CN112920537B - 一种hips复合材料的制备方法、hips复合材料、导流板及空调 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种HIPS复合材料的制备方法、HIPS复合材料、导流板及空调，属于高分子材料技术领域。原料包括：HIPS 65‑90份，低苯基硅橡胶10‑35份，抗氧剂0.1‑1份，UV吸收剂0‑2份，润滑剂0.5‑2.5份，着色剂0.1‑5份。本发明应用于空调导流板方面，解决现有空调导流板材料不能满足材料宽温域高阻尼要求且成本高的问题，具有制备方法简单、易于工业化生产，材料具有宽温域高阻尼特点，有利于提高用户体验的特点。

Description

一种HIPS复合材料的制备方法、HIPS复合材料、导流板及空调
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种HIPS复合材料的制备方法、HIPS复合材料、导流板及空调。
背景技术
随着用户对产品声品质要求的不断提高，空调在冷热转换时产生的“咔吧”声异响被越来越多的用户投诉。产生“咔吧”声异响主要是因为在空调冷热转换时不同部件因热胀冷缩尺寸变化不一致，导致装配处产生挤压变形，进而能量释放，振动发声。为解决该问题，主要采取在两部件接触处粘贴植绒布，隔绝刚性接触，但长时间使用植绒布会磨损，粘贴植绒布增加相应成本，耗费巨大工时，进一步增加了成本，同时不利于整机生产效率的提升。也有一些减小接触面积的结构方案，主要为面接触改为点接触或线接触，但这些操作都存在设计精度及根治异音的问题。目前也有增加材料阻尼或提高材料润滑性能的方案，但提高阻尼方案无法实现宽温域高阻尼，在低温下，材料阻尼降低，影响效果，且提高润滑的同时会牺牲材料强度，且润滑物质会析出，影响持久性。
中国专利CN106751687A公开了一种降噪消音的PC/ABS合金材料及其制备方法，包括：聚碳酸酯树脂40-75，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物树脂15-55，高阻尼硅橡胶5-20，抗氧剂0.1-1，润滑剂0.1-1份，将原料加入混合搅拌机中进行混合；然后将所得混合物通过失重式喂料机喂入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机共混造粒得到降噪消音PC/ABS合金材料。高阻尼硅橡胶的引入提高了PC/ABS合金的黏弹特性，降低塑料制件发生噪声的风险，达到降噪消音的目的，同时高阻尼橡胶作为增韧剂提高了PC/ABS合金的冲击韧性。
然而，上述专利技术方案通过在PC/ABS中添加硅橡胶来提高材料阻尼，存在成本高，且不能实现材料宽温域高阻尼的目的。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明所要解决的技术问题是克服现有空调导流板材料不能满足材料宽温域高阻尼要求且成本高的问题，提出一种具有制备方法简单、易于工业化生产，材料具有宽温域高阻尼特点，有利于提高用户体验的一种HIPS复合材料的制备方法、HIPS复合材料、导流板及空调。
为解决所述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明一方面提供一种HIPS复合材料的制备方法，原料包括：HIPS 65-90份，低苯基硅橡胶10-35份，抗氧剂0.1-1份，UV吸收剂0-2份，润滑剂0.5-2.5份，着色剂0.1-5份。
优选的，所述HIPS的悬臂梁缺口冲击强度为8-11kJ/㎡，熔指为10-15g/10min，平均分子量为15万-25万。
优选的，所述低苯基硅橡胶的生胶苯基含量为5-10％，所述低苯基硅橡胶通过以下方法得到：
按质量份低苯基硅橡胶生胶70-90份、白炭黑10-30份、乙烯基硅油1-3份，加入密炼机，温度为130-200℃，转速为50-150r/min，密炼10-25min，得到所述低苯基硅橡胶。
优选的，所述抗氧剂为二苯胺及其衍生物、对苯二胺及其衍生物、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或亚磷酸酯中的至少一种；
所述UV吸收剂为苯并三唑类UV吸收剂与受阻胺光稳定剂的混合物，所述苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂的质量比为4:1；
所述润滑剂为硬脂酸钙、脂肪酸酯PETS、白矿油、EBS中的至少一种；
所述着色剂选自钛白粉、炭黑、钛黄、酞青绿、酞青蓝中的至少一种。
优选的，包括以下步骤：
低苯基硅橡胶制备步骤,包括称取所述低苯基硅橡胶生胶、白炭黑和乙烯基硅油，加入密炼机制备得到所述低苯基硅橡胶；
