CN112724572A - 一种隔热、哑光的聚酯合金及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隔热、哑光的聚酯合金及其制备方法和应用。该隔热、哑光的聚酯合金包括如下组分：ACS树脂和/或AES树脂，PBAT树脂，相容剂，成核剂，隔热剂，哑光剂；所述隔热剂为中空球状无机填充料。本发明通过PBAT树脂与ACS树脂和/或AES树脂的复配，并协同哑光剂和中空球状无机填充料的添加，在维持材料良好韧性的条件下，获得具有哑光效果和良好隔热作用的聚酯合金。聚酯合金的缺口冲击强度≥14kJ/m2，热导率≤0.203W/(m·K)，光泽度≤68。

Description

一种隔热、哑光的聚酯合金及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，更具体的，涉及一种隔热、哑光的聚酯合金及其制备方法和应用。
背景技术
对于汽车内饰的塑料或家用电器的壳体材料，因市场产品需求，要求表面光泽柔和，即具有哑光效果。目前市面上大多数塑料的哑光处理方法为喷涂哑光漆，或选择经哑光填料或大分子聚合物进行哑光改性的哑光材料。但塑料经哑光改性后一般会导致韧性变差。此外，对于汽车发动机周边或生热的电器产品如电磁炉，还需要有良好的隔热效果。
聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT树脂)是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，PBAT树脂含有柔性的脂肪链和刚性的芳香链，因而具有较好的延展性和断裂伸长率，适用于制备高韧性的塑料制品。但是由于PBAT树脂中酯键的存在，PBAT树脂易发生水解而耐候性稍差。
ACS树脂是氯化聚乙烯橡胶增韧丙烯腈-苯乙烯共聚物，AES树脂是三元乙丙橡胶(EPDM)增韧丙烯腈-苯乙烯共聚物，ACS树脂和AES树脂与丁二烯增韧丙烯腈-苯乙烯共聚物(ABS)的物理性质相似，具有良好的力学性能。此外，因ACS树脂、AES树脂不含丁二烯的双键结构，且EPDM分子链主要由乙烯、丙烯和少量非共轭双烯共聚构成，其分子中双键含量极少，ACS树脂和AES树脂具有较优的耐候性。
针对汽车发动机周边或生热的电器产品外壳的哑光、隔热需求，中国专利申请CN103937271A公开了一种哑光免喷涂聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金，包含ABS、ACS、PC及其他组分，通过控制ACS、PC间的相容性和无机哑光剂的添加，该合金具有哑光的效果和良好的韧性，但制备工艺复杂，且不具有隔热性。中国专利申请CN111138800A公开了一种ABS/聚酯合金组合物，包括ABS、PBAT、用于增容的聚酯树脂和增韧剂，该ABS/聚酯合金组合物具有高韧性和高流动性，但不具有哑光效果，也并未关注隔热性能。
因此，需要开发出一种韧性、隔热性能良好，且具有哑光效果的合金材料。
发明内容
本发明为克服现有技术所述的韧性、哑光、隔热性难以兼具的缺陷，提供一种聚酯合金，该聚酯合金具有哑光效果，且兼具良好的隔热性能和韧性。
本发明的另一目的在于提供上述聚酯合金的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述聚酯合金的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种隔热、哑光的聚酯合金，包括如下重量份的组分：
氯化聚乙烯-丙烯腈-苯乙烯共聚物(ACS树脂)和/或三元乙丙(EPDM)-丙烯腈-苯乙烯共聚物(AES树脂)30～60份，
聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT树脂)10～30份，
相容剂3～8份，
成核剂0.1～1份，
隔热剂10～20份，
哑光剂2～10份；
所述隔热剂为中空球状无机填充料。
中空球状无机填充料具有密度小、比表面积大、热导系数低的特性，能够为聚酯合金带来隔热性能的显著提升。发明人研究发现，在PBAT-ACS和/或AES体系中，通过PBAT树脂、ACS树脂和/或AES树脂与哑光剂、中空球状无机填充料的协同作用，可以在维持材料良好韧性的条件下，获得具有优异隔热作用、哑光效果的聚酯合金。
