CN111171505A - 一种耐化、高冲击的abs/pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料及其制备方法。一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料，按照重量份计算，包括以下组分：ABS树脂60～95份、PBT树脂5～60份、相容增韧剂2～6份和助剂1～3份。本发明的目的在于提出一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料及其制备方法，制备得到的ABS/PBT复合材料耐化学品性好、冲击强度佳，解决了ABS树脂耐化学品性差、机械性能下降的问题，可以在汽车、家电等行业广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料及其制备方法。
背景技术
ABS树脂及其合金由于其良好的加工成型及机械性能，可设计性强，在家电及汽车行业已广泛应用。目前，传统的ABS树脂应用在汽车上时，材料可能会接触油漆、汽油、刹车油等各种有机溶剂，容易被有机溶剂侵蚀；而在家电上使用时，材料可能会经常接触食用油、清洁剂等，而ABS树脂由于本身耐化学性差，长期接触这些有机溶剂时，材料的外观容易受到影响，机械性能会变差，甚至会出现材料开裂、脆化、制件尺寸变形的现象。因此，亟需找到一种行之有效的方法，在保证其机械性能的前提下，提高ABS树脂的耐化学品性，从而极大地提高ABS及其合金的应用范围及使用稳定性。
发明内容
针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料，该ABS/PBT复合材料耐化学品性好、冲击强度佳，解决了ABS树脂耐化学品性差、机械性能下降的问题。
本发明的另一目的在于提出一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料的制备方法，使用该方法制备一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料，工艺设备简单，生产成本低，可以在汽车、家电等行业广泛应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料，按照重量份计算，包括以下组分：
优选的，所述ABS树脂的重均分子量为15～19W，丙烯腈的重量百分比为25～35％。
优选的，所述相容增韧剂为脂肪族、芳香族或脂肪族-芳香族的PC树脂中的一种或多种，所述相容增韧剂的重均分子量大于2.5W。
优选的，所述PBT树脂为重均分子量为1～4W的聚对苯二甲酸丁二醇酯。
优选的，所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂、脱模剂、润滑剂和色粉中的一种或多种的组合；所述抗氧剂为受阻酚类、受阻酚类衍生物和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的组合；所述光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂与受阻胺光稳定剂的混合物，所述苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂的质量比为3:1；所述脱模剂为硅酮粉；所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯类润滑剂。
所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、所述ABS树脂、PBT树脂、相容增韧剂和助剂按所述重量份称取备用；
B、将所述步骤A中称取的各组分进行高速混合后得到混合物；
C、将所述步骤B中得到的混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料。
优选的，所述步骤A中，所述高速混合搅拌的转速为1000～1500r/min，混合时间为4～10min。
优选的，所述步骤C中，所述双螺杆熔融挤出的挤出温度为200～260℃，螺杆转速为200～500r/min。
优选的，所述步骤C中，所述干燥的干燥温度为70～85℃，干燥时间为3～5h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
