CN112375362A - 一种pcabs组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PCABS组合物及其制备方法和应用。该PCABS组合物包括聚碳酸酯、ABS、丙烯酸壳类硅橡胶、聚氨酯、增韧剂、抗氧剂和润滑剂等组分。本发明提供的PCABS组合物通过添加丙烯酸壳类硅橡胶和聚氨酯来改善光泽，赋予PCABS组合物较好的哑光效果，可满足多种工艺对光泽度的需求；另外，还可大幅度提高PCABS的加工流动性，同时保持较高的强度和韧性。

Description

一种PCABS组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于工程塑料领域，具体涉及一种PCABS组合物及其制备方法和应用。

背景技术

PCABS是一种传统的高性能合金，具有表面光泽度高，韧性好，加工流动性好等有益特点，应用于各个领域当中，特别是电子电器，交通运输，建筑材料等领域工程塑料技术领域。随着行业的发展，对材料外观多元化的要求也越来越高。例如汽车内饰件，设计时需要注意仪表板的反光度，既要提高仪表的可见度，又要通过表罩的漫反射方法减少眩光，还要防止仪表板上的高点在前风窗玻璃的内表面形成反射影像，以免干扰驾驶员的视觉，所以必须对仪表板表面进行消光或哑光处理，以获得舒适安全的驾驶感觉。在家用电器外壳上，由于视觉的舒适性角度考虑，适当的哑光效果的PCABS是设计优化的考虑关键因素之一，因此开发具有哑光效果的PCABS在不同行业中均具有广泛的应用前景。

目前常用哑光技术有以下几种：

1)添加无机材料，如纳米二氧化硅，通过利用填料表面和基体树脂之间的不相容性和不易浸润性，在加工的过程中填料会迁移，形成凹凸不平的的表面，从而产生哑光效果；CN103937271A(公开日20140723)就公开通过添加ACS和纳米二氧化硅来实现哑光效果的PCABS。

2)加入含量较高的橡胶，尤其是粒径较大或者具有一定交联度的橡胶，在加工过程中橡胶和树脂基体会发生分相，通过橡胶发生的微收缩导致材料表面形成粗糙的效果而产生哑光效果；

3)加入环氧类物质，通过环氧基团的引入，降低了ABS和PC树脂之间的相容性，从而降低材料表面的光泽度，从而产生哑光效果；CN108587106A(公开日20180928)就公开了通过添加环氧化物和云母粉来实现哑光效果的PCABS。

4)也可通过注塑模具的纹路设计，使材料表面具有一定的粗糙度，从而实现哑光效果。

以上的哑光技术均具有一定的局限性，如填料的加入会导致基体连续相的不一致，容易引起力学性能和外观等其它性能缺陷，尤其是加工过程中熔接线隐患；橡胶和环氧的大量加入会大幅度影响树脂的流动性，以及降低材料的刚性，因此在一定程度上限制了材料的应用，尤其是薄壁化的行业发展趋势下，较低的流动性将产生较大的弊端；依靠模具设计对材料的加工条件依赖性强，适用性不广。

因此，开发一种兼具哑光、流动性、强度和韧性，且易于加工的PCABS具有重要的研究意义和经济价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中PCABS难以兼顾哑光、流动性、强度和韧性及依赖加工条件的缺陷或不足，提供一种PCABS组合物。本发明通过丙烯酸壳类硅橡胶和聚氨酯的协同增效作用，可以大幅度提高PCABS的加工流动性，同时保持较高的强度和韧性，并在注塑和挤出的工艺上均可实现满意的哑光效果。

本发明的另一目的在于提供上述PCABS组合物的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述PCABS组合物在制备工程塑料中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种PCABS组合物，包括如下重量份数的组分：

所述丙烯酸壳类硅橡胶的橡胶D50不小于350nm。

ABS具有强度好，韧性好的优点，且易于加工成型，其与聚碳酸酯(PC)复配能有效降低树脂体系的熔体粘度，改善聚碳酸酯的加工性能；丙烯酸壳类硅橡胶与聚碳酸酯具有较好的相容性，聚氨酯(PU)具有形状记忆功能；本发明向PCABS中添加聚氨酯，可以大幅度提高PCABS的加工流动性，同时保持较高的强度和韧性。