优选地，所述ACS树脂中氯化聚乙烯单元占ACS树脂重量的15～35％；所述AES树脂中EPDM单元占AES树脂重量的15～30％。
ACS树脂中的氯化聚乙烯单元和AES树脂中的EPDM单元所占的重量比，会影响到ACS树脂或AES树脂的耐候性，从而进一步影响到聚酯合金的隔热性能。当ACS树脂中氯化聚乙烯单元占ACS树脂重量的15～35％、AES树脂中EPDM单元占AES树脂重量的15～30％时，本发明的聚酯合金能够具有更优的隔热性能。
更优选地，所述ACS树脂中氯化聚乙烯占ACS树脂重量的25％；所述AES树脂中EPDM占AES树脂重量的25％。
发明人通过研究发现，当ACS树脂中氯化聚乙烯占ACS树脂重量的25％，AES树脂中EPDM占AES树脂重量的25％时，所述聚酯合金具有更优的隔热和哑光效果。
优选地，所述PBAT树脂中苯二甲酸丁二醇酯单元占PBAT树脂重量的40～60％。
苯二甲酸丁二醇酯单元占PBAT树脂的重量比影响到PBAT树脂的自身韧性和PBAT树脂与ACS树脂、AES树脂复配时的加工性能。苯二甲酸丁二醇酯单元越多，PBAT树脂韧性越好，但与ACS树脂、AES树脂复配时越不易加工。PBAT树脂中苯二甲酸丁二醇酯单元占PBAT树脂重量的40～60％时，能够平衡PBAT树脂的韧性与加工性能。
优选地，所述中空球状无机填充料的平均粒径优选为10～100μm，壁厚优选为1～2μm。
较低的粒径，有助于中空球状无机填充料在PBAT-ACS和/或AES体系中均匀分散，较薄的壁厚使得中空球状无机填充料密度非常小，在带来良好隔热性能的同时降低对材料韧性的影响。
优选地，所述中空球状无机填充料优选为空心玻璃微珠和/或莫来石空心球。
优选地，所述哑光剂优选为硅灰石或交联聚苯乙烯。
硅灰石作为无机哑光填料，交联聚苯乙烯作为有机消光剂，均可有效降低材料表面光泽度，带来哑光的效果。
优选地，所述硅灰石的平均粒径优选为1～50μm。
硅灰石的粒径越低，其对聚酯合金的冲击性能影响越小，聚酯合金的韧性越优；但硅灰石的粒径过低也使得成本明显上升。更优选地，所述硅灰石的平均粒径优选为3～10μm。
更优选地，所述哑光剂优选为交联聚苯乙烯；所述隔热剂优选为空心玻璃微珠与莫来石空心球的混合物。
优选地，所述相容剂优选为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸酯-缩水甘油酯共聚物、乙烯-缩水甘油酯或乙烯-丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯共聚物中的一种或几种。
所述成核剂为塑料中常用的成核剂。优选地，所述成核剂优选为纳米蒙脱土和/或纳米滑石粉。
优选地，所述聚酯合金还包括0～4重量份的其他助剂。
所述其他助剂可以为抗氧剂、润滑剂或热稳定剂中的一种或几种。
优选地，所述抗氧剂优选为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸脂类抗氧剂中的一种或几种。可选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168。
优选地，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、聚硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、PE蜡、PP蜡或乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种。
优选地，所述热稳定剂为硫醇甲基锡、丁基锡、钙锌稳定剂或马来酸甲基锡中的一种或几种。
本发明还保护上述隔热、哑光的聚酯合金的制备方法，包括如下步骤：
S1.将ACS树脂和/或AES树脂、PBAT树脂、相容剂、成核剂混合得到第一预混料，将哑光剂与第一预混料中混合，得到第二预混料；
S2.将第二预混料加至挤出机主喂料口，将隔热剂加至挤出机侧喂料口；
S3.经混合熔融、挤出造粒，得到所述隔热、哑光的聚酯合金。
优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述侧喂料口位于双螺杆挤出机的第五段。
优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆组合优选为：
