CN112480596A

CN112480596A - 一种高韧性高耐化abs/pbt合金及其制备方法

Info

Publication number: CN112480596A
Application number: CN202011433429.1A
Authority: CN
Inventors: 于云安; 查超; 周霆; 辛敏琦
Original assignee: Shanghai Kumho Sunny Plastics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Kumho Sunny Plastics Co Ltd
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-03-12
Anticipated expiration: 2040-12-09
Also published as: CN112480596B

Abstract

本发明涉及一种高韧性高耐化ABS/PBT合金及其制备方法，组合物包括以下重量份的各组分：ABS树脂50～80份，PBT树脂10～45份，聚碳酸酯5～40，增韧剂0.5～5份，相容剂0.5～5份，其它助剂0.5～2份。与现有技术相比，本发明通过聚酯和相容剂的合理搭配，极大增强了ABS与PBT的相互作用，显著提升了ABS/PBT合金的冲击韧性，并且与普通的ABS或者PC/ABS合金相比，材料的成本也有一定程度的降低，同时也极大地改善了ABS和PC本身的耐化学品性，此方法制备的合金特别适合在家电和汽车内外饰领域有耐化和冲击要求较高的场合，具有广泛的应用前景。

Description

一种高韧性高耐化ABS/PBT合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种高韧性高耐化ABS/PBT合金及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是五大工程塑料之一，它具有结晶速度快、电气性能优良、耐化学药品性优异、力学性能优良以及突出的耐摩擦和耐磨耗的特性，因而广泛应用于汽车制造、电子电器、仪表仪器、照明用具、家电、纺织、机械和通讯等领域。但是PBT存在尺寸稳定性差、缺口冲击偏低等缺点，从而限制了PBT的应用。ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)是目前产量最大、应用最广泛的塑料，ABS不仅具有韧、硬、刚相均衡的力学性能，而且具有较好的尺寸稳定性、表面光泽度、耐低温性、着色加工性和加工流动性，还可以进行表面喷镀金属、高性能、焊接、热压等二次加工，因而将PBT与 ABS进行共混，可以制得性能优异的塑料合金，实现树脂的高性能化。

然而，ABS是一种非结晶性聚合物，PBT是结晶型聚酯，将PBT与ABS 熔融共混二者相容性较差，而且材料的耐热较低，这限制了ABS/PBT合金的使用，而普通的PC/ABS虽然耐热较高，但是其成本以及耐化学药品性能较差。如CN201711177396.7和CN201710506894.5中制备的ABS/PBT共混物，虽然提高了ABS/PBT共混物的冲击性能，但一方面冲击提高的幅度较小，另外一方面，添加的增韧剂或者矿物与基材的相容性不佳，并且制备的共混物的耐热性较低，因此其应用范围受限。

发明内容

本发明的目的就是为了解决PBT与ABS熔融共混相容性差造成ABS/PBT 合金的韧性、耐热性及尺寸稳定性不佳的问题，而提供一种高韧性高耐化ABS/PBT合金及其制备方法，通过同时引入PC和相容剂，在保证材料耐化学药品性能的同时，极大改善材料的韧性、材料的耐热性和尺寸稳定性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高韧性高耐化ABS/PBT合金，包括以下重量份的组分：

ABS树脂：50～80份；

PBT树脂：10～45份；

聚碳酸酯：5～40份；

增韧剂：0.5～5份；

相容剂：0.5～5份；

其他助剂：0.5～2份。

优选地，高韧性ABS/PBT合金包括以下重量份的组分：

ABS树脂：50～80份；

PBT树脂：10～45份；

聚碳酸酯：5～20份；

增韧剂：0.5～5份；

相容剂：0.5～2份；

其他助剂：0.5～0.9份。

本发明通过聚碳酸酯和增韧剂的合理搭配，极大增强了ABS与PBT的相互作用，显著提升了ABS/PBT合金的冲击韧性，同时也极大地改善了ABS本身的耐化学品性，并且与普通的ABS或者PC/ABS合金相比，材料的成本也有一定程度的降低，此方法制备的合金在家电和汽车内外饰领域具有广泛的应用前景。