另外，丙烯酸壳类硅橡胶与PCABS合金相中PC相有更好的相容性倾向，一定粒径大小丙烯酸壳类硅橡胶的加入会部分降低PCABS的光泽度，实现微弱的哑光效果；聚氨酯的加入可以调节聚碳酸酯和其它组分之间的相容性，ABS的加入可以降低组合物的熔体粘度，实现丙烯酸壳类硅橡胶和聚氨酯的较好分散，从而让体系中的橡胶粒子微收缩在组合物的表面上更加容易固定形成，ABS、聚氨酯和丙烯酸壳类硅橡胶在光泽的降低上具有协同增效作用，赋予PCABS具有较好的哑光效果。

本发明提供的PCABS组合物的ASTM缺口冲击大于600J/m，注塑光泽度小于15，挤出光泽度小于20，260℃/2.16kg的熔融指数大于20，可满足不同加工工艺(挤出、注塑等)的哑光效果需求。

优选地，所述PCABS组合物包括如下重量份数的组分：

本领域常规用来制备PCABS的聚碳酸酯、ABS、增韧剂、抗氧剂和润滑剂均可用于本发明中。

优选地，所述聚碳酸酯的重均分子量为40000～52000，端羟基含量小于100ppm。

端羟基的含量通过如下方法测得：取特定含量的测试样配制1％浓度(质量浓度)的澄清溶液，用中性乙醇冲洗，并加入定量的酚酞指示剂，用0.5mol/L盐酸溶液滴定量至红色消失，根据盐酸消耗量即得到端羟基含量。

优选地，ABS的橡胶含量不小于12％(例如12％～65％)，粒径不小于100nm(例如100～1000nm)。

优选地，所述丙烯酸壳类硅橡胶的硅胶含量大于10％。

优选地，所述丙烯酸壳类硅橡胶为S-2130或S-2100中的一种或两种。

优选地，所述聚氨酯的Tg温度低于-30℃，折射率为1.52，且吸油值在50～150，D50为3～40μm。

聚氨酯的Tg温度通过如下方法测得：取特定重量的聚氨酯测试样放入示差热量分析仪器中，设定升温速率为10℃/min，升温范围为-60～200℃，氮气氛围并进行两个循环，从分析曲线中读取Tg温度。

聚氨酯的折射率通过厚度为2mm的测试样板阿贝折射仪直接测得。

聚氨酯的吸油值通过如下方法测得：在固定重量的聚氨酯中逐步加入邻苯二甲酸二辛酯，充分搅拌直至无试剂析出，通过添加试剂的质量即可得到聚氨酯的吸油值。

更为优选地，所述聚氨酯的D50为5～8μm。

优选地，所述增韧剂为含橡胶的接枝聚合物。

增韧剂一般通过乳液聚合制备得到。

具体地，由组分A接枝至组分B上。组分A和组分B的用量按增韧剂重量计，为组分A5～95％，组分B 5～95％；优选为组分A10～70％，组分B 30～90％；特别优选为组分A 20～60％，组分B 40～80％。

其中组分A组成如下：乙烯基芳族化合物(例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯)、在环上取代的乙烯基芳族化合物(例如对甲基苯乙烯、对氯苯乙烯)和甲基丙烯酸(C1～C8)-烷基酯(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯)的至少一种单体(其用量为组分A重量的65～85％，优选为70～80％)，以及乙烯基氰(例如不饱和腈，如丙烯腈和甲基丙烯腈)、(甲基)丙烯酸(C1～C8)-烷基酯(例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯)和不饱和羧酸的衍生物(例如酐和酰亚胺、马来酸酐和N-苯基马来酰亚胺)的至少一种单体(其用量为组分A重量的15～35％，优选为20～30％)。

