-g-MAH或甲基丙烯酸羟乙酯接枝ABS(HEMA-g-ABS)中的一种或两种以上组合。
5.根据权利要求1所述的PC/ABS合金，其特征在于，所述抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基)酯、受阻酚(3,5-二丁基-4-羟基-苯基丙酸十八烷基)酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基,4-羟基苄基)均三嗪、2,4,6-(1H,3H,5H)三酮、N,N’-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]或季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯中的一种或两种以上组合。
6.根据权利要求1所述的PC/ABS合金，其特征在于，所述润滑剂选自PTFE润滑剂、硅酮粉、PE蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸、硬脂酸丁酯或油酰胺中的一种或两种以上组合。
7.根据权利要求1所述的PC/ABS合金，其特征在于，所述抗静电剂选自环氧丙烷共聚合物(PEO-ECH)、聚醚酰胺亚胺(PEAI)、聚醚酯酰胺(PEEA)、含季铵盐基丙烯酸酯共聚物、含季铵盐基马来酰亚胺共聚物、聚苯乙烯磺酸钠或聚醚-聚酰胺嵌段共聚物(PEBA)中的一种或两种以上组合；
和/或所述抗水解剂选自双酚A双缩水甘油醚、聚碳化二亚胺、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物、2-噁唑啉、3-噁唑啉或4-噁唑啉中的一种或两种以上组合；
和/或所述光稳定剂选自2-(3'-叔丁基-2'-羟基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑、2-(2’-羟基-3’,5’双(α,α-二甲基苄基)苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-4’-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚、2,4,6-三(2’正丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚、水杨酸苯酯、水杨酸-4异丙基苄酯、水杨酸-2-乙基己基酯或六甲基磷酰三胺中的一种或两种以上组合。
8.根据权利要求1或2或7所述的PC/ABS合金，其特征在于，所述PC/ABS合金由下列原料按重量份组成：聚碳酸酯65份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物30份、增韧剂10份、相容剂5份、抗氧剂1份、抗静电剂5～10份、抗水解剂1～2份、光稳定剂0.5～1份和润滑剂0.3份；其中，
所述抗静电剂为环氧丙烷共聚合物，和
所述抗水解剂为聚碳化二亚胺，和
所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV-326。
9.权利要求1至8任一项所述PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配比称取上述原料并依次加入到高速混料机中，转速为200～1000r/min混合3～15分钟至均匀，得到混合物；
(2)将上述混合物投入到双螺杆挤出机料斗，选用强剪切螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为300～1000r/min，加工温度为230～280℃，经熔融挤出后冷却、干燥、切粒，收集粒料。
10.根据权利要求9所述PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，
还包括步骤(1)混料前所述聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物于80～120℃干燥4小时的步骤；
和/或所述双螺杆挤出机的加工温度为240～260℃，螺杆转速为450～500r/min。
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