CN113088013A - 一种耐uvc的asa树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

一种耐uvc的asa树脂组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐UVC的ASA树脂组合物及其制备方法，包括以下重量份的组分：SAN树脂40～74份，ASA橡胶粉20～40份，PMMA树脂5～15份，紫外吸收剂1～5份。各成分按上述重量百分比加入到高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，熔融挤出，冷却造粒，得到的耐UVC的ASA树脂组合物。与现有技术相比，本发明开发的耐UVC树脂组合物，可以在UVC紫外线持续照射(250nm，20W持续照射180天)后，色差＜3，冲击保持率达到90％以上，满足大部分UVC的使用场景需求。

Description

一种耐UVC的ASA树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，尤其是涉及一种耐UVC的ASA树脂组合物及其制备方法。
背景技术
由于人们对健康的关注，紫外灯消毒设备越来越受到消费者的青睐，一般紫外消毒设备是由一个波长为200-280nm(UVC)的灯管、外壳、支架等组成。由于大部分塑料在UVC照射后材料分解严重，表现为变色明显，机械性能明显下降，因此在UVC灯光的周边，无法使用塑料做外壳或支架等。同时需要做紫外消毒的产品，也不能用裸露的塑料。目前，主要的解决方法是通过金属或塑料表面喷漆实现耐紫外消毒灯UVC，以此保证产品的外观和性能保持。这种方案的成本较高，生产效率较低，同时喷涂带来了严重的环境污染问题。
为了降低生产成本、提高生产效率，开发一款可以裸露在UVC灯持续照射下并保持外观和性能稳定的材料是非常有必要的。目前大部分材料如PP、PMMA、PC、ASA等都无法满足这一要求。即便是耐候性能最好的PMMA材料，在加入常规的色粉和耐候助剂之后，在250nm，20W持续照射180天后，色差达到8以上，冲击保持率仅50％。
申请号为CN111286116A的中国发明专利公布了一种耐UVC照射的聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，所述的复合材料由下述原料组成：聚乙烯、聚丙烯、沉淀硫酸钡、抗氧剂、紫外吸收剂(紫外线吸收剂UV-1577和受阻胺类光稳定剂2020),复合材料在紫外线持续照射后(253nm，2.6W，2500h)，基本性能保持率在80％以上，颜色基本不变(色差1.5以下)，大大提高了UVC灯源下聚丙烯/聚乙烯符合材料的耐候性能及使用寿命。但PP类材料在使用时存在一些问题，如收缩率不稳定、容易翘曲变形等，同时其使用的是低辐照能量的UVC灯源，辐照能量并不能覆盖现有的产品需要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐UVC的ASA树脂组合物及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种耐UVC的ASA树脂组合物，包括以下重量份的组分：
Figure BDA0003076083680000021
进一步地，所述的SAN树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物，其重均相对分子质量为100,000-300,000，丙烯腈含量为23-38％。
进一步地，所述的ASA橡胶粉为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物，且具有核壳结构，内核为丙烯酸丁酯橡胶，外壳为丙烯腈和苯乙烯的共聚物。
进一步地，所述的PMMA树脂为超高流动性的聚甲基丙烯酸甲酯，220℃，10kg条件下，熔融指数为800-2000g/10min。
进一步地，所述的PMMA树脂220℃，10kg条件下，熔融指数为1000-1800g/10min。
进一步地，所述的紫外吸收剂为水杨酸酯、二苯甲酮、苯并三唑类的UV吸收剂的一种或多种。
进一步地，所述的紫外吸收剂水杨酸酯为叔辛基苯基水杨酸酯或2-氰基-3-苯基乙基水杨酸酯。
本发明还提供一种耐UVC的ASA树脂组合物的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按以下重量份对各组分备料：
Figure BDA0003076083680000022
(2)将步骤(1)中各成分按上述重量百分比加入到高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，熔融挤出，冷却造粒，得到的耐UVC的ASA树脂组合物。
