CN111690245B - 一种耐磨、耐湿热pc/abs材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料及其制备方法，属于高分子材料及其成型加工技术领域。本发明公开的一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料，由PC、ABS、改性疏水氧化石墨烯、相容剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂制备而成。本发明将改性疏水氧化石墨烯作为耐磨剂添加入PC/ABS材料中，具有优异的耐磨性能；且与传统改性方法相比，不影响加工性能、有良好相容性，无析出、制件表面发花等问题，同时强疏水氧化石墨烯的加入可降低PC/ABS材料的吸水性，从而提高材料的耐湿热性能，改善材料由于吸湿而造成的加工产生水花、湿热环境使用过程中材料降解等缺陷，可广泛应用于汽车内饰件、家电等领域。

Description

一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料及其成型加工技术领域，更具体的说是涉及一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料及其制备方法。
背景技术
PC/ABS合金是20世纪60年代中期发展起来的一种工程塑料合金，其同时具有了PC的良好力学性能、耐热性和电性能以及ABS的优良加工性能等优点，被广泛应用于汽车、家电、电子电器领域中。但由于PC/ABS的使用环境多为装饰件，经常被碰撞、触摸，对材料的耐磨性的要求日益重视。同时由于材料分子链中酯基的存在，使材料在高温下遇水易分解，导致材料发生脆化等失效反应，从而大大限制材料的使用范围。
因此，提供一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料，按重量份计，由以下组分制备而成：PC 27-79.3份，ABS 15-50份，改性疏水氧化石墨烯3-8份，相容剂0.5-3份，增韧剂2-10份，抗氧剂0.1-1份和润滑剂0.1-1份。
进一步，所述PC为数均分子量为15000-40000g/mol的双酚A型聚碳酸酯。
进一步，所述ABS的数均分子量为60000-150000g/mol，由质量百分比为5-30％丁二烯、10-30％丙烯晴、40-70％苯乙烯组成。
进一步，所述相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐、含氟丙烯酸酯类嵌段共聚物、含氟丙烯腈-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
进一步，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐中的至少一种；所述增韧剂的粒径为50-700nm，所述增韧剂的胶含量为40-90％。
进一步，所述抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的至少一种。
进一步，所述润滑剂为硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
进一步，所述改性疏水氧化石墨烯的制备方法如下：
a、将1g石墨烯与0.5-2g硝酸钠溶于100-300mL浓硫酸中，在冰水浴中冷却到2-5℃，加入20-40g高锰酸钾，搅拌0.5-3h后在90-100℃的条件下滴加100-300mL去离子水并搅拌1-3h后将沉淀物洗涤、干燥；
b、将步骤a干燥后的沉淀物0.3g超声分散到50-200mL二甲苯中，加入0.3g正硅酸四乙酯和0.02-0.08g十二烷基苯磺酸钠，在150℃条件下超声60-200min后洗涤分离，得改性疏水氧化石墨烯。
进一步，一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料的制备方法，具体步骤如下：按份数称取PC、ABS、改性疏水氧化石墨烯、相容剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂；用高混机混合2-5min，于螺杆挤出机一端的主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融共混，挤出造粒，得耐磨、耐湿热PC/ABS材料；所述螺杆挤出机的长径比为35-56:1，螺杆转速为200-600rpm，温度为180-260℃。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料及其制备方法，本发明采用改性疏水氧化石墨烯作为改性添加剂在材料熔融挤出的过程中加入，由于改性疏水氧化石墨烯本身具有很高的硬度和强度，同时其特殊的片层结构还可以起到很好的载荷传递作用，提高材料抵抗外力的能力，且正硅酸四乙酯分子中含有C＝C键，可增强疏水氧化石墨烯和PC/ABS材料之间的界面结合力，从而提高PC/ABS材料的耐磨效果；且石墨烯本身的疏水结构，可降低材料的吸水性能，提高材料在湿热环境下的使用寿命。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料的制备方法，具体步骤如下：