原料混合步骤，称取所述HIPS、低苯基硅橡胶、抗氧剂、UV吸收剂、润滑剂和着色剂，进行高速混合后得到混合物；
复合材料制备步骤，将所述混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到复合材料。
优选的，所述原料混合步骤中，所述高速混合的转速为500-1000r/min，混合时间为5-10min。
优选的，所述复合材料制备步骤中，所述双螺杆熔融挤出的挤出温度为200-230℃，螺杆转速为300-600r/min；所述干燥的干燥温度为70-80℃，干燥时间为3-5h。
本发明另一方面提供了一种HIPS复合材料，由上述任一项所述的制备方法制备得到。
本发明还提供了一种导流板，包含上述HIPS复合材料。
本发明还提供一种空调，包含上述导流板。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种HIPS复合材料的制备方法，具有制备方法简单、易于工业化生产的特点，由其制备得到的HIPS复合材料具有宽温域高阻尼特点，采用该HIPS复合材料制备的空调有利于提高用户体验。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的HIPS复合材料的制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明具体实施例中的技术方案进行详细、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明总的技术方案的部分具体实施方式，而非全部的实施方式。基于本发明的总的构思，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都落于本发明保护的范围。
本发明一方面提供一种HIPS复合材料的制备方法，原料包括：HIPS 65-90份，低苯基硅橡胶10-35份，抗氧剂0.1-1份，UV吸收剂0-2份，润滑剂0.5-2.5份，着色剂0.1-5份。该制备方法通过控制HIPS、低苯基硅橡胶的重量及比例，来实现在宽温域高阻尼以消除部件热胀冷缩形变时产生的异音的目的。其中，低苯基硅橡胶是当苯基含量(苯基与硅原子比)处在低水平(5-10％)时通称低苯基硅橡胶，其为在乙烯基硅橡胶的分子链中引入二苯基硅氧烷链节(或甲基苯基硅氧烷链节)而制成的，通过引入大体积的苯基来破坏二甲基硅氧烷结构的规整性，降低聚合物的结晶温度和玻璃化温度，硬化温度降到最低值(-115℃)，具有最佳的耐低温性能，-100℃下仍具有柔曲弹力，将低苯基硅橡胶引入HIPS进行合理改性，可使HIPS在低温时也具有较高阻尼。可以理解的是，HIPS的用量还可以是70份、75份、80份、85份及其范围内的任意点值，低苯基硅橡胶的用量还可以是15份、20份、25份、30份及其范围内的任意点值，抗氧剂的用量还可以是0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份及其范围内的任意点值，UV吸收剂的用量还可以是0.5份、1份、1.5份及其范围内的任意点值，润滑剂的用量还可以是1份、1.5份、2份及其范围内的任意点值，着色剂的用量还可以是1份、2份、3份、4份及其范围内的任意点值。
在一优选实施例中，所述HIPS的悬臂梁缺口冲击强度为8-11kJ/㎡，熔指为10-15g/10min，平均分子量为15万-25万。该技术方案具体限定了HIPS的性能参数，原因在于，所选HIPS熔指高可以提高材料的加工流动性，厂家强度高，可以保证部件韧性。可以理解的是，悬臂梁缺口冲击强度还可以是9kJ/㎡、10kJ/㎡及其范围内的任意点值，熔指还可以是11g/10min、12g/10min、13g/10min、14g/10min及其范围内的任意点值，平均分子量还可以是17万、19万、21万、13万及其范围内的任意点值。
在一优选实施例中，所述低苯基硅橡胶的生胶苯基含量为5-10％，所述低苯基硅橡胶通过以下方法得到：
按质量份低苯基硅橡胶生胶70-90份、白炭黑10-30份、乙烯基硅油1-3份，加入密炼机，温度为130-200℃，转速为50-150r/min，密炼10-25min，得到所述低苯基硅橡胶。
上述技术方案具体限定了低苯基硅橡胶的生胶苯基含量为5-10％，原因在于苯基具有明显的位阻效应，使阻尼因子高于一般硅橡胶，低苯基含量的硅橡胶具有优异的低温性能。低含量苯基妨碍分子链规则排列而结晶，高苯基含量导致空间位阻和分子链刚性增大，影响分子链柔顺性，使低温性能变差。可以理解的是，该含量还可以是7％、9％及其范围内的任意点值；本技术方案具体限定了低苯基硅橡胶生胶、白炭黑、乙烯基硅油的用量，低苯基硅橡胶生胶的用量还可以是75份、80份、85份及其范围内的任意点值，白炭黑的用量还可以是15份、20份、25份及其范围内的任意点值，乙烯基硅油的用量还可以是1.5份、2份、2.5份及其范围内的任意点值；该技术方案进一步限定了密炼温度、转速及时间，可以理解的是，密炼温度还可以是150℃、170℃、190℃及其范围内的任意点值，转速还可以是70r/min、90r/min、110r/min、130r/min及其范围内的任意点值，时间还可以是15min、20min及其范围内的任意点值。