输送及塑化段：56/56A，96/96，96/96，96/96，72/72，30°/7/72，45°/5/56，90°/5/56，56/56，72/72，72/72，45°/5/56，90°/5/56，56/56，56/56，45°/5/56，45°/5/56左；
侧喂及分散段：96/96，96/96，72/72，72/72，45°/5/56，56/56，45°/5/56，45°/5/56，56/56，10/10过渡，10/10过渡，56/56，32/96齿型盘，45°/5/36左；
排气及输送段：96/96，96/96，72/72，72/72，72/36，56/28，56/56，56/56，56/56。
通过选择合适的喂料方式和螺杆组合，保证聚酯合金塑化均匀，且使得隔热剂在制备过程中破损率低。
本发明还保护上述隔热、哑光的聚酯合金在制备汽车内饰、发动机周边或家用电器壳体中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过PBAT树脂与ACS树脂和/或AES树脂的复配，并协同哑光剂和中空球状无机填充料的添加，在维持材料良好韧性的条件下，获得具有哑光效果和良好隔热作用的聚酯合金。聚酯合金的缺口冲击强度≥14kJ/m2，热导率≤0.203W/(m·K)，光泽度≤68。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例中的原料均可通过市售得到；
Figure BDA0002824849930000051
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1～23
实施例1～23的聚酯合金中各组分的含量如表1所示。
其制备方法为：
S1.根据表1将ACS树脂和/或AES树脂、PBAT树脂、相容剂、成核剂混合得到第一预混料，将哑光剂与第一预混料中混合，得到第二预混料；
S2.将第二预混料加至双螺杆挤出机的主喂料口，将隔热剂由双螺杆挤出机的第五段侧喂料口加入；
S3.经混合熔融、挤出造粒，得到所述隔热、哑光的聚酯合金。
其中双螺杆挤出机的螺杆组合为：
输送及塑化段：56/56A，96/96，96/96，96/96，72/72，30°/7/72，45°/5/56，90°/5/56，56/56，72/72，72/72，45°/5/56，90°/5/56，56/56，56/56，45°/5/56，45°/5/56左；
侧喂及分散段：96/96，96/96，72/72，72/72，45°/5/56，56/56，45°/5/56，45°/5/56，56/56，10/10过渡，10/10过渡，56/56，32/96齿型盘，45°/5/36左；
排气及输送段：96/96，96/96，72/72，72/72，72/36，56/28，56/56，56/56，56/56。
表1实施例1～23的聚酯合金的组分含量(重量份)
Figure BDA0002824849930000061
Figure BDA0002824849930000071
表1续实施例1～23的聚酯合金的组分含量(重量份)
Figure BDA0002824849930000072
对比例1～6
对比例1～6的聚酯合金中各组分的含量如表2所示。
其制备方法为：
S1.根据表2将ACS树脂和/或AES树脂、PBAT树脂、相容剂、成核剂混合得到第一预混料，将哑光剂与第一预混料中混合，得到第二预混料；
S2.将第二预混料加至双螺杆挤出机的主喂料口，将隔热剂由双螺杆挤出机的第五段侧喂料口加入；
S3.经混合熔融、挤出造粒，得到所述隔热、哑光的聚酯合金。
其中双螺杆挤出机的螺杆组合为：
输送及塑化段：56/56A，96/96，96/96，96/96，72/72，30°/7/72，45°/5/56，90°/5/56，56/56，72/72，72/72，45°/5/56，90°/5/56，56/56，56/56，45°/5/56，45°/5/56左；
侧喂及分散段：96/96，96/96，72/72，72/72，45°/5/56，56/56，45°/5/56，45°/5/56，56/56，10/10过渡，10/10过渡，56/56，32/96齿型盘，45°/5/36左；
排气及输送段：96/96，96/96，72/72，72/72，72/36，56/28，56/56，56/56，56/56。