优选地，所述的ABS树脂的重均分子量为90000～180000；所述的ABS 树脂中丁二烯橡胶的平均粒径为0.4～3μm；丁二烯含量为11～25wt％，丙烯腈含量为25～42wt％。在相同胶含量的情况下，橡胶粒径稍大，则表观冲击性能一般会有所提升，橡胶粒径稍小，则其面冲击一般会有所改善，如果ABS胶粉的粒径存在双峰分别，则综合抗冲击性能会更优；其中丙烯腈的含量过高或过低均会导致ABS与PC的相容性降低，从而导致其综合力学性能降低，并且丙烯腈含量降低，材料的耐化也会有所降低。

优选地，所述的PBT树脂，其特性粘度η为0.5～1.2，玻璃化转变温度为 10～90℃，上述规格的PBT树脂为市面上常用到的树脂，其主要管控指标为其特性粘度，粘度低于0.5，则复合材料的冲击性能难以保证，粘度高于1.2的商品化PBT产品较少。优选地，所述的聚碳酸酯的重均分子量为10000～50000，聚碳酸酯溶液pH为6.3～7.2，PC的聚合类型为迄今为止已知的非光气酯交换熔融法、界面缩聚光气法中的一种或多种，所用PC在300℃，1.2kg条件下的熔融指数为2～70g/10min，缺口冲击20～100KJ/m²。在选择具体的聚碳酸酯时，可根据加工性的具体需求适当选择不同熔指的聚碳酸酯；其中光气法和酯交换法的种类对此合金的最终性能影响不大，可根据混下料的需求进行匹配性选择。

优选地，所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)及其共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)及其共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)及其共聚物或ABS胶粉，最优选为EBA(乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)，其中优选MBS适当复配EMA，其复配增韧效率更佳。

所述的相容剂为以下其中的一种或多种：

SAN接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，其中SAN的重均分子量在3～15 万，GMA含量0.5％～10wt.％；EMA接枝GMA，其中EMA其中的EMA含量 20％～30wt.％，GMA含量为0.5％～10wt.％；EMA接枝马来酸酐(MAH)，其中EMA中的MA含量20％～30wt.％，MAH含量为在0.2％～5wt.％；乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)接枝MAH，其中EEA中的EA含量为10％～40wt.％，MAH含量为在0.2％～5wt.％

所选相容剂为其中的一种或多种；其中GMA的接枝率一般在0.5％～10％，马来酸酐的接枝率一般在0.2％～5％，超过此范围的接枝率可能也可以达到类似的效果，但是商用化较少。

优选地，所述其它助剂包括抗氧剂、润滑剂、热稳定剂、脱模剂、紫外光吸收剂、阻燃剂中的一种或几种，进一步优选地，所述其它助剂由以下组分组成：重量配比为1:1:1的抗氧剂B900、光稳定剂、润滑剂季戊四醇硬脂酸酯。

