CN111349330B - 一种注塑成型后性能稳定的pc/abs合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域，具体是一种注塑成型后性能稳定的PC/ABS合金材料，由以下成分组成：PC树脂40‑70份，ABS母粒30‑60份，相容剂1‑5份，抗氧剂0.1‑1份，润滑剂0.1‑1份，环氧树脂0.1‑1份；其中，ABS母粒由以下成分组成：ABS树脂90‑99份，扩链剂1‑10份，抗氧剂0.1‑1份，润滑剂0.1‑1份。本发明一方面通过添加扩链剂和雾化去离子水来净化ABS，改善ABS材料在高温加工中的降解；另一方面通过环氧树脂的添加和低端羟基光气法聚碳酸酯的使用，进一步降低注塑过程中PC材料的降解。在高温或高剪切速率的极端注塑条件下，也能很好地保证材料的性能，满足复杂结构设计的要求。

Description

一种注塑成型后性能稳定的PC/ABS合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体地说，是一种注塑成型后性能稳定的PC/ABS合金及其制备方法。
背景技术
由于PC/ABS合金具有优异的机械性能和耐热性能，在汽车和家电等部件中得到广泛应用。由于轻量化和外观设计的要求，对部件进行薄壁化或复杂化设计，往往也会使用一些点胶口设计。所以，在注塑过程中，PC/ABS材料会受到很大的剪切，材料的熔体温度会比设定温度瞬间提升20～40℃，材料在这种高温和强剪切力下，材料分子链被破坏，所以即使在未注塑前PC/ABS具有很好的性能，但是在高温和强剪切下，部件性能严重下降，满足不了部件的性能要求。所以，设计开发这种对高温和强剪切下性能更稳定的PC/ABS材料具有很重大的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种注塑成型后性能稳定的PC/ABS合金及其制备方法。
本发明的第一方面，提供一种注塑成型后性能稳定的PC/ABS合金，由以下成分按如下重量份组成：
Figure BDA0002426816830000011
其中，所述的ABS母粒由以下成分按如下重量份组成：
Figure BDA0002426816830000012
Figure BDA0002426816830000021
其中，所述的ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)树脂为本体法ABS材料。重均分子量为80000～150000g/mol。所述的ABS包括占总重的重量百分比含量为5～30％的橡胶、10～30％的丙烯腈、40～70％的苯乙烯。可选用韩国锦湖石油化学株式会社的ABS H150、ABS H181，高桥石化的ABS8391、ABS8434和苯领的GP-22；优选高桥石化的ABS8391。
所述的扩链剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，GMA含量在3～10％。优选阿科玛的AX-8900，GMA含量为5％。
所述的抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168、亚磷酸酯抗氧剂S-9228、受阻酚抗氧剂1010、受阻酚抗氧剂1098、受阻酚抗氧剂1076中的一种或两种以上。优选1010和S-9228的共混物，混合重量比例为1：1。
所述的润滑剂为硅酮粉、季戊四醇酯(PETS)、乙撑双硬酯酰胺中的一种或两种以上。优选季戊四醇酯(PETS)。
进一步的，所述的ABS母粒1#的制备方法如下：
A)按照重量份配比配制原料并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
B)将步骤A得到的预混料加入双螺杆挤出机中，切粒得到ABS母粒，其中双螺杆挤出机的料筒转速为300rpm，料筒温度为210-260℃。
进一步的，所述的ABS母粒2#的制备方法如下：
a)按照重量份配比配制原料并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
b)将步骤a得到的预混料加入双螺杆挤出机中，并在主喂料口附近通过雾化装置注入质量比为0.1～0.5％的去离子水，挤出造粒得到ABS母粒，其中双螺杆挤出机的料筒转速为300rpm，料筒温度为210-260℃。
优选的，所述的ABS母粒1#的成分按如下重量份组成：
Figure BDA0002426816830000022
优选的，所述的ABS母粒2#的成分按如下重量份组成：
Figure BDA0002426816830000023
Figure BDA0002426816830000031
进一步的，所述的PC树脂为重均分子量为21000～30000g/mol的双酚A型聚碳酸酯，其玻璃化温度为145～150℃，合成方式为光气化界面缩聚法，尤其端羟基含量≤50ppm。具体可选用LG的PC 2010-10、PC 2010-15；科思创PC2800、PC2400。优选LG的PC 201-10，合成方式为光气化界面缩聚法，端羟基含量为40ppm。