在一优选实施例中，所述抗氧剂为二苯胺及其衍生物、对苯二胺及其衍生物、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或亚磷酸酯中的至少一种；所述UV吸收剂为苯并三唑类UV吸收剂与受阻胺光稳定剂的混合物，所述苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂的质量比为4:1；所述润滑剂为硬脂酸钙、脂肪酸酯PETS、白矿油、EBS中的至少一种；所述着色剂选自钛白粉、炭黑、钛黄、酞青绿、酞青蓝中的至少一种。
该技术方案具体限定了抗氧剂、UV吸收剂、润滑剂、着色剂的种类，可以理解的是，其还可以是本领域技术人员结合本领域公知常识在本领域合理选择的其它物质。
在一优选实施例中，如图1所示，包括低苯基硅橡胶制备步骤、原料混合步骤以及复合材料制备步骤，具体的，称取所述低苯基硅橡胶生胶、白炭黑和乙烯基硅油，加入密炼机制备得到所述低苯基硅橡胶；称取所述HIPS、低苯基硅橡胶、抗氧剂、UV吸收剂、润滑剂和着色剂，进行高速混合后得到混合物；将所述混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到复合材料。
在一优选实施例中，所述原料混合步骤中，所述高速混合的转速为500-1000r/min，混合时间为5-10min。该技术方案具体限定了高速混合的转速及时间，可以理解的是，转速还可以为700r/min、900r/min及其范围内的任意点值，时间还可以是7min、9mi及其范围内的任意点值。
在一优选实施例中，所述复合材料制备步骤中，所述双螺杆熔融挤出的挤出温度为200-230℃，螺杆转速为300-600r/min；所述干燥的干燥温度为70-80℃，干燥时间为3-5h。该实施例具体限定了复合材料制备时的挤出温度、螺杆转速、干燥温度及干燥时间，可以理解的是，该挤出温度还可以是210℃、220℃及其范围内的任意点值，该螺杆转速还可以为400r/min、500r/min及其范围内的任意点值，该干燥温度还可以为72℃、74℃、76℃、78℃及其范围内的任意点值，该干燥时间还可以为3.5h、4h、4.5h及其范围内的任意点值。
本发明另一方面提供了一种HIPS复合材料，由上述任一项所述的制备方法制备得到。该HIPS复合材料具有宽温域高阻尼特点。
本发明还提供了一种导流板，包含上述HIPS复合材料。
本发明还提供一种空调，包含上述导流板。采用该HIPS复合材料制备的该空调有利于提高用户体验。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的一种HIPS复合材料的制备方法、HIPS复合材料、导流板及空调，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
原料组成：
HIPS 70份，低苯基硅橡胶30份，抗氧剂二苯胺及其衍生物、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚1.0份，UV吸收剂苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂质量比为4:1的混合物0.8份，润滑剂脂肪酸酯PETS0.8份，着色剂钛白粉1.2份；
制备方法：
A、称取低苯基硅橡胶生胶90份、白炭黑15份和乙烯基硅油1份，加入密炼机，温度为150℃，转速为60r/min，密炼12min，得到低苯基硅橡胶；
B、称取HIPS树脂、低苯基硅橡胶、抗氧剂、UV吸收剂、润滑剂和着色剂备用；
C、将所述步骤B中称取的各组分进行高速混合后得到混合物，高速混合的转速为600r/min，混合时间为8min；
D、将所述步骤C中得到的混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到复合材料，其中，双螺杆熔融挤出的挤出温度为210℃，螺杆转速为350r/min；所述干燥的干燥温度为70℃，干燥时间为3h。
实施例2
原料组成：
HIPS 75份，低苯基硅橡胶25份，抗氧剂对苯二胺及其衍生物、2,6-三双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或亚磷酸酯0.8份，UV吸收剂苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂质量比为4:1的混合物1.0份，润滑剂白矿油1.0份，着色剂钛白粉1.0份；
