CN112175377A - 一种耐老化、高透紫外光和高韧pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于聚合物共混物材料技术领域,公开了一种耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料及其制备方法。所述耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料包含PC树脂,ABS树脂,所述PC树脂为含氟PC树脂,还可包含相容剂、抗氧剂和丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3中的一种或多种,其中,含氟PC树脂是将合成PC的原料双酚A替换为2,2‑二(3‑氨基‑4‑羟苯基)六氟丙烷所得。该PC/ABS合金材料将合成PC的原料双酚A替换为2,2‑二(3‑氨基‑4‑羟苯基)六氟丙烷,有较好的力学性能,在保证力学性能稳定的条件下,具有耐老化、高紫外光透过率、高韧的特性。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物共混物材料技术领域,具体是涉及一种耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是应用广泛的工程塑料之一,是链型碳酸酯型聚合物,具有抗冲击、稳定性好、耐热、无毒等优点,但PC熔融温度高导致其加工困难、缺口开裂明显、表面易擦伤,这些缺点的存在使聚碳酸酯在许多领域的应用受到极大的限制。ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)树脂是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯3种单体共聚形成,集3种单体的优点于一身,兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能,是目前产量最大,应用最广泛的聚合物之一。将PC与ABS共混,既能使ABS的耐热性和拉伸性能提高,又能降低PC的熔体黏度、改善其加工性能、减少对应力开裂的敏感性,综合了ABS树脂的成型性和PC树脂的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线等优点,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。
然而,PC/ABS合金的韧性差、易老化、紫外光透过率低。通常,在PC/ABS合金体系中加入第三组分(如相容剂、抗氧剂、增韧剂等)进行共混改性,可以提高合金的韧性、耐老化性,但对PC/ABS合金对波长小的紫外光透过率很低、不耐紫外线的问题还没有较好的解决措施。所以,开发一种兼具韧性、耐老化性的高透紫外线PC/ABS合金具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足,提供一种耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料及其制备方法,该PC/ABS合金材料将合成PC的原料双酚A(BPA)替换为2,2-二(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷(BAFA),有较好的力学性能,在保证力学性能稳定的条件下,具有耐老化、高紫外光透过率、高韧的特性。
本发明中所述高紫外光透过率是指紫外透过率大于35%,所述高韧是指悬臂梁缺口冲击强度保持率大于75%、拉伸强度保持率大于75%、缺口冲击强度大于60KJ/m2;优选紫外透过率大于38%,所述高韧是指悬臂梁缺口冲击强度保持率大于90%、拉伸强度保持率大于90%、缺口冲击强度大于70KJ/m2。
为达到本发明的目的,本发明的耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料包含PC树脂,ABS树脂,所述PC树脂为含氟PC树脂。
优选地,本发明的耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料中还包含相容剂、抗氧剂和丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3中的一种或多种。
进一步地,在本发明的一些实施例中,本发明的耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料按重量份数计包含含氟PC树脂60-80份,ABS树脂20-30份,相容剂0-5份,抗氧剂0-1份,丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3 0-6份。
优选地,在本发明的一些实施例中,本发明的耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料按重量份数计包含含氟PC树脂60-80份,ABS树脂20-30份,相容剂1-5份,抗氧剂0.1-1份,丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3 1-6份。
双酚A,也称BPA,在工业上双酚A被用来合成聚碳酸酯(PC)和环氧树脂等材料,本发明中所述含氟PC树脂是将合成PC的原料双酚A替换为2,2-二(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷(BAFA)所得;优选地,所述含氟PC树脂的熔融指数为5-20g/10min。
进一步地,所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的熔融指数为5-20g/10min。
进一步地,在本发明的一些实施例中,所述抗氧剂为4,4,-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和2,6-二叔丁基苯酚复配而成,且4,4,-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和2,6-二叔丁基苯酚的重量比为0.8-1.2:1。
进一步地,在本发明的一些实施例中,所述相容剂为马来酸酐接枝丙烯酸甲酯和苯乙烯中的一种或两种。
进一步地,本发明中所述丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3的制备方法为:将纳米CaCO3滤饼和去离子水混合配制成6-9%的水悬浮液,加入少量分散剂,搅拌分散,分散均匀的悬浮液用盐酸调节pH值至6.5-7.0,再将悬浮液转移至四口烧瓶中,并用搅拌器不断搅拌,加热使悬浮液升温至75-85℃,稳定后向烧瓶中加入过硫酸铵引发剂,然后用蠕动泵向其中滴加丙烯酸甲酯,整个反应在N2气氛下进行,待反应液冷却后真空抽滤,滤饼干燥后搅拌粉碎即得。