进一步的，所述的相容剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，ABS高胶粉，聚氨酯弹性体，乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物，聚烯烃弹性体，核壳结构的硅橡胶或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯。具体可选用Dow的EXL-2620或日本钟渊的M701，优选Dow的EXL-2620。
进一步的，所述的环氧树脂为含有环氧官能团的共聚物，可选用Dow的DER330，三井的R-140和南亚环氧的NPES 907，环氧含量为100～300g/eq。优选环氧含量为182～192g/eq的Dow的DER330。
在本发明的一个优选实施方式中，所述的注塑成型后性能稳定的PC/ABS合金，由以下成分按如下重量份组成：
Figure BDA0002426816830000032
所述的ABS母粒由以下成分按如下重量份组成：
Figure BDA0002426816830000033
其中，在所述的优选实施方式中，
选用的PC树脂为Dow的PC 201-10，合成方式为光气化界面缩聚，端羟基含量分别为40ppm；
选用的ABS为高桥石化的ABS 8391；
选用的扩链剂为阿科玛的AX-8900，GMA含量为5％；
选用的相容剂为Dow的EXL-2620；
选用的环氧树脂为Dow的DER330，环氧含量为182～192g/eq；
选用的抗氧剂为Basf的1010和Dover的S-9228的混合物，混合重量比为1:1；
选用的润滑剂为季戊四醇酯(PETS)。
本发明的第二方面，提供一种如上所述的注塑成型后性能稳定的PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
本发明优点在于：
1、本发明一方面通过添加扩链剂和雾化去离子水处理工艺，制备ABS母粒，使得ABS脱除合成阶段残留的引发剂和其他小分子残留物，使得ABS得到净化并提高了ABS的分子量，从而改善了ABS在高温和强剪切下的降解；
2、另一方面通过环氧树脂的添加和低端羟基含量光气法PC的使用(端羟基含量≤50ppm)，进一步降低了注塑过程中PC材料的降解。这种注塑成型后性能稳定的PC/ABS材料保证了在高温或高剪切速率的极端注塑条件下，也能很好地保证材料的性能，满足复杂结构设计的要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
在以下各个实施例和对比例中，各原料采用下述成分：
选用的PC树脂为Dow的PC 201-10，合成方式为光气化界面缩聚，端羟基含量分别为40ppm、50ppm和80ppm；乐天的SC-1100R，合成方式为熔融酯交换缩聚法，端羟基含量分别为40ppm和80ppm；
选用的ABS母粒1#和ABS母粒2#为自制，具体见ABS母粒1#和2#的制备方法。
选用的ABS为高桥石化的ABS 8391和韩国锦湖的HR181；
选用的相容剂为Dow的EXL-2620。
选用的环氧树脂为Dow的DER330，环氧含量为182～192g/eq。
选用的抗氧剂为Basf的1010和Dover的S-9228的混合物，混合重量比为1:1。
选用的润滑剂为季戊四醇酯(PETS)。
表1对比例1～3和实施例1～4的组分和配比
Figure BDA0002426816830000051
表2实施例5～10的组分和配比
Figure BDA0002426816830000052
Figure BDA0002426816830000061
表3实施例11～13的组分和配比
Figure BDA0002426816830000062
对比例1
S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
对比例2
S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
对比例3
S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例1：
S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例2：
S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例3：
S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例4：
S1、按照表2重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例5：
S1、按照表2重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例6：
S1、按照表2重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例7：
S1、按照表2重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例8：