结晶高分子树脂分子链排列致密，分子链之间相互作用大，可以有效防止有机小分子扩散至材料内部，耐化学品性佳，PBT树脂是一种高结晶度、低成本、加工性能优良的聚酯，本发明将ABS树脂与结晶性PBT树脂共混，提高了ABS树脂的耐化学品性，同时使用一种耐热性能和机械性能优良的PC树脂，合适重均分子量及添加量的PC树脂在不影响复合材料耐化学品性的前提下，提高了ABS树脂和PBT树脂的相容性，增加了两者的界面结合力，提高了复合材料的韧性，使得该复合材料不仅克服了PBT树脂的加入对冲击强度的影响，还使得复合材料的冲击强度比ABS树脂更优，制备得到的ABS/PBT复合材料耐化学品性好、冲击强度佳，可以在长期接触食用油的厨房家电外壳、汽车外饰喷漆件等产品中使用，保证了产品长期使用的外观及性能稳定性，延长了产品的使用寿命，可以在汽车、家电等行业广泛应用。
具体实施方式
一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料，按照重量份计算，包括以下组分：
结晶高分子树脂分子链排列致密，分子链之间相互作用大，可以有效防止有机小分子扩散至材料内部，耐化学品性佳，PBT树脂是一种高结晶度、低成本、加工性能优良的聚酯，本发明将ABS树脂与结晶性PBT树脂共混，提高了ABS树脂的耐化学品性，但是，由于PBT树脂本身的冲击性能差，且和ABS树脂的相容性较差，故而ABS/PBT复合材料的冲击性能与ABS树脂相比下降较多，简单地使用ABS树脂和PBT树脂制备复合材料，容易影响其实际使用效果。而目前针对ABS/PBT合金的增韧剂存在增韧效率低，强度或耐热下降严重的问题。本发明使用一种耐热性能和机械性能优良的相容增韧剂，提高ABS树脂与PBT树脂的相容性，提高材料的冲击性能，同时控制相容增韧剂的使用量，所述相容增韧剂的耐化学品性差，如添加量过多，会使材料耐化学品性能下降，从而影响复合材料的使用效果，通过添加所述相容增韧剂和控制所述相容增韧剂的添加量，使得在不影响ABS树脂机械性能的前提下，制备得到一种耐化学品性好、冲击强度佳的ABS/PBT复合材料。可以在长期接触食用油的厨房家电外壳、汽车外饰喷漆件等产品中使用，保证产品长期使用的外观及性能稳定性，延长了产品的使用寿命，可以在汽车、家电等行业广泛应用。
优选的，一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料，由ABS树脂、PBT树脂、相容增韧剂和助剂组成。
优选的，所述ABS树脂的重均分子量为15～19W，丙烯腈的重量百分比为25～35％。
限定所述ABS树脂的重均分子量，如所述ABS树脂的重均分子量过低，则会降低复合材料的耐化学品性，如重均分子量过高，会影响复合材料的加工性能，材料在熔融状态下流动性差，加工困难；限定ABS树脂中丙烯腈的含量为25～35％，如果丙烯腈的含量过低，ABS树脂的耐化学品性能和热稳定性能降低，导致复合材料的耐化学品性能和热稳定性能也降低，如果丙烯腈的含量过高，ABS树脂的冲击强度和弹性降低，导致复合材料的冲击强度也降低，影响复合材料的使用性能。
优选的，所述相容增韧剂为脂肪族、芳香族或脂肪族-芳香族的PC树脂中的一种或多种，所述相容增韧剂的重均分子量大于2.5W。
PC树脂的缺口冲击强度可达700J/m，耐热性能和机械性能优良，且PC树脂和ABS树脂及PBT树脂的相容性优良，因此，将PC树脂加入到ABS/PBT复合材料中，一方面可以提高ABS树脂和PBT树脂的相容性，另一方面可以作为增韧剂，大幅提高材料的冲击性能，同时起到了提高复合材料相容性和增韧的作用。进一步的说明，本发明限定所述相容增韧剂的添加量以及重均分子量，由于PC树脂本身的耐化学品性差，不耐油和酸碱等化学品，如果添加量过多，重均分子量过小，会使材料耐化学品性能下降，从而影响复合材料的使用效果。
优选的，所述脂肪族、芳香族或脂肪族-芳香族的PC树脂的制备工艺为光气法或酯交换法。
使用光气法或酯交换法制备的脂肪族、芳香族或脂肪族-芳香族的PC树脂重均分子量高、产品纯度高。
优选的，所述PBT树脂为重均分子量为1～4W的聚对苯二甲酸丁二醇酯。
PBT树脂具有结晶度高、加工性能好、耐候性佳等优异的综合性能，但是其缺口冲击强度低，限定所述PBT树脂的重均分子量，如果重均分子量过低，则其力学性能降低，如果重均分子量过高，则其流动性变差，影响其加工性能，使得复合材料的力学性能和加工性能也降低。
优选的，所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂、脱模剂、润滑剂和色粉中的一种或多种的组合；所述抗氧剂为受阻酚类、受阻酚类衍生物和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的组合；所述光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂与受阻胺光稳定剂的混合物，所述苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂的质量比为3:1；所述脱模剂为硅酮粉；所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯类润滑剂。
