CN112778674B - 一种增韧高硬pmma复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种增韧高硬PMMA复合材料及其制备方法和应用。本发明的增韧高硬PMMA复合材料包括如下按重量份计算的组分：PMMA树脂50～70份；PC树脂10～20份；ABS树脂10～20份；增韧改性剂0.5～5份；相容剂0.1～5份；加工助剂0～2份；其中，所述增韧改性剂为硅橡胶或者硅橡胶母粒。制备得到的增韧高硬PMMA复合材料，在球压痕硬度保持较高(160～180N/mm2)的情况下，韧性控制在6.1～7.4kJ/mm2；并且在PC树脂和ABS树脂的添加量较高的情况下，复合材料的表面光泽度仍然较高。

Description

一种增韧高硬PMMA复合材料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，具体涉及一种增韧高硬PMMA复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
有机玻璃PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)具有高的表面硬度，良好的耐候性，是三大透明材料之一，近年来，在高速公路及高等级道路照明灯罩及汽车灯具、高档卫浴方面的发展相当快。其中，建筑采光体、浴缸、街头广告灯箱和电话亭等方面的市场增长较快，今后的发展空间较大，市场前景广阔。但由于PMMA基体树脂的缠结密度低，断裂过程中产生银纹，难以达到较高的冲击强度。因此，需要对PMMA树脂的韧性进行改性，如中国专利CN105255084A采用乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物增韧PMMA树脂的方法可以获得较高的冲击韧性，但是其增韧剂的添加量在30％以上，对刚性和表面光泽度的影响比较大，限制了高硬度、高韧PMMA复合材料产品中的应用。
因此，需要开发一种具有高表面硬度和一定韧性，且表面光泽度良好的PMMA复合材料。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中增韧PMMA复合材料中，材料的硬度、韧性以及光泽度无法同时提升的缺陷与不足，提供一种具有高表面硬度和一定韧性，且表面光泽度良好的PMMA复合材料。本发明的增韧高硬PMMA复合材料，在球压痕硬度保持较高(160～180N/mm2)的情况下，韧性控制在6.1～7.4kJ/mm2；并且在PC树脂和ABS树脂的添加量较高的情况下，复合材料的表面光泽度仍然较高。
本发明的另一目的在于，提供所述增韧高硬PMMA复合材料的制备方法。
本发明的另一目的在于，提供所述增韧高硬PMMA复合材料在制备照明灯罩、汽车灯具或卫浴中的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种增韧高硬PMMA复合材料，包括如下按重量份计算的组分：
Figure GDA0004089029670000011
Figure GDA0004089029670000021
其中，所述增韧改性剂为硅橡胶或者硅橡胶母粒。
本发明的发明人通过大量试验研究发现，以PC树脂和ABS树脂协同增韧PMMA树脂，可以达到较好的增韧效果，并且对PMMA树脂的表面硬度影响较小；另外加入硅橡胶或者硅橡胶母粒作为增韧改性剂，可以与PC树脂和ABS树脂起到协同增韧的作用，同时还可以保证材料具有较好的表面光泽度。
优选地，现有注塑级PMMA树脂、注塑级PC树脂以及注塑级ABS树脂均可用于本发明中。
优选地，所述增韧改性剂中，硅橡胶为由LDPE和硅橡胶制备得到的具有核壳结构的聚合物。具体地，硅橡胶母粒由LDPE、硅橡胶重量比为2:8混合均匀后，在双螺杆挤出机中挤出、造粒得到，其中，双螺杆挤出机的温度为170～190℃。
优选地，所述相容剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯或苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种的组合。
优选地，所述加工助剂为抗氧剂或润滑剂中的一种或几种的组合。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种的组合。
进一步优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或几种的组合。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺或矿物白油中的一种或几种的组合。
所述增韧高硬PMMA复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.PMMA树脂、PC树脂和ABS树脂混合得到混合物1；
S2.增韧改性剂、相容剂和加工助剂混合得到混合物2；
S3.将S1得到的混合物1和S2得到的混合物2经熔融共混、挤出、造粒即得所述增韧高硬PMMA复合材料。
优选地，所述挤出的温度为210～230℃。
优选地，所述挤出可选用双螺杆挤出机。
优选地，所述双螺杆挤出机的参数为：螺杆转速300～350r/min；螺杆长径比为40～48:1；螺杆直径65mm。
所述增韧高硬PMMA复合材料在制备照明灯罩、汽车灯具或卫浴中的应用也在本发明的保护范围之内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明以PC树脂和ABS树脂协同增韧PMMA树脂，可以达到较好的增韧效果，并且对PMMA树脂的表面硬度影响较小；另外加入硅橡胶或者硅橡胶母粒作为增韧改性剂，可以与PC树脂和ABS树脂起到协同增韧的作用，同时还可以保证材料具有较好的表面光泽度。其中，在球压痕硬度保持较高(160～180N/mm2)的情况下，韧性控制在6.1～7.4kJ/mm2；并且在PC树脂和ABS树脂的添加量较高的情况下，复合材料的表面光泽度仍然较高。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。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。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