组分B提供弹性体接枝基础。该接枝基础优选具有<0℃，更优选<-20℃，特别优选<-60℃的玻璃化转变温度。

具体地，组分B可为如下物质中的一种或几种：二烯橡胶、二烯-乙烯基嵌段共聚物橡胶、EP(D)M橡胶、聚氨酯橡胶、硅酮橡胶、氯丁二烯橡胶、乙烯/乙酸乙烯酯橡胶等。

具体地，所述增韧剂为HR-181或M722中的一种或两种。

优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂(例如1010、176等)、亚磷酸酯类抗氧剂(例如168、626、9228等)或受阻胺类抗氧剂(例如1098等)中的一种或几种。

优选地，所述润滑剂为PETS、、GTS、GMS、硅油或白油中的一种或几种。

本发明的PCABS组合物还可以包括一些其它的功能助剂以实现更多样化的性能。

例如阻燃剂(如BDP、RDP、苯氧磷腈等，重量百分数为1～20％)；抗静电剂(如导电炭黑、导电石墨、聚酰胺聚醚嵌段共聚物、离子液体等，重量百分数为1～30％)；抗菌剂(如具有一定载体的银离子抗菌剂等，重量百分数为0.01～5％)；填料(如碳酸钙、滑石粉、硅灰石、二氧化钛、硫酸钡、玻璃纤维等，重量百分数为0.1～90％)；色粉(如炭黑、硫化锌等无机类颜料、蒽醌等有机类染料，重量百分数为0.001～20％)。

优选地，所述PCABS组合物的ASTM缺口冲击大于600J/m；注塑光泽度小于15；挤出光泽度小于20；260℃/2.16kg的熔融指数大于20。

本发明提供的PCABS组合物既可挤出得到，也可注塑得到。

利用挤出工艺制备得到PCABS组合物的过程如下：

上述PCABS组合物的制备方法，包括如下步骤：将聚碳酸酯、ABS、丙烯酸壳类硅橡胶、聚氨酯、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合，挤出，造粒，即得所述PCABS组合物。

具体地，将聚碳酸酯、ABS、丙烯酸壳类硅橡胶、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合通过高混机混合后从主喂料口加入，聚氨酯组分单独通过侧喂料口加入，挤出，造粒，即得所述PCABS组合物。

相较于聚碳酸酯，聚氨酯组分的耐热性较差，通过侧喂料口加入可以更好地保证聚氨酯的性能。

利用注塑工艺制备得到PCABS组合物的过程如下：

上述PCABS组合物的制备方法，包括如下步骤：将聚碳酸酯、ABS、丙烯酸壳类硅橡胶、聚氨酯、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合，注塑，即得所述PCABS组合物。

本发明的制备方法工艺简单，适用性强，易于推广应用。

上述PCABS组合物在制备工程塑料中的应用也在本发明的保护范围内。

优选地，PCABS组合物在电子电器、交通运输、建筑材料领域中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的PCABS组合物通过添加ABS、丙烯酸壳类硅橡胶和聚氨酯来改善光泽，赋予PCABS组合物较好的哑光效果，可满足多种工艺对光泽度的需求；另外，ABS和聚氨酯的添加还可大幅度提高PCABS的加工流动性，同时保持较高的强度和韧性。