制备方法：
A、称取低苯基硅橡胶生胶70份、白炭黑25份和乙烯基硅油1.8份，加入密炼机，温度为170℃，转速为130r/min，密炼20min，得到低苯基硅橡胶；
B、称取HIPS树脂、低苯基硅橡胶、抗氧剂、UV吸收剂、润滑剂和着色剂备用；
C、将所述步骤B中称取的各组分进行高速混合后得到混合物，高速混合的转速为800r/min，混合时间为5min；
D、将所述步骤C中得到的混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到复合材料，其中，双螺杆熔融挤出的挤出温度为205℃，螺杆转速为400r/min；所述干燥的干燥温度为72℃，干燥时间为3.5h。
实施例3
原料组成：
HIPS 80份，低苯基硅橡胶20份，抗氧剂2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或亚磷酸酯1.0份，UV吸收剂苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂质量比为4:1的混合物0.8份，润滑剂EBS1.2份，着色剂钛白粉0.8份；
制备方法：
A、称取低苯基硅橡胶生胶80份、白炭黑12份和乙烯基硅油3份，加入密炼机，温度为160℃，转速为130r/min，密炼10min，得到低苯基硅橡胶；
B、称取HIPS树脂、低苯基硅橡胶、抗氧剂、UV吸收剂、润滑剂和着色剂备用；
C、将所述步骤B中称取的各组分进行高速混合后得到混合物，高速混合的转速为900r/min，混合时间为5min；
D、将所述步骤C中得到的混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到复合材料，其中，双螺杆熔融挤出的挤出温度为215℃，螺杆转速为500r/min；所述干燥的干燥温度为75℃，干燥时间为3h。
实施例4
原料组成：
HIPS 85份，低苯基硅橡胶15份，抗氧剂双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或亚磷酸酯0.8份，UV吸收剂苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂质量比为4:1的混合物1.0份，润滑剂硬脂酸钙1.6份，着色剂钛白粉0.6份；
制备方法：
A、称取低苯基硅橡胶生胶85份、白炭黑25份和乙烯基硅油3份，加入密炼机，温度为180℃，转速为140r/min，密炼12min，得到低苯基硅橡胶；
B、称取HIPS树脂、低苯基硅橡胶、抗氧剂、UV吸收剂、润滑剂和着色剂备用；
C、将所述步骤B中称取的各组分进行高速混合后得到混合物，高速混合的转速为550r/min，混合时间为9min；
D、将所述步骤C中得到的混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到复合材料，其中，双螺杆熔融挤出的挤出温度为210℃，螺杆转速为450r/min；所述干燥的干燥温度为78℃，干燥时间为3h。
实施例5
原料组成：
HIPS 90份，低苯基硅橡胶10份，抗氧剂二苯胺及其衍生物双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或亚磷酸酯1.0份，UV吸收剂苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂质量比为4:1的混合物0.8份，润滑剂脂肪酸酯PETS、白矿油2.3份，着色剂钛白粉0.6份；
制备方法：
A、称取低苯基硅橡胶生胶90份、白炭黑20份和乙烯基硅油3份，加入密炼机，温度为160℃，转速为100r/min，密炼20min，得到低苯基硅橡胶；
B、称取HIPS树脂、低苯基硅橡胶、抗氧剂、UV吸收剂、润滑剂和着色剂备用；
C、将所述步骤B中称取的各组分进行高速混合后得到混合物，高速混合的转速为900r/min，混合时间为7min；
D、将所述步骤C中得到的混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到复合材料，其中，双螺杆熔融挤出的挤出温度为220℃，螺杆转速为600r/min；所述干燥的干燥温度为80℃，干燥时间为3.5h。
对比例1
原料组成：
HIPS 100份，抗氧剂二苯胺及其衍生物、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或亚磷酸酯0.5份，UV吸收剂苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂质量比为4:1的混合物0.8份，润滑剂硬脂酸钙1.2份，着色剂钛白粉0.8份；