进一步地,本发明还提供了一种前述耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将PC树脂、ABS树脂、丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3和相容剂投入混合机中混合,得到预混料;
(2)将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入,再将抗氧剂从侧喂料口加入,熔融挤出。
进一步地,所述熔融挤出的条件为:一区温度225℃,二区温度230℃,三区温度235℃,四区温度240℃,五区温度245℃,六区温度250℃,七区温度245℃,八区温度240℃,九区温度235℃,十区温度235℃。
与现有技术相比,本发明的优点如下:
(1)本发明将合成PC的原料双酚A(BPA)替换为2,2-二(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷(BAFA),由于氟原子和氨基的强吸电子和电子诱导作用,降低了分子链内电荷转移络合作用,很大程度上提高了合金材料的紫外光透过率;
(2)本发明中采用丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3作为增韧剂,改性后的纳米CaCO3与PC和ABS有更好的相容性,提高了合金的韧性;且马来酸酐接枝丙烯酸甲酯或苯乙烯作为相容剂,对韧性的提高有促进作用;
(3)本发明以酚类抗氧剂作为PC/ABS合金材料的抗老化组分,加入丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3与其配合,再引入马来酸酐接枝丙烯酸甲酯、苯乙烯的相容剂,增加了各组分之间的相容性,从而提高了PC/ABS合金的韧性和耐老化性;通过熔融共混挤出得到耐老化、高紫外光透过率和高韧PC/ABS合金材料。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。应当理解,以下描述仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个,并且单数形式的要素或组分也包括复数形式,除非所述数量明显只指单数形式。
此外,本发明所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且,本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
若无特别说明,本发明中丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3的制备方法为:将纳米CaCO3滤饼和去离子水混合配制成8%的水悬浮液,加入少量分散剂,用高速(1800r/min)搅拌机分散1h,分散均匀的悬浮液用稀盐酸(0.1mol/L)调节pH值至6.5-7.0,将悬浮液转移至四口烧瓶中,并用搅拌器不断搅拌(600r/min),加热使悬浮液升温至80℃,稳定10min后向烧瓶中加入1.42%(以加入丙烯酸甲酯单体的质量为标准)的过硫酸铵引发剂,然后用蠕动泵向其中滴加48mL丙烯酸甲酯,滴加速度为2mL/min,反应两小时后停止反应,整个反应在N2气氛下进行,待反应液冷却后真空抽滤,将滤饼置于80℃热风循环干燥箱中干燥24h,烘干的滤饼在高速搅拌机中粉碎即得。
所述含氟PC树脂是将合成PC的原料双酚A替换为2,2-二(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷(BAFA)。所述含氟PC树脂的熔融指数为5-20g/10min;所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的熔融指数为5-20g/10min。
所述抗氧剂为4,4,-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和2,6-二叔丁基苯酚复配而成,且4,4,-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和2,6-二叔丁基苯酚的重量比为1:1。
若无特别说明,本发明实施例和对比例的材料制备方法包括以下步骤:
(1)将除抗氧剂外的原料投入混合机中混合,得到预混料;
(2)将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入,再将抗氧剂(如果有抗氧剂)从侧喂料口加入,熔融挤出。
优选地,所述熔融挤出的条件为:一区温度225℃,二区温度230℃,三区温度235℃,四区温度240℃,五区温度245℃,六区温度250℃,七区温度245℃,八区温度240℃,九区温度235℃,十区温度235℃。
实施例1
本实施例提供一种耐老化、高紫外光透过率和高韧PC/ABS合金材料,其原料按重量份数计是由如下各组分组成:含氟PC 70份,ABS 30份,丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3 6份,抗氧剂1份,马来酸酐接枝丙烯酸甲酯5份。
实施例2
本实施例提供一种耐老化、高紫外光透过率和高韧PC/ABS合金材料,其原料按重量份数计是由如下各组分组成:含氟PC 70份,ABS 30份,丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3 6份,抗氧剂1份,苯乙烯5份。
实施例3
本实施例提供一种耐老化、高紫外光透过率和高韧PC/ABS合金材料,其原料按重量份数计是由如下各组分组成:含氟PC 60份,ABS 20份,丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3 1份,抗氧剂0.3份,马来酸酐接枝丙烯酸甲酯1份。
实施例4
本实施例提供一种耐老化、高紫外光透过率和高韧PC/ABS合金材料,其原料按重量份数计是由如下各组分组成:含氟PC 80份,ABS 25份,丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3 4份,抗氧剂0.8份,马来酸酐接枝丙烯酸甲酯4份。
对比例1
本对比例提供现有的PC/ABS合金材料,其原料按重量份数计是由如下各组分组成:聚碳酸酯(PC)70份,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)30份。
对比例2
本对比例提供如下PC/ABS合金材料,其原料按重量份数计是由如下各组分组成:含氟PC 70份,ABS 30份。
对比例3
本对比例提供如下PC/ABS合金材料,其原料按重量份数计是由如下各组分组成:含氟PC 70份,ABS 30份,抗氧剂1份。
对比例4