S1、按照表2重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例9：
S1、按照表2重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例10：
S1、按照表2重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例11：
S1、按照表3重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例12：
S1、按照表3重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例13：
S1、按照表3重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例14：实施效果评价
将上述对比例1～3及实施例1～13制得的PC/ABS进行相关测试：熔融指数按照ISO1133进行测试；简支梁缺口冲击强度按照ISO 179。破碎后的熔融指数是用注塑部件破碎后重新进行测试；破碎后的缺口冲击强度是用注塑部件破碎后重新注塑成缺口冲击样条后进行测试。测试结果如下表4和表5所示：
表4对比例1～3和实施例1～4的测试结果
Figure BDA0002426816830000101
Figure BDA0002426816830000111
表5实施例5～13的测试结果及标准要求
Figure BDA0002426816830000112
从对比例1和3可以看到，本体ABS8391与乳液法HR181相比，部件破碎后具有更好的熔融指数稳定性和缺口冲击强度保持率。这是因为乳液法合成的H181，会有残留的乳化剂，在注塑过程中会加速PC材料的降解，但是本体ABS8391相对更纯净。
从对比例1和2可以看到，在相同PC分子量的情况下，使用光气化界面缩聚法PC比熔融酯交换缩聚法PC具有更好的熔融指数和缺口冲击强度保持率，这是因为光气法PC是在30～60℃的低温条件下合成，而且该合成方法具有更低的溶剂残留，纯净度相对更高；酯交换法PC是在200～260℃的高温条件下合成，具有更多的酚类副产品及低聚物残留，纯净度相对更差。
从对比例1和实施例1～2可以看到，在制备ABS母粒1#和2#中通过添加扩链剂AX-8900，改善了熔融指数和缺口冲击强度的保持率，这是因为在注塑过程中AX-8900的GMA官能团能将分子断裂点重新进行连接，防止高温下分子链的断裂；另外，在制备ABS母粒2#中，通过喷雾装置添加去离子水可以促使残留的低聚物或合成过程中残留的小分子材料从抽真空口处抽除，提高ABS材料的纯净度，使得ABS在高温下发生降解的风险更小。所以，使用ABS母粒2#具有更佳的性能保持率。从实施例6、12和13可以看到，随着端羟基含量从40ppm逐渐增加到80ppm，部件破碎后性能保持率逐渐降低。当端羟基含量低于50ppm时，才能满足客户的要求。这是因为端羟基的结构非常不稳定，在高温加工过程中端羟基的结构很容易被破坏而导致材料的热降解，所以端羟基的含量越高，性能保持率会越差。从实施例6、8、9和11可以看到，单独使用光气法PC原料或仅控制端羟基含量在50ppm之内或单独使用雾化去离子水工艺的ABS母粒2#，虽然都能起到很好的效果，但是都达不到标准要求。只有同时使用光气法PC原料(并控制端羟基含量在50ppm之内)，同时使用ABS母粒2#，可以达到最佳复配效果，可以满足标准要求。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (2)

1.一种注塑成型后性能稳定的PC/ABS合金，其特征在于，由以下成分按如下重量份组成：
Figure FDA0003739506190000011
所述的ABS母粒由以下成分按如下重量份组成：
Figure FDA0003739506190000012
其中，选用的PC树脂为Dow的PC 201-10，合成方式为光气化界面缩聚，端羟基含量分别为40ppm；
选用的ABS为高桥石化的ABS 8391；
选用的扩链剂为阿科玛的AX-8900，GMA含量为5％；
选用的相容剂为Dow的EXL-2620；
选用的环氧树脂为Dow的DER330，环氧含量为182～192g/eq；
选用的抗氧剂为Basf的1010和Dover的S-9228的混合物，混合重量比为1:1；
选用的润滑剂为季戊四醇酯；
所述的ABS母粒的制备方法为：
a)按照重量份配比配制原料并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
b)将步骤a得到的预混料加入双螺杆挤出机中，并在主喂料口附近通过雾化装置注入质量比为0.1～0.5％的去离子水，挤出造粒得到ABS母粒，其中双螺杆挤出机的料筒转速为300rpm，料筒温度为210-260℃。
2.一种如权利要求1所述的注塑成型后性能稳定的PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
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