CN112795119B - 一种具有静音功能的hips合金组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有静音功能的HIPS合金组合物及其制备方法和应用。具有静音功能的HIPS合金组合物以重量份数计，包括如下组分：HIPS树脂50份～90份；增韧剂5份～30份；低表面能组分1份～10份；润滑剂0.5份～5份；抗氧剂0.1份～0.5份。本发明提供了一种具有静音功能的HIPS合金组合物，通过在苯乙烯合金体系中添加一定量的低表面能组分，可以获得具有静音功能的HIPS合金组合物，其噪音性能相对于普通HIPS及合金树脂有明显改善，可以有效降低其注塑制件导致的各种异响，同时，本发明的具有静音功能的HIPS合金组合物还具有较好的力学性能能，可以广泛应用于家电、电动工具和汽车等行业。

Description

一种具有静音功能的HIPS合金组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种具有静音功能的HIPS合金组合物及其制备方法和应用。
背景技术
塑料广泛应用于家电、电子电器、电动工具和汽车等领域，但是由于环境温度的改变、装配或受力等情况下塑料制件本身会发出“吱呀”等令人不快的噪音，影响客户的使用体验。目前为了解决这一问题，常见的解决办法包括在装配过程中贴加绒布、橡胶或涂抹油脂等成分。虽然这些方法可以在一定程度上起到降低噪音的作用，但是其工序复杂，人力成本高，且随着时间的推移，效果难以保证。
HIPS作为一种在家电领域广泛应用的通用聚合物，噪音问题也非常突出。但是，已有技术主要专注于HIPS材料的冲击、耐候、阻燃或强度等性能的提升，很少涉及相关降低噪音或噪音优化技术。CN104448666A公开了一种高韧性的PPE/HIPS/PP三元合金及制备和应用，该三元合金包括以下重量份数的组分：聚苯醚树脂10～70份；高抗冲聚苯乙烯树脂30～80份；聚丙烯树脂5～30份；增韧剂2～10份；加工助剂0～2份。其主要是改善PPE/HIPS/PP三元合金的流动性和抗溶剂性，使材料具有更高的冲击强度和更高的弯曲模量。可见，上述技术针对的也是HIPS及其合金强度性能的提升，而并未涉及相关的静音降噪问题。
随着人们生活品质的提高，“安静”已经成为高品质产品的基本特征之一，因此具有显著的技术和市场价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有HIPS合金组合物在应用过程中不具备静音功能的缺陷和不足，提供一种具有静音功能的HIPS合金组合物。
本发明的另一目的是提供一种具有静音功能的HIPS合金组合物的制备方法。
本发明的又一目的在于提供一种具有静音功能的HIPS合金组合物在制备家电、电子电器、电动工具和汽车制品中的应用。
本发明的再一目的在于保护一种静音塑料制件。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种具有静音功能的HIPS合金组合物，以重量份数计，包括如下组分：HIPS树脂50份～90份；增韧剂5份～30份；低表面能组分1份～10份；润滑剂0.5份～5份；抗氧剂0.1份～0.5份。
其中，需要说明的是：
HIPS树脂为苯乙烯-二烯类接枝共聚物，是本发明的具有静音功能的HIPS合金组合物的基本体。
本发明的增韧剂的作用为：提升材料的冲击韧性，避免冲击导致材料破坏。
增韧剂可以为丙烯酸酯类增韧剂、有机硅类增韧剂、乙烯辛烯共聚物、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物、SEBS、马来酸酐接枝的SEBS、SBS和马来酸酐接枝的SBS中的一种或多种。
本发明的低表面能组分的作用在于降低塑料制件表面的“粘-滑”现象，从而降低由此导致的噪音。
本发明的润滑剂的作用为：改善材料在成型过程中的流动性，便于加工。
润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、PE蜡、PP蜡、ABS蜡或乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种的混合，具体如乙烯基双硬脂酰胺EBS。
本发明的抗氧剂的作用为：改善材料的热老化性能，防止树脂在加工受热的过程中因为氧化降解而出现颜色变化和性能衰减。
本发明的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸脂类抗氧剂中的一种或几种的复配物，具体如抗氧剂1010、抗氧剂168等。
本发明通过在苯乙烯合金体系中添加一定量的低表面能组分，可以获得具有静音功能的HIPS合金组合物，其主要作用机理为：塑料噪音由“粘-滑”产生，在塑料挤压或碰撞过程中，塑料先是“粘住”的，受到外力不会立即“滑动”，当达到一定力矩后突然的“滑动”导致材料振动而产生噪音，因此通过控制表面张力可以改善表面情况，尽可能降低不顺畅滑动，从而降低噪音的产生，本发明通过在树脂成分中加入低表面能组分，可有效降低塑料制件表面的“粘-滑”现象，从而降低由此导致的噪音。