通过添加抗氧剂、光稳定剂、脱模剂、润滑剂和色粉中的一种或多种作为助剂，能够提高ABS/PBT复合材料的使用性能和加工性能，其中抗氧剂能够提高ABS/PBT复合材料的抗氧效果，延缓复合材料的老化降解，光稳定剂能够防止阳光引起复合材料的破坏或外观性能的改变，从而提高复合材料的耐用性和延长其使用寿命，添加润滑剂可以提高材料的加工流动性，改善不同组分之间的界面相容性，脱模剂则使得复合材料更容易从加工模具中脱离，改善其加工性能，通过加入色料赋予材料不同的颜色，适应对制品的不同使用需求。
所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、所述ABS树脂、PBT树脂、相容增韧剂和助剂按所述重量份称取备用；
B、将所述步骤A中称取的各组分进行高速混合后得到混合物；
C、将所述步骤B中得到的混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料。
通过PBT树脂的引入克服了传统ABS树脂耐化学品性能差的缺陷，此外，引入少量的相容增韧剂，克服了ABS/PBT复合材料冲击性能下降严重的缺陷，通过所述制备方法制备ABS/PBT复合材料，原料易得，工艺简单，设备要求简单，生产成本低，可以在汽车、家电等行业广泛应用。
优选的，所述步骤A中，所述高速混合搅拌的转速为1000～1500r/min，混合时间为4～10min。
通过对原料组分的高速混合，得到各原料组分分散均匀的混合物，然后再进行双螺杆熔融挤出，保证了熔融挤出时的均匀性。
优选的，所述步骤C中，所述双螺杆熔融挤出的挤出温度为200～260℃，螺杆转速为200～500r/min。
限定双螺杆熔融挤出的挤出温度和螺杆转速，如挤出温度过高，则过高的温度造成材料发生降解变色，挤出温度过低，则无法挤出，加工困难；如螺杆转速过高，剪切作用太大，也容易造成材料降解，如转速过低，则原料混合分散性差，影响制品的使用性能。
优选的，所述步骤C中，所述干燥的干燥温度为70～85℃，干燥时间为3～5h。
在双螺杆熔融挤出后进行冷却定型，由于在冷却后的挤出料潮湿，需经过干燥除水，干燥温度过高，则挤出料容易发生形变，在干燥后切粒，得到一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料颗粒料。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
性能测试：
(1)物理性能测试(按照表1物理性能测试方法进行测试)
表1-物理性能测试方法
(2)化学性能测试
耐油性能：将拉伸样条固定在预定定制的模具中，使材料应变保持在1％，浸入在食用大豆油中30d，观察样条表面裂纹情况，并分为优、良、中、下四个等级，并测试耐油试验后的拉伸强度保持率；
耐有机溶剂性能(耐化学品性)：将50％浓度的乙酸乙酯和50％浓度的醋酸按3:1的比例配置成溶液，涂于样条表面，5min后观察表面裂纹情况，并分为优、良、中、下四个等级。
以下实施例及对比例中采用的原料为：
ABS1：重均分子量为17W，丙烯腈的重量百分比为26％；
ABS2：重均分子量为12W，丙烯腈的重量百分比为16％；
ABS3：重均分子量为16W，丙烯腈的重量百分比为20％；
PC1：重均分子量为2.6W；
PC2：重均分子量为2.1W；
PBT：重均分子量为2.4W；
助剂：助剂使用抗氧剂B900(汽巴精化)、光稳定剂Tinuvins UVP(Ciba)和润滑剂(硬脂酸钡)的混合物。
实施例1-3和对比例1-6：
一种ABS/PBT复合材料，按以下步骤制备：
(1)按照重量份计算，各原料按表2原料组分含量称取备用；
(2)将步骤(1)中称取的各组分加入高速混合机内搅拌混合均匀，混合搅拌的转速为1200r/min，混合时间为5min，得到混合物；
(3)将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆挤出机，进行双螺杆熔融挤出，挤出温度为220℃，螺杆转速为250r/min，经水冷后干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为4h，干燥后进行切粒，得到一种ABS/PBT复合材料颗粒料，然后经注塑成型后制得测试样条，进行物理性能和化学性能测试。
表2-原料组分含量
表3-实施例和对比例性能测试