将56.7份数均分子量为20000g/mol的PC、30份数均分子量为100000g/mol，由质量百分比为20％丁二烯、20％丙烯晴、60％苯乙烯组成的ABS、5份改性疏水氧化石墨烯、1.5份丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、6份甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、0.2份抗氧剂245和0.3份抗氧剂1076、0.3份硅酮粉按份数称取，用高混机混合3min后，于长径比为40:1的螺杆挤出机的一端的主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融共混，挤出温度为220℃造粒，螺杆转速400rpm，得耐磨、耐湿热PC/ABS材料。
上述改性疏水氧化石墨烯的制备方法如下：
将1g石墨烯与1g硝酸钠溶于200mL浓硫酸中，在冰水浴中冷却到3℃，加入30g高锰酸钾，搅拌1.5h后在95℃的条件下滴加200mL去离子水并搅拌2h后将沉淀物洗涤、干燥；取0.3g干燥后的沉淀物超声分散到120mL二甲苯中，加入0.3g正硅酸四乙酯和0.05g十二烷基苯磺酸钠并在150℃条件下超声100min后洗涤分离，得改性疏水氧化石墨烯。
实施例2
一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料的制备方法，具体步骤如下：
将68.7份数均分子量为30000g/mol的PC、20份数均分子量为120000g/mol，由质量百分比为20％丁二烯、25％丙烯晴、55％苯乙烯组成的ABS、4份改性疏水氧化石墨烯、2份丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、4份甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸类聚合物、0.8份抗氧剂168、0.5份季戊四醇酯按份数称取，用高混机混合4min后，于长径比为36:1的螺杆挤出机的一端的主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融共混，挤出温度为200℃造粒，螺杆转速500rpm，得耐磨、耐湿热PC/ABS材料。
上述改性疏水氧化石墨烯的制备方法如下：
将1g石墨烯与1.6g硝酸钠溶于250mL浓硫酸中，在冰水浴中冷却到3℃，加入35g高锰酸钾，搅拌2h后在98℃的条件下滴加250mL去离子水并搅拌2.5h后将沉淀物洗涤、干燥；取0.3g干燥后的沉淀物超声分散到200mL二甲苯中，加入0.3g正硅酸四乙酯和0.08g十二烷基苯磺酸钠并在150℃条件下超声150min后洗涤分离，得改性疏水氧化石墨烯。
实施例3
一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料的制备方法，具体步骤如下：
将42.5份数均分子量为25000g/mol的PC、40份数均分子量为80000g/mol，由质量百分比为25％丁二烯、15％丙烯晴、60％苯乙烯组成的ABS、6份改性疏水氧化石墨烯、2.5份聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐、8份乙烯-丙烯酸甲酯、0.1份抗氧剂245、0.2份抗氧剂1076、0.7份乙撑双硬脂酰胺按份数称取，用高混机混合3min后，于长径比为40:1的螺杆挤出机的一端的主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融共混，挤出温度为240℃造粒，螺杆转速300rpm，得耐磨、耐湿热PC/ABS材料。
上述改性疏水氧化石墨烯的制备方法如下：
将30g石墨烯与24g硝酸钠溶于7800mL浓硫酸中，在冰水浴中冷却到3℃，加入750g高锰酸钾，搅拌2.5h后在92℃的条件下滴加3600mL去离子水并搅拌2.5h后将沉淀物洗涤、干燥；取50g干燥后的沉淀物超声分散到3000mL二甲苯中，加入50g正硅酸四乙酯和12g十二烷基苯磺酸钠并在150℃条件下超声150min后洗涤分离，得改性疏水氧化石墨烯。
实施例4
一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料的制备方法，具体步骤如下：
将79.3份数均分子量为15000g/mol的PC、15份数均分子量为60000g/mol，由质量百分比为5％丁二烯、30％丙烯晴、65％苯乙烯组成的ABS、3份改性疏水氧化石墨烯、0.2份聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐、0.3份含氟丙烯酸酯类嵌段共聚物、2份乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、0.1份抗氧剂1076、0.1份硅酮粉按份数称取，用高混机混合2min后，于长径比为56:1的螺杆挤出机的一端的主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融共混，挤出温度为180℃造粒，螺杆转速200rpm，得耐磨、耐湿热PC/ABS材料。
上述改性疏水氧化石墨烯的制备方法如下：
将1g石墨烯与2g硝酸钠溶于300mL浓硫酸中，在冰水浴中冷却到5℃，加入40g高锰酸钾，搅拌3h后在100℃的条件下滴加300mL去离子水并搅拌3h后将沉淀物洗涤、干燥；取0.3g干燥后的沉淀物超声分散到200mL二甲苯中，加入0.3g正硅酸四乙酯和0.08g十二烷基苯磺酸钠并在150℃条件下超声200min后洗涤分离，得改性疏水氧化石墨烯。
实施例5
一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料的制备方法，具体步骤如下：