优选地，以重量份数计，包括如下组分：HIPS树脂40份～80份；增韧剂5份～10份；低表面能组分3份～8份；润滑剂0.5份～5份；抗氧剂0.1份～0.5份。
优选地，所述HIPS树脂数均分子量为3.0×104～20.0×104，以重量百分比计，其中苯乙烯含量为50～95％，丁二烯含量为5～50％。
例如HIPS树脂数均分子量可以为3.0×104，5×104，5.8×104或6.2×104。
例如丁二烯含量可以为5％，10％或18％。
为了实现较好降噪效果，进一步优选地，所述HIPS树脂数均分子量为4.0×104～9.0×104，以重量百分比计，丁二烯含量为5～20％，其中顺式丁二烯与反式丁二烯的质量比为1：1～3：1。
例如顺式丁二烯与反式丁二烯的质量比为3：1、1.6：1、2.3：1或1：1。
在本发明的HIPS树脂中，丁二烯中含有烯烃结构，因此与低表面能组分有一定相容性，主要是影响与低表面能组分的相容性，如果相容性不佳，即使具备低噪音功能也会因为分层等问题而丧失实用价值。
顺式丁二烯与反式丁二烯的比例会影响橡胶中脂肪烷烃结构的规整性，进而影响与具有脂肪烷烃结构的低表面能组分的相容性。本发明通过优选HIPS树脂的丁二烯含量，尤其是控制其中顺式丁二烯与反式丁二烯的质量比可以有效提升HIPS树脂与低表面能组分的相容性。
优选地，所述低表面能组分的表面张力≤33达因。
进一步优选地，所述低表面能组分的表面张力为28～33达因。表面张力是低表面能组分表面能的表征方式之一。
优选地，所述低表面能组分为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯中的一种或多种。
本发明同时还具体保护一种具有静音功能的HIPS合金组合物的制备方法，包括如下步骤：将HIPS树脂、增韧剂、低表面能组分、润滑剂和抗氧剂均匀混合后，熔融共混挤出，切粒、烘干后得到所述具有静音功能的HIPS合金组合物。
优选地，所述熔融共混挤出的加工温度为120℃～280℃，转速为50rpm～600rpm。
在具体的制备生产中，本发明的熔融共混加工机械装置可以为双螺杆挤出机、密炼机等。
当选择加工机械装置为双螺杆挤出机时，其一至二区温度为120℃～190℃，三至五区温度为200℃～280℃，五至十区温度为200℃～240℃，螺杆转速为350rpm～450rpm。
在具体应用中，本发明保护上述具有静音功能的HIPS合金组合物在任何可使用领域中的应用，尤其是上述具有静音功能的HIPS合金组合物在制备家电、电子电器、电动工具和汽车制品中的应用。
本发明同时还具体保护一种静音塑料制件，该塑料制件由包括所述具有静音功能的HIPS合金组合物的原料制备得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种具有静音功能的HIPS合金组合物，通过在苯乙烯合金体系中添加一定量的低表面能组分，可以获得具有静音功能的HIPS合金组合物，其噪音性能相对于普通HIPS及合金树脂有明显改善，可以有效降低其注塑制件导致的各种异响，同时，本发明的具有静音功能的HIPS合金组合物还具有较好的力学性能能，可以广泛应用于家电、电动工具和汽车等行业。
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，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
其中，所用的原材料做如下说明：
苯乙烯-丁二烯树脂(HIPS树脂)为实验合成的代表性样品，
HIPS-1的丁二烯含量为18％，顺式丁二烯与反式丁二烯的比例为1.6：1，数均分子量为6.2×104；
HIPS-2的丁二烯含量为18％，顺式丁二烯与反式丁二烯的比例为2.3：1，数均分子量为5.8×104；
HIPS-3的丁二烯含量为18％，顺式丁二烯与反式丁二烯的比例为1.6：1，数均分子量为27.8×104；
HIPS-4的丁二烯含量为5％，顺式丁二烯与反式丁二烯的比例为3：1，数均分子量为3×104。
HIPS-5的丁二烯含量为10％，顺式丁二烯与反式丁二烯的比例为1：3，数均分子量为5×104。
增韧剂为巴陵石化的SBS YH-792E；
低表面能组分为茂名石化的LLDPE DFDA-7042或PP HHP4；LLDPE DFDA-7042表面张力为27达因，PP HHP4表面张力为28达因。
抗氧剂为CIBA公司生产的抗氧剂1010、抗氧剂168；
润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺EBS B50。
其中，本发明的各性能检测的具体方法如下：
缺口冲击强度按照ISO 18:2000标准进行测试，缺口类型为A型；
拉伸强度按照ISO 527:2012标准进行测试，拉伸速度为50mm/min；
弯曲强度按照ISO 178:2010标准进行测试，弯曲速率为2mm/min；
热变形温度(HDT)按照ISO 75:2013标准进行测试，负载为1.8MPa；
熔体流动速率按照ISO 1133:2011标准进行测试，测试条件为220℃，10kg；