一种高韧性高耐化ABS/PBT合金的制备方法，其制备方法包括如下步骤：

(1)按配比准备各组分原料；

(2)将各组分原料充分搅匀，搅拌机中混合20～40min得到混合物；

(3)将得到的混合物从双螺杆挤出机的主喂料进入并熔融挤出后，经过冷却、干燥、切粒后，得到ABS/PBT合金。

优选地，所述的双螺杆挤出机为同向旋转的双螺杆挤出机，螺杆的长径比为25～55，螺杆机筒设有真空抽排装置以及温控装置。

优选地，所述的双螺杆挤出机的进料段温度为180～210℃、塑化段温度为 200～240℃、均化段温度为210～250℃，螺杆转速为200～700rpm。

本发明中不仅恰当地选用了PC，并且引入了相容剂，进行了反应相容，使得材料整体性能提升。

与现有ABS/PBT技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明为解决 PBT与ABS熔融共混相容性差造成ABS/PBT合金的韧性、耐热性及尺寸稳定性不佳的问题，在ABS树脂与PBT树脂的基础上，同时引入PC和相容剂，聚碳酸酯的重均分子量为10000～50000，聚碳酸酯溶液pH为6.3～7.2，所用PC 在300℃，1.2kg条件下的熔融指数为2～70g/10min，缺口冲击20～100KJ/m²，增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)，产品在保证具有耐化学性能(耐食用油未开裂)的同时，同时具备较佳的韧性、耐热性和尺寸稳定性， Izod缺口冲击强度(1/8)达到280-430J/m，热变形温度达到110-120℃，收缩率在0.67-0.82。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

以下实施例及对比例中所采用的原料为：

ABS树脂为高桥石化产品，其中橡胶平均粒径为1.5μm，丁二烯含量为 15wt％，丙烯腈含量为25wt％，重均分子量为140000；

PBT选用中国台湾长春PBT1200，特性粘数位0.82，Tg为52℃，在样条尺寸 80mm*4mm*10mm，0.45Mpa条件下的热变形温度为165℃，材料密度1.31g/cm³；

PC选用韩国三养的界面缩聚光气法聚碳酸酯，分子量为18000，熔融指数 (300℃*1.2Kg)为24g/10min。缺口冲击75KJ/m²，80mm*4mm*10mm的样条在1.8Mpa下的热变形温度为133℃；

增韧剂选用EBA(乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)来自于美国杜邦3427AC；

相容剂选用SAN-GMA(SAN接枝GMA)来自于上海日之升精细化工的 SAG001，其SAN的重均分子量约7万，GMA接枝率约1wt.％。

助剂由抗氧剂B900(汽巴精化)、光稳定剂Tinuvins UVP(Ciba)、润滑剂季戊四醇硬脂酸酯组成，各助剂重量配比为1:1:1。

实施例1

本实施例提供了一种高韧性高耐化ABS/PBT合金及其制备方法，具体步骤如下：

(1)按照表1中的重量比称取各组分；

(2)将称取的各组分在高速混合机中混合20min后得到混合物；

将上述混合好的混合物从双螺杆挤出机的主喂料进入，经过熔融挤出、冷却、干燥、切粒得到样品，其中，双螺杆挤出机为同向旋转的双螺杆挤出机，螺杆的长径比为40，螺杆机筒设有真空抽排装置以及温控装置；双螺杆挤出机的进料段温度为190℃、塑化段温度为230℃、均化段温度为240℃；螺杆转速为500rpm。

实施例2

本实施例提供了一种高韧性高耐化ABS/PBT合金及其制备方法，原料重量比例见表1，制备方法同实施例1。

实施例3

实施例4

实施例5

本实施例提供了一种高韧性高耐化ABS/PBT合金及其制备方法，原料重量比与实施例4基本相同，不同之处在于：ABS树脂含量增加、PBT树脂含量减少。

对比例1

本对比例提供了一种高韧性高耐化ABS/PBT合金及其制备方法，原料重量比例见表1，制备方法同实施例1，其在组分中不添加聚碳酸酯PC。

对比例2

对比例3

本对比例提供了一种高韧性高耐化ABS/PBT合金及其制备方法，原料重量比例见表1，制备方法同实施例1，其在组分中不添加增韧剂EBA及SAG001，其余同实施例1。

对比例4

本对比例提供了一种高韧性高耐化ABS/PBT合金及其制备方法，原料重量比例见表1，制备方法同实施例1，其在组分中不添加增韧剂助剂及SAG001，其余同实施例1。

对比例5

本对比例提供了一种高韧性高耐化ABS/PBT合金及其制备方法，原料重量比例见表1，制备方法同实施例1，其在组分中不添加PBT树脂，其余同实施例1。

表1实施例及对比例原料具体组成(表中数值为重量份)