将27份数均分子量为40000g/mol的PC、50份数均分子量为150000g/mol，由质量百分比为30％丁二烯、10％丙烯晴、60％苯乙烯组成的ABS、8份改性疏水氧化石墨烯、3份丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、5份甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、5份甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸类聚合物、0.3份抗氧剂245、0.3份抗氧剂1076和0.4份抗氧剂168、0.5份硅酮粉、0.5份季戊四醇酯按份数称取，用高混机混合5min后，于长径比为35:1的螺杆挤出机的一端的主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融共混，挤出温度为260℃造粒，螺杆转速600rpm，得耐磨、耐湿热PC/ABS材料。
上述改性疏水氧化石墨烯的制备方法如下：
将1g石墨烯与0.5g硝酸钠溶于100mL浓硫酸中，在冰水浴中冷却到2℃，加入20g高锰酸钾，搅拌0.5h后在90℃的条件下滴加100mL去离子水并搅拌1h后将沉淀物洗涤、干燥；取0.3g干燥后的沉淀物超声分散到50mL二甲苯中，加入0.3g正硅酸四乙酯和0.02g十二烷基苯磺酸钠并在150℃条件下超声60min后洗涤分离，得改性疏水氧化石墨烯。
对比例1
按实施例2的制备方法，不添加改性疏水氧化石墨烯，其他组分和配比与实施例2相同。
对比例2
按实施例2的制备方法用8％PTFE代替改性疏水氧化石墨烯，其他组分和配比与实施例2相同。
将实施例1-5制备的耐磨、耐湿热PC/ABS材料与对比例1-2的PC/ABS材料，注塑成高光板，利用马丁代尔刮擦仪对样板进行刮擦实验(参照大众PV3975-2010标准)，并用光泽度仪测试样板刮擦实验前的光泽度A0和刮擦试验后的光泽度A1，计算样板试验后的光泽度保持率(A1/A0)×100％，光泽度保持率越高，代表耐刮擦性越好。耐刮擦性，通过GMW14688，在K31皮纹上试验判断；摩擦系数通过ASTM D1894测试，试样为200mm×150mm的2mm厚的样板。
将实施例1-5和对比例1-2制备得到的PC/ABS组合物进行湿热老化前后的性能测试，湿热老化条件：温度85℃，湿度85％，时间1000小时。悬臂梁缺口冲击：测试标准ASTMD256，在Zwick电子万能试验机上测试；熔体流动速率测试条件：温度：260℃，砝码重量：5KG。
测试结果见表1。
表1
Figure BDA0002590235310000061
Figure BDA0002590235310000062
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料，其特征在于，按重量份计，由以下组分制备而成：PC27-79.3份，ABS 15-50份，改性疏水氧化石墨烯3-8份，相容剂0.5-3份，增韧剂2-10份，抗氧剂0.1-1份和润滑剂0.1-1份；
所述改性疏水氧化石墨烯的制备方法如下：
a、将1g石墨烯与0.5-2g硝酸钠溶于100-300mL浓硫酸中，在冰水浴中冷却到2-5℃，加入20-40g高锰酸钾，搅拌0.5-3h后在90-100℃的条件下滴加100-300mL去离子水并搅拌1-3h后将沉淀物洗涤、干燥；
b、将步骤a干燥后的沉淀物0.3g超声分散到50-200mL二甲苯中，加入0.3g正硅酸四乙酯和0.02-0.08g十二烷基苯磺酸钠，在150℃条件下超声60-200min后洗涤分离，得改性疏水氧化石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料，其特征在于，所述PC为数均分子量为15000-40000g/mol的双酚A型聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料，其特征在于，所述ABS的数均分子量为60000-150000g/mol，由质量百分比为5-30%丁二烯、10-30%丙烯晴、40-70%苯乙烯组成。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料，其特征在于，所述相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐、含氟丙烯酸酯类嵌段共聚物、含氟丙烯腈-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐中的至少一种；所述增韧剂的粒径为50-700nm，所述增韧剂的胶含量为40-90%。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料，其特征在于，所述润滑剂为硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
8.权利要求1-7任一项所述的一种耐磨、耐湿热PC/ABS材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：按份数称取PC、ABS、改性疏水氧化石墨烯、相容剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂；用高混机混合2-5min，于螺杆挤出机一端的主喂料口加入螺杆挤出机中，进行熔融共混，挤出造粒，得耐磨、耐湿热PC/ABS材料；所述螺杆挤出机的长径比为35-56:1，螺杆转速为200-600rpm，温度为180-260℃。
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