表2对比例1～6的聚酯合金的组分含量(重量份)
Figure BDA0002824849930000081
性能测试
对上述实施例及对比例制备的聚酯合金进行性能测试。
具体测试方法如下：
热导率：按照GB/T 11205-2009进行测试，单位为W/(m·K)；
光泽度：按照GB/T 8807-1988，60°入射角进行测试；
缺口冲击强度：按照ISO 180-2001标准进行测试，缺口类型为A型，单位为kJ/m2。
实施例1～23的测试结果见表3；对比例1～6的测试结果见表4。
表3实施例1～23性能测试结果
Figure BDA0002824849930000082
Figure BDA0002824849930000091
Figure BDA0002824849930000092
根据表3的测试结果，各实施例制备的聚酯合金光泽度均≤68，热导率≤0.203W/(m·K)，缺口冲击强度≥14kJ/m2，即在维持材料良好韧性的条件下，具有哑光效果和良好隔热作用。
根据实施例1～3、实施例4～6，可以看出当ACS树脂中氯化聚乙烯单元占ACS树脂重量的15～35％、AES树脂中EPDM单元占AES树脂重量的15～30％时，本发明的聚酯合金能够具有更优的隔热性能。根据实施例1、实施例7～8，当ACS树脂和AES树脂重量之和与PBAT树脂重量比为1：1时，制得的聚酯合金在具有哑光效果和良好隔热作用的情况下，材料韧性最优。
根据实施例1、实施例12～14，在相同的添加量下，哑光剂为交联聚苯乙烯时聚酯合金的光泽度最低，哑光效果最优；其次为平均粒径1～50μm的硅灰石。根据实施例1、实施例16～19，在相同的添加量下，隔热剂优选为空心玻璃微珠与莫来石空心球的混合物。
表4对比例1～6性能测试结果
1 2 3 4 5 6
光泽度 80 35 63 78 55 60
热导率 0.203 0.201 0.228 0.236 0.175 0.202
缺口冲击强度 22 9 20 24 8 10
根据表4的测试结果，对比例1中不含哑光剂，光泽度为80，聚酯合金不具有哑光效果；对比例2中哑光剂添加量过多，影响了聚酯合金的韧性，缺口冲击强度仅为9kJ/m2；对比例3中隔热剂为实心玻璃微珠，对比例4未添加隔热剂，制得的聚酯合金的热导率均较高，难以满足隔热要求；对比例5中隔热剂添加量过多，对比例6中不含PBAT树脂，聚酯合金的韧性较差。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隔热、哑光的聚酯合金，其特征在于，包括如下重量份的组分：
ACS树脂和/或AES树脂30～60份，
PBAT树脂10～30份，
相容剂3～8份，
成核剂0.1～1份，
隔热剂10～20份，
哑光剂2～10份；
所述隔热剂为中空球状无机填充料。
2.根据权利要求1所述聚酯合金，其特征在于，所述ACS树脂中氯化聚乙烯单元占ACS树脂重量的15～35％；所述AES树脂中EPDM单元占AES树脂重量的15～30％。
3.根据权利要求1所述聚酯合金，其特征在于，所述PBAT树脂中苯二甲酸丁二醇酯单元占PBAT树脂重量的40～60％。
4.根据权利要求1所述聚酯合金，其特征在于，所述中空球状无机填充料的平均粒径为10～100μm，壁厚为1～2μm。
5.根据权利要求1所述聚酯合金，其特征在于，所述隔热剂为空心玻璃微珠和/或莫来石空心球。
6.根据权利要求5所述聚酯合金，其特征在于，所述隔热剂为空心玻璃微珠与莫来石空心球的混合物。
7.根据权利要求1所述聚酯合金，其特征在于，所述哑光剂为硅灰石或交联聚苯乙烯。
8.根据权利要求7所述聚酯合金，其特征在于，所述哑光剂为交联聚苯乙烯。
9.权利要求1～8任一项所述聚酯合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将ACS树脂和/或AES树脂、PBAT树脂、相容剂、成核剂混合得到第一预混料，将哑光剂与第一预混料中混合，得到第二预混料；
S2.将第二预混料加至挤出机主喂料口，将隔热剂加至挤出机侧喂料口；
S3.经混合熔融、挤出造粒，得到所述隔热、哑光的聚酯合金。
10.权利要求1～8任一项所述聚酯合金在制备汽车内饰、发动机周边或家用电器壳体中的应用。
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