性能测试：

将实施例1～5和对比例1～5制备的ABS/PBT树脂经过80℃干燥5h后，按照ASTM标准，在同一注塑条件下注塑成标准物性样条，测试各个树脂组合物的冲击性能、耐热性、收缩率和耐食用油性能，测试条件及标准见表2，具体的测试结果见表3。

表2测试条件及标准

物理性能	测试条件	测试标准
			Izod缺口冲击强度(1/8)(J/m)	23℃	ASTM D256-10
Vicat(℃)	5kg,50℃/h	ASTM D1525-09
			收缩率	50mm50mm2mm	GB T 15585
耐食用油	应力条件下，浸泡3天后，目视样条外观	/

表3测试结果

由表3实施例及对比例测试结果表明，保证材料的耐化水平的同时通过在 ABS/PBT合金中引入PC和增韧剂，使得ABS/PBT合金的综合性能显著提升。对比例1、2不加入不添加聚碳酸酯PC时，ABS与PBT的相容性较差，体现在材料的冲击性能很低；对比例3中不添加增韧剂EBA和相容剂时，即使是加了PC，材料的冲击性能依然较差；对比例4、5中少加某一组分，其效果也变差。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高韧性高耐化ABS/PBT合金，其特征在于，包括以下重量份的组分：

ABS树脂：50～80份；

PBT树脂：10～45份；

聚碳酸酯：5～40份；

增韧剂：0.5～5份；

相容剂：0.5～5份；

其他助剂：0.5～2份。

2.根据权利要求1所述的一种高韧性高耐化ABS/PBT合金，其特征在于，所述的ABS树脂的重均分子量为90000～180000；

所述的ABS树脂中丁二烯橡胶的平均粒径为0.4～3μm，丁二烯含量为11～25wt％，丙烯腈含量为25～42wt％。

3.根据权利要求1所述的一种高韧性高耐化ABS/PBT合金，其特征在于，所述的PBT树脂，其特性粘度η为0.5～1.2，玻璃化转变温度为10～90℃。

4.根据权利要求1所述的一种高韧性高耐化ABS/PBT合金，其特征在于，所述的聚碳酸酯的重均分子量为10000～50000，在300℃、1.2kg条件下的熔融指数为2～70g/10min，缺口冲击20～100KJ/m²。

5.根据权利要求1所述的一种高韧性高耐化ABS/PBT合金，其特征在于，所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)及其共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)及其共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)及其共聚物或ABS胶粉。

6.根据权利要求1所述的一种高韧性高耐化ABS/PBT合金，其特征在于，所述的相容剂为以下其中的一种或多种：

SAN接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，其中SAN的重均分子量在3～15万，GMA含量0.5％～10wt.％；EMA接枝GMA，其中EMA中的MA含量20％～30wt.％，GMA含量为0.5％～10wt.％；EMA接枝马来酸酐(MAH)，其中EMA中的MA含量20％～30wt.％，MAH含量为0.2％～5wt.％；乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)接枝MAH，其中EEA中的EA含量为10％～40wt.％，MAH含量为0.2％～5wt.％。

7.根据权利要求1所述的一种高韧性高耐化ABS/PBT合金，其特征在于，所述其它助剂包括抗氧剂、润滑剂、热稳定剂、脱模剂、紫外光吸收剂、阻燃剂中的一种或几种。

8.根据权利要求7所述的一种高韧性高耐化ABS/PBT合金，其特征在于，所述其它助剂由以下组分组成：重量配比为1:1:1的抗氧剂B900、光稳定剂、润滑剂季戊四醇硬脂酸酯。

9.一种如权利要求1所述的一种高韧性高耐化ABS/PBT合金的制备方法，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：

(1)按配比准备各组分原料；

10.根据权利要求9所述的ABS/PBT合金的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机为同向旋转的双螺杆挤出机，螺杆的长径比为25～55，螺杆机筒设有真空抽排装置以及温控装置；

所述的双螺杆挤出机的进料段温度为180～210℃、塑化段温度为200～240℃、均化段温度为210～250℃，螺杆转速为200～700rpm。