本对比例提供如下PC/ABS合金材料,其原料按重量份数计是由如下各组分组成:含氟PC 70份,ABS 30份,丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3 6份,抗氧剂1份。
效果实施例
根据热氧老化试验标准GB/T7141-2008,缺口冲击标准ISO 179,GB/T 2410-2008对实施例和对比例的材料进行各项物理性能的测试,结果如表1所示。
表1实施例和对比例的材料性能测试结果
从上述测试结果可知,本发明采用含氟聚碳酸酯、抗氧剂、改性纳米CaCO3和相容剂的配合使用,显著提高了PC/ABS合金的紫外光透过率、耐老化性能和韧性,以丙烯酸甲酯改性后的纳米CaCO3提高了与其他组分的相容性,从而更易发挥其增韧作用,再配合相容剂的使用,提高了PC/ABS合金的长期热氧化和耐候性能。
值得说明的是,对比例2-4也可以作为本发明的实施例,从对比例3和对比例4可以看出,改性纳米CaCO3的加入对于紫外光透过率有一定的负面影响,但其紫外光透过率、耐老化性能和韧性也优于现有技术。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料,其特征在于,所述耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料包含PC树脂,ABS树脂,所述PC树脂为含氟PC树脂。
2.根据权利要求1所述的耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料,其特征在于,所述耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料中还包含相容剂、抗氧剂和丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料,其特征在于,所述耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料按重量份数计包含含氟PC树脂60-80份,ABS树脂20-30份,相容剂0-5份,抗氧剂0-1份,丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3 0-6份;优选地,所述耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料按重量份数计包含含氟PC树脂60-80份,ABS树脂20-30份,相容剂1-5份,抗氧剂0.1-1份,丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3 1-6份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料,其特征在于,所述含氟PC树脂是将合成PC的原料双酚A替换为2,2-二(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷所得;优选地,所述含氟PC树脂的熔融指数为5-20g/10min。
5.根据权利要求1-3任一项所述的耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料,其特征在于,所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的熔融指数为5-20g/10min。
6.根据权利要求1所述的耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料,其特征在于,所述抗氧剂为4,4,-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和2,6-二叔丁基苯酚复配而成,且4,4,-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和2,6-二叔丁基苯酚的重量比为0.8-1.2:1。
7.根据权利要求1所述的耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料,其特征在于,所述相容剂为马来酸酐接枝丙烯酸甲酯和苯乙烯中的一种或两种。
8.根据权利要求2所述的耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料,其特征在于,所述丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3的制备方法为:将纳米CaCO3滤饼和去离子水混合配制成6-9%的水悬浮液,加入少量分散剂,搅拌分散,分散均匀的悬浮液用盐酸调节pH值至6.5-7.0,再将悬浮液转移至四口烧瓶中,并用搅拌器不断搅拌,加热使悬浮液升温至75-85℃,稳定后向烧瓶中加入过硫酸铵引发剂,然后用蠕动泵向其中滴加丙烯酸甲酯,整个反应在N2气氛下进行,待反应液冷却后真空抽滤,滤饼干燥后搅拌粉碎即得。
9.权利要求1-8任一项所述耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)将PC树脂、ABS树脂、丙烯酸甲酯改性的纳米CaCO3和相容剂投入混合机中混合,得到预混料;
(2)将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入,再将抗氧剂从侧喂料口加入,熔融挤出。
10.根据权利要求9所述耐老化、高透紫外光和高韧PC/ABS合金材料的制备方法,其特征在于,所述熔融挤出的条件为:一区温度225℃,二区温度230℃,三区温度235℃,四区温度240℃,五区温度245℃,六区温度250℃,七区温度245℃,八区温度240℃,九区温度235℃,十区温度235℃。
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Denomination of invention: A PC/ABS alloy material with aging resistance, high transmittance of ultraviolet light, and high toughness, and its preparation method Effective date of registration: 20231202 Granted publication date: 20230110 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Dongyang sub branch Pledgor: HENGDIAN GROUP DEBANG ENGINEERING PLASTIC CO.,LTD. Registration number: Y2023330002892 |
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