噪音的评价：将一块10cm*10cm的塑料板至于试验机平台，另一塑料板与其呈75°角竖直放置，并在竖直放置的塑料板上再加上2kg的负载。开动电机使竖直塑料板进行往复运动，同时用声波传感器记录具体的噪音数值。
实施例1～11
一种具有静音功能的HIPS合金组合物，以重量份数计，包括如下表1所述组分。
具有静音功能的HIPS合金组合物的制备方法具体如下：
按表1配比将各组分均匀混合，在双螺杆挤出机进行熔融共混挤出，经过水下切粒、烘干后得到HIPS合金材料，性能测试结果如表2所示；其中，双螺杆挤出机一至二区温度为120℃～190℃，三至五区温度为200℃～280℃，五至十区温度为200℃～240℃，螺杆转速为350rpm～450rpm。
表1实施例组分
Figure BDA0002866399780000051
Figure BDA0002866399780000061
对比例1～4
一种HIPS合金组合物，以重量份数计，包括如下表2所述组分。
具有静音功能的HIPS合金组合物的制备方法具体如下：
按表1配比将各组分均匀混合，在双螺杆挤出机进行熔融共混挤出，经过水下切粒、烘干后得到HIPS合金材料，性能测试结果如表2所示；其中，双螺杆挤出机一至二区温度为120℃～190℃，三至五区温度为200℃～280℃，五至十区温度为200℃～240℃，螺杆转速为350rpm～450rpm。
表2对比例各组分
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
HIPS-1 95 94 80
HIPS-5 91
LLDPE 0.5 15 5
增韧剂 5 5 5 5
抗氧剂1010 0.1 0.1 0.1 0.1
抗氧剂168 0.2 0.2 0.2 0.2
EBS B50 0.5 0.5 0.5 0.5
结果检测
实施例和对比例的各项性能检测结果如下表3所示。
表3
Figure BDA0002866399780000062
Figure BDA0002866399780000071
从表1的对比例1-2可知，普通HIPS和添加少量低表面能组分的HIPS在测试过程中均会产生很高的噪音，几乎没有降噪效果。从表1的对比例3-4可知，而低表面能组分过量添加会产生严重的相容性问题，导致材料失去使用性能。从表1的对比例5可知，HIPS份数不在设计范围内的，虽然具备较好的低噪音性能，但是材料强度大幅下降而失去了应用价值。由本发明实施例1-3可以发现，依据本发明制备的HIPS组合物材料可以显著降低材料的发声水平，接近测试环境的背景噪音55dB。实施例4-5表明，低表面能组分PP也有较好降噪效果，并且更具性价比优势。
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 (8)

1.一种具有静音功能的HIPS合金组合物，其特征在于，以重量份数计，包括如下组分：HIPS树脂50份～90份；增韧剂5份～30份；低表面能组分1份～10份；润滑剂0.5份～5份；抗氧剂0.1份～0.5份，
所述HIPS树脂以重量百分比计，丁二烯含量为5～20％，其中顺式丁二烯与反式丁二烯的质量比为1：1～3：1，
所述低表面能组分的表面张力为27～28达因，
所述低表面能组分为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯中的一种或多种。
2.如权利要求1所述具有静音功能的HIPS合金组合物，其特征在于，以重量份数计，包括如下组分：HIPS树脂40份～80份；增韧剂5份～10份；低表面能组分3份～8份；润滑剂0.5份～5份；抗氧剂0.1份～0.5份。
3.如权利要求1所述具有静音功能的HIPS合金组合物，其特征在于，所述HIPS树脂数均分子量为3.0×104～20.0×104，以重量百分比计，其中苯乙烯含量为50～95％，丁二烯含量为5～20％。
4.如权利要求1所述具有静音功能的HIPS合金组合物，其特征在于，所述HIPS树脂数均分子量为4.0×104～9.0×104，以重量百分比计，丁二烯含量为5～20％，其中顺式丁二烯与反式丁二烯的质量比为1：1～3：1。
5.一种具有静音功能的HIPS合金组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将HIPS树脂、增韧剂、低表面能组分、润滑剂和抗氧剂均匀混合后，熔融共混挤出，切粒、烘干后得到权利要求1～4任意一项所述具有静音功能的HIPS合金组合物。
6.如权利要求5所述具有静音功能的HIPS合金组合物的制备方法，其特征在于，所述熔融共混挤出的加工温度为120℃～280℃，转速为50rpm～600rpm。
7.一种权利要求1～4所述具有静音功能的HIPS合金组合物在制备家电、电子电器、电动工具和汽车制品中的应用。
8.一种静音塑料制件，其特征在于，由包括权利要求1～4任意一项所述具有静音功能的HIPS合金组合物的原料制备得到。
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