由实施例1～2、对比例1和对比例2可知，对比例1中未经改性的ABS树脂的耐油性和耐化学品性能很差，经耐油性能测试后拉伸强度保持率低，而在加入PBT树脂后，对比例2和对比例3制得的ABS/PBT复合材料的耐油性能和耐化学品性能明显得到改善，但由于未添加能够起到提高相容性和增韧效果的PC树脂，对比例2和对比例3制得的ABS/PBT复合材料的冲击性能与对比例1ABS树脂相比下降很多，这是由于在ABS树脂中加入结晶性PBT树脂，能够提高ABS树脂的耐化学品性，但是由于PBT树脂的冲击性能差，且与ABS树脂的相容性较差，因此简单地通过ABS树脂和PBT树脂共混得到的复合材料虽然耐油性和耐化学品性能得到了明显改善，但是其冲击性能却明显下降。实施例1和实施例2在引入重均分子量大于2.5W的PC树脂作为相容增韧剂后，ABS/PBT复合材料的缺口冲击强度(1/4)和缺口冲击强度(1/8)均优于对比例1的ABS树脂，且拉伸强度和耐热性能也有小幅提升，其耐油性能和耐化学品性能优异，通过加入PC树脂提高了ABS树脂与PBT树脂的相容性，有效提高材料的冲击性能，使得在不影响ABS树脂机械性能的前提下，制备得到一种耐化学品性好、冲击强度佳的ABS/PBT复合材料。
由测试结果可知，实施例3制备得到的ABS/PBT复合材料的耐油性能和耐化学品性能下降，实施例3加入的PC树脂过多，由于PC树脂本身的耐化学品性差，不耐油和酸碱等化学品，添加量过多使得ABS/PBT复合材料的耐化学品性能下降，影响材料的使用效果；由于对比例4的ABS树脂重均分子量过低以及丙烯腈含量过低，其耐油性和耐化学品性能与实施例1和实施例2相比较低，对比例5中ABS树脂的丙烯腈含量过低，其耐油性和耐化学品性能与实施例1和实施例2相比也较低，对比例6的PC树脂重均分子量过低，使得复合材料的耐化学品性能下降，影响其使用效果。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料，其特征在于，按照重量份计算，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料，其特征在于，所述ABS树脂的重均分子量为15～19W，丙烯腈的重量百分比为25～35％。
3.根据权利要求1所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料，其特征在于，所述相容增韧剂为脂肪族、芳香族或脂肪族-芳香族的PC树脂中的一种或多种，所述相容增韧剂的重均分子量大于2.5W。
4.根据权利要求1所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料，其特征在于，所述PBT树脂为重均分子量为1～4W的聚对苯二甲酸丁二醇酯。
5.根据权利要求1所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂、脱模剂、润滑剂和色粉中的一种或多种的组合；所述抗氧剂为受阻酚类、受阻酚类衍生物和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的组合；所述光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂与受阻胺光稳定剂的混合物，所述苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂的质量比为3:1；所述脱模剂为硅酮粉；所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯类润滑剂。
6.根据权利要求1所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、所述ABS树脂、PBT树脂、相容增韧剂和助剂按所述重量份称取备用；
B、将所述步骤A中称取的各组分进行高速混合后得到混合物；
C、将所述步骤B中得到的混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料。
7.根据权利要求6所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，所述高速混合搅拌的转速为1000～1500r/min，混合时间为4～10min。
8.根据权利要求6所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，所述双螺杆熔融挤出的挤出温度为200～260℃，螺杆转速为200～500r/min。
9.根据权利要求6所述的一种耐化、高冲击的ABS/PBT复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，所述干燥的干燥温度为70～85℃，干燥时间为3～5h。
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