不添加低苯基硅橡胶；
A、称取HIPS树脂、低苯基硅橡胶、抗氧剂、UV吸收剂、润滑剂和着色剂备用；
B、将所述步骤A中称取的各组分进行高速混合后得到混合物，高速混合的转速为600r/min，混合时间为5min；
C、将所述步骤B中得到的混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到复合材料，其中，双螺杆熔融挤出的挤出温度为225℃，螺杆转速为350r/min；所述干燥的干燥温度为70℃，干燥时间为5h。
对比例2
原料组成：
HIPS 95份，低苯基硅橡胶5份，抗氧剂2,6-三级丁基-4-甲基苯酚0.6份，UV吸收剂苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂质量比为4:1的混合物0.6份，润滑剂脂肪酸酯PETS、白矿油1.8份，着色剂钛白粉0.8份；
制备方法：
A、称取低苯基硅橡胶生胶70份、白炭黑30份和乙烯基硅油3份，加入密炼机，温度为160℃，转速为100r/min，密炼20min，得到低苯基硅橡胶；
B、称取HIPS树脂、低苯基硅橡胶、抗氧剂、UV吸收剂、润滑剂和着色剂备用；
C、将所述步骤B中称取的各组分进行高速混合后得到混合物，高速混合的转速为1000r/min，混合时间为8min；
D、将所述步骤C中得到的混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到复合材料，其中，双螺杆熔融挤出的挤出温度为220℃，螺杆转速为500r/min；所述干燥的干燥温度为75℃，干燥时间为4h。
性能测试
测试方法及标准见表1。
表1测试方法及标准
Figure BDA0002928045070000101
Figure BDA0002928045070000111
使用DMA分析仪进行测试，以10℃/min的升温速率，从0℃升温到60℃。测试结果见表2。
表2测试结果
Figure BDA0002928045070000112

Claims (7)

1.一种HIPS复合材料的制备方法，其特征在于，原料包括：HIPS 70-90份，低苯基硅橡胶10-30份，抗氧剂0.1-1份，UV吸收剂0-2份，润滑剂0.5-2.5份，着色剂0.1-5份；所述HIPS的悬臂梁缺口冲击强度为8-11kJ/㎡，熔指为10-15g/10min，平均分子量为15万-25万；所述低苯基硅橡胶的生胶苯基含量为5-10%；
所述低苯基硅橡胶通过以下方法得到：
按质量份低苯基硅橡胶生胶70-90份、白炭黑10-30份、乙烯基硅油1-3份，加入密炼机，温度为130-200℃，转速为50-150r/min，密炼10-25min，得到所述低苯基硅橡胶；
所述HIPS复合材料的制备方法包括以下步骤：
低苯基硅橡胶制备步骤,包括称取低苯基硅橡胶生胶、白炭黑和乙烯基硅油，加入密炼机制备得到所述低苯基硅橡胶；
原料混合步骤，称取所述HIPS、低苯基硅橡胶、抗氧剂、UV吸收剂、润滑剂和着色剂，进行高速混合后得到混合物；
复合材料制备步骤，将所述混合物经双螺杆熔融挤出、冷却、干燥和切粒后，得到复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂为二苯胺及其衍生物、对苯二胺及其衍生物、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或亚磷酸酯中的至少一种；
所述UV吸收剂为苯并三唑类UV吸收剂与受阻胺光稳定剂的混合物，所述苯并三唑类UV吸收剂和所述受阻胺光稳定剂的质量比为4:1；
所述润滑剂为硬脂酸钙、脂肪酸酯PETS、白矿油、EBS中的至少一种；
所述着色剂选自钛白粉、炭黑、钛黄、酞青绿、酞青蓝中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料混合步骤中，所述高速混合的转速为500-1000r/min，混合时间为5-10min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合材料制备步骤中，所述双螺杆熔融挤出的挤出温度为200-230℃，螺杆转速为300-600r/min；所述干燥的干燥温度为70-80℃，干燥时间为3-5h。
5.一种HIPS复合材料，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述的制备方法制备得到。
6.一种导流板，其特征在于，包含权利要求5所述的HIPS复合材料。
7.一种空调，其特征在于，包含权利要求6所述的导流板。
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