本发明的实施例采用以下原料：
PMMA树脂：PMMA LG，购自LG化学；
PC树脂：FN1900，购自中国台湾台化出光；
ABS树脂：0215A，购自吉林石化；
增韧改性剂1：硅橡胶，S-2001，购自日本三菱丽阳；
增韧改性剂2：硅橡胶母粒，JS-80，购自金发科技有限公司；
相容剂1：苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA，SZ26080，购自荷兰POLYSCOPE；
相容剂2：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯PETG，DB7430，购自韩国SK；
抗氧剂：抗氧剂1010，购自巴斯夫(中国)有限公司；
润滑剂：硬脂酸锌，购自购自华明泰化工。
实施例1～8
按照表1中的配方，按照如下制备方法制备增韧高硬PMMA复合材料：
S1.将PMMA树脂、PC树脂和ABS树脂加入到高速混合机中，在350rpm的转速条件下高速搅拌2min后得到混合物1；
S2.将增韧改性剂、相容剂和加工助剂加入到高速混合机中，在350rpm的转速条件下高速搅拌2min后得到混合物2；
S3.将S1得到的混合物1和S2得到的混合物2加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、造粒即得所述增韧高硬PMMA复合材料；其中，双螺杆挤出机的螺筒温度为210～230℃；螺杆转速300～350r/min；螺杆长径比为40:1；螺杆直径65mm。
表1各实施例的增韧高硬PMMA复合材料中各组分含量(重量份)
Figure GDA0004089029670000041
对比例1
本对比例与实施例1相比，不同之处在于，未添加硅橡胶。
对比例2
本对比例与实施例1相比，不同之处在于，使用40份ABS树脂代替20份PC树脂和20份ABS，即未添加PC树脂。
对比例3
本对比例与实施例1相比，不同之处在于，使用40份PC树脂代替20份PC树脂和20份ABS，即未添加ABS树脂。
对比例4
本对比例以纯PMMA树脂为对比。
对上述实施例和对比例制备得到的PMMA复合材料的性能进行测试，具体测试项目及测试方法如下：
1.韧性测试：缺口冲击强度
按照《ISO 180：2019》标准在23℃下进行测试，其中缺口类型为A型缺口。
2.球压痕表面硬度测试：
按照《GBT 3398-1：2008》标准进行测试，具体测试条件为：358N/30S。
3.表面光泽度
按照《GB/T 8807-1988》标准进行测试，具体测试条件为：60度角。
测试结果如表2所示。
表2实施例及对比例制备得到的PMMA复合材料的性能测试结果
Figure GDA0004089029670000051
从表1和表2的数据结果表明，本发明各实施例制备得到的增韧高硬PMMA复合材料在保持较高硬度的情况下，具有较好的韧性，同时还具有较好的表面光泽度。
对比例1和2的结果表明，若选用PC树脂或ABS树脂单组份增韧PMMA树脂的增韧效果并不明显；对比例3的结果表明，若不添加增韧改性剂，则增韧剂对复合材料的表面光泽度影响较大。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增韧高硬PMMA复合材料，其特征在于，包括如下按重量份计算的组分：
Figure FDA0004010612050000011
其中，所述增韧改性剂为硅橡胶或者硅橡胶母粒。
2.根据权利要求1所述增韧高硬PMMA复合材料，其特征在于，所述硅橡胶母粒为由LDPE和硅橡胶制备得到的具有核壳结构的聚合物。
3.根据权利要求1所述增韧高硬PMMA复合材料，其特征在于，所述相容剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯或苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述增韧高硬PMMA复合材料，其特征在于，所述加工助剂为抗氧剂或润滑剂中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求4所述增韧高硬PMMA复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求5所述增韧高硬PMMA复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求4所述增韧高硬PMMA复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺或矿物白油中的一种或几种的组合。
8.权利要求1～7任一项所述增韧高硬PMMA复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.PMMA树脂、PC树脂和ABS树脂混合得到混合物1；
S2.增韧改性剂、相容剂和加工助剂混合得到混合物2；
S3.将S1得到的混合物1和S2得到的混合物2经熔融共混、挤出、造粒即得所述增韧高硬PMMA复合材料。
9.根据权利要求8所述增韧高硬PMMA复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出的温度为210～230℃。
10.权利要求1～7任一项所述增韧高硬PMMA复合材料在制备照明灯罩、汽车灯具或卫浴中的应用。
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