本发明的制备方法工艺简单，适用性强，易于推广应用。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

本发明各实施例及对比例选用的部分试剂说明如下：

PC树脂，S-2000F，上海三菱，重均分子量为48000，端羟基含量为10ppm；

PC树脂，E-1000F，上海三菱，重均分子量为50000，端羟基含量为25ppm；

ABS树脂：PA747S，奇美，橡胶含量18％，粒径285nm；

ABS树脂：8391，上海高桥，橡胶含量11％，粒径385nm；

丙烯酸壳类硅橡胶：S-2130，日本三菱丽阳，硅胶含量为30％，橡胶粒径D50为800nm；

丙烯酸壳类硅橡胶：S-2100，日本三菱丽阳，硅胶含量为10％，橡胶粒径D50为850nm；

丙烯酸壳类硅橡胶：Sx-006，日本三菱丽阳，硅胶含量为10％，橡胶粒径D50为100nm；

聚氨酯：PC-8创新化工，Tg为-48℃，折射率为1.52，吸油值为80，D50为5μm；

聚氨酯：PC-5创新化工，Tg为-35℃，折射率为1.52，吸油值为52，D50为38μm；

聚氨酯：PC-3创新化工，Tg为-35℃，折射率为1.52，吸油值为40，D50为38μm；

抗氧剂：1076和168，BASF；

润滑剂：PETS，发基；

增韧剂：HR-181台湾奇美；

其它功能助剂：色粉，炭黑BP800，卡博特。

各实施例和对比例的PCABS组合物通过如下方法制备得到。

挤出工艺：将聚碳酸酯、ABS、丙烯酸壳类硅橡胶、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和其它功能助剂(如有)混合通过高混机混合后从主喂料口加入，聚氨酯组分单独通过侧喂料口加入，挤出，造粒，即得所述PCABS组合物。

注塑工艺：将聚碳酸酯、ABS、丙烯酸壳类硅橡胶、聚氨酯、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和其它功能助剂(如有)混合，注塑，即得所述PCABS组合物。

本发明各实施例及对比例的PCABS组合物的各项性能的测试方法如下：

冲击强度：根据ASTM D256-2010标准下测试3.0mmIZOD缺口冲击强度；缺口类型为注塑缺口，其中注塑温度为260℃；其中冲击强度越高，材料韧性越好。

注塑光泽度：根据ASTM-D523-2014标准下测试3.0mm厚度直径不小于60mm的注塑板，注塑温度为260℃，用光泽度仪测试60°光泽度大小，光泽度越小，哑光效果越好，当注塑光泽度小于20°，挤出光泽度小于25°的情况下，综合哑光效果最佳。

挤出光泽度：在挤出温度为240℃下成型膜厚为3.0mm的板材，经过室温冷却48h后，按照ASTM-D523-2014标准下用光泽度仪测试60°光泽度大小，光泽度越小，哑光效果越好。

熔融指数：在设定温度为260℃的熔指仪上，按照ISO1133-2011标准，选择2.16kg负荷的测试条件，称量设定的待测粒子的重量，在停留时间240s进行熔融指数测试；熔融指数控制在22～30之间最佳，过小会出现注塑缺陷，过大会引起挤出破裂。

实施例1～13

本实施例提供一系列的PCABS组合物，其组分如表1。

表1实施例1～13提供的PCABS组合物的组分(份)

实施例14～19

本实施例提供一系列的PCABS组合物，其组分如表2。

表2实施例14～19提供的PCABS组合物的组分(份)

对比例1～7

本对比例提供一系列的PCABS组合物，其组分如表3。

表3对比例1～7提供的PCABS组合物的组分(份)

按上述提及的测试方法对各实施例和对比例的PCABS组合物的性能进行测定，测试结果如表4。

其中，对比例5由于聚氨酯的添加量过大，无法挤出/注塑成型，故无法进行性能测试。对比例4挤出/注塑成型后出现了严重的外观缺陷。

表4各实施例和对比例的PCABS组合物的性能测试结果

从表4可知，本发明各实施例提供的PCABS组合物具有较好的加工流动性、较高的强度和韧性及优异的哑光性能；其中，在一定范围内(实施例1、6～9)，丙烯酸壳类硅橡胶的添加量增大时，冲击强度逐渐改善，而且哑光效果越来越明显；当丙烯酸壳类硅橡胶的添加量为5份，聚氨酯的添加量为10份时，两者协同作用最佳(实施例1)，具有最为优异的哑光效果；丙烯酸壳类硅橡胶的添加量继续增大时，加工流动性能将变差，而哑光效果也由于丙烯酸壳类硅橡胶和聚氨酯的协同作用减弱也略有降低；如丙烯酸壳类硅橡胶的添加量过大(如对比例4)，会引起材料的严重分层外观缺陷，并且丙烯酸壳类硅橡胶中的橡胶粒子将析出至组合物的表面导致相分离，韧性较差，且使得哑光效果相对于不添加(对比例1)仅略有提升。在一定范围内(实施例1、10～13)，聚氨酯的添加量增大时，哑光效果越来越好，尤其是挤出哑光改善，同时体系的流动性逐渐改善；但聚氨酯的添加量较大时，体系的热稳定性降低将导致韧性的下降；如聚氨酯的添加量过大(如对比例5)，会严重降低体系的热稳定性导致韧性的下降；当丙烯酸壳类硅橡胶的添加量为5～10，聚氨酯的添加量为5～10时，具有更佳的综合性能。而对比例1由于未对PCABS组合物进行改性处理，和传统的PCABS材料都为高光泽，无法实现哑光的表面质感，通过单一的增韧剂的加入不能实现哑光效果，却带来加工缺陷和相分离的风险；对比例3由于仅添加丙烯酸壳类硅橡胶，虽然可以实现较好的韧性，但也无法通过添加量实现哑光效果的呈现；对比例2由于仅添加聚氨酯，虽然可以降低光泽度但是不满足均匀的哑光要求，同时单独加入聚氨酯会导致PCABS基体不具备足够的韧性导致应用局限，且流动性过大易引起挤出不稳定；对比例6由于添加的丙烯酸壳类硅橡胶的橡胶粒径(D50)过小，流动性得到进一步提升易引起挤出不稳定；在受到外力作用时，橡胶粒间的树脂层厚度不足以有效阻止裂纹扩展，因此韧性不佳；同时PCABS组合物无法形成足够的表面质量的橡胶粒子来达到一定的漫反射效果，对光泽的改善效果不佳。对比例7由于未添加ABS，加工流动性差，韧性不佳；且组合物的熔体粘度高，流动性差，不能让聚氨酯和丙烯酸酯实现良好的分散进而影响表面质量，通过聚氨酯和丙烯酸壳类硅橡胶的协同作用无法实现哑光效果。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种PCABS组合物，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

聚碳酸酯 10～90份，

ABS 10～90份，

丙烯酸壳类硅橡胶 0.5～20份，

聚氨酯 0.5～20份，

增韧剂 0.1～20份，

抗氧剂 0.001～5份，

润滑剂 0.001～5份，

所述丙烯酸壳类硅橡胶的橡胶D50不小于350nm。

2.根据权利要求1所述PCABS组合物，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

聚碳酸酯 50～70份，

ABS 30～50份，

丙烯酸壳类硅橡胶 5～10份，

聚氨酯 5～10份，

增韧剂 1～15份，

抗氧剂 0.01～2份，

润滑剂 0.1～3份。

3.根据权利要求1所述PCABS组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯的重均分子量为40000～52000，端羟基含量不大于100ppm。

4.根据权利要求1所述PCABS组合物，其特征在于，丙烯酸壳类硅橡胶的硅胶含量不小于10％。

5.根据权利要求1所述PCABS组合物，其特征在于，所述丙烯酸壳类硅橡胶的橡胶D50为800～1000nm。

6.根据权利要求1所述PCABS组合物，其特征在于，所述聚氨酯的Tg温度小于-30℃，折射率为1.52，且吸油值在50～150，D50为3～40μm。

7.根据权利要求1所述PCABS组合物，其特征在于，所述增韧剂为含橡胶的接枝聚合物；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或受阻胺类抗氧剂中的一种或几种；所述润滑剂为PETS、GTS、GMS、硅油或白油中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述PCABS组合物，其特征在于，所述PCABS组合物的ASTM缺口冲击大于600J/m；注塑光泽度小于15；挤出光泽度小于20；260℃/2.16kg的熔融指数大于20。

9.权利要求1～8任一所述PCABS组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将聚碳酸酯、ABS、丙烯酸壳类硅橡胶、增韧剂、抗氧剂和润滑剂挤出，造粒，即得所述PCABS组合物；或将聚碳酸酯、ABS、丙烯酸壳类硅橡胶、聚氨酯、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合，注塑，即得所述PCABS组合物。

10.权利要求1～8任一所述PCABS组合物在制备工程塑料中的应用。