进一步地，所述的螺杆机的挤出温度为180-250℃，螺杆转速为200-500转/分钟。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明将ASA和超高流动性的PMMA复合，在注塑时，高流动的PMMA小分子倾向于向表面迁移，在ASA表面形成一道PMMA层，由于PMMA的光氧化敏感波段在300～330nm，在UVC波段(200～280nm)PMMA具有较好的保持颜色的特性，因此ASA的表面PMMA是一道有效阻止材料变色的保护层。
(2)波长为260nm和280nm的紫外光会使PMMA发生主链断裂，使PMMA的物理性能明显下降。通过加入紫外吸收剂，可以有效地吸收这部分UVC紫外光，减少PMMA的降解。同时为了保证最终产品的物性保留率达到80％以上，紫外吸收剂的添加量必须达到1～5份。优选紫外吸收剂为叔辛基苯基水杨酸酯和2-氰基-3-苯基乙基水杨酸酯，原因是两者在230～270nm处的吸收最强。
(3)本发明将5～15phr超高流动性的PMMA和ASA进行复合，同时加入1～5份的紫外吸收剂(10倍于行业常规添加量)，有效地改善了ASA在UVC下变色和物性劣化的问题，制备了耐UVC的ASA树脂组合物。本发明开发的耐UVC树脂组合物，可以在UVC紫外线持续照射(250nm，20W持续照射180天)后，色差＜3，冲击保持率达到90％以上，满足大部分UVC的使用场景需求。
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。
如没有特殊说明，本发明选用的原材料均为市售产品。
实施例1～8：
一种耐UVC的ASA树脂制备方法，该方法包括以下步骤：
按表1中配方成分的重量百分比，将原料加入到高速混合机中充分混合后，再置于螺杆机中，在180-250℃挤出温度和200-500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，即得到产品。
其中，表1的材料如下：
SAN:重均相对分子质量为120,000，丙烯腈含量为32％，选择锦湖SAN 350
ASA：选择锦湖XC-500
PMMA1：熔融指数1000g/10min，测试条件，220℃，10kg
PMMA2：熔融指数1500g/10min，测试条件，220℃，10kg
PMMA3:熔融指数2000g/10min，测试条件，220℃，10kg
紫外吸收剂1：叔辛基苯基水杨酸酯
紫外吸收剂2：2-氰基-3-苯基乙基水杨酸酯
紫外吸收剂3：2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁苯基)苯并三唑
紫外吸收剂4：2-羟基二苯甲酮
表1实施例配方重量份数
Figure BDA0003076083680000041
对比例1～8：
按表2中配方成分的重量百分比，将原料加入到高速混合机中充分混合后，再置于螺杆机中，在180-250℃挤出温度和200-500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，即得到产品。
其中，表2的材料如下：
PMMA4：熔融指数100g/10min，测试条件，220℃，10kg
PMMA5：熔融指数5000g/10min，测试条件，220℃，10kg
自由基捕捉剂：受阻酚类Ciba，770
表2对比例配方重量份数
Figure BDA0003076083680000051
性能评价方式及其实施标准
机械性能测试：
对实施例1～8和对比例1～6所制得的ASA树脂组合物进行机械性能测试，结果如表3所示：
Charpy缺口冲击强度：按照ISO 179-1:2010(E)标准测试，冲击能量为4J，测试温度为23℃；
拉伸强度：按照ISO 527:2012(E)标准测试，测试条件为50mm/min；
耐候性(UVC)：250nm，20W持续照射180天后测试色差和光泽保持率以及冲击和拉伸强度的保持率。
表3对比例和实施例性能对比
Figure BDA0003076083680000052
Figure BDA0003076083680000061
从上表3可以看出，实施例1与对比例1进行比较，其他相同，对比例1不添加紫外吸收剂，其色差和光泽远低于实施例1，冲击强度和拉伸强度的保持率也远低于实施例1。
添加紫外吸收剂量不足(对比例3，紫外吸收剂的加入量减半)，可以看出色泽和光泽，虽然比对比例1较好，但也低于实施例1。冲击强度的保持率也大幅下滑，拉伸强度的保持率变化不大，故通过加入紫外吸收剂，可以有效地吸收这部分UVC紫外光，减少PMMA的降解。同时为了保证最终产品的物性保留率达到80％以上，紫外吸收剂的添加量必须达到1～5重量份，效果才较好。
当不添加PMMA，如对比例2时，所有性能都最差。
当PMMA选择流动性不高的PMMA时，如对比例4，其色差△E为11，而实施例1为1.3，几乎下降了10倍。
但是当PMMA的流动性太高时，如对比例5，尽管色差和光泽保持率不错，冲击强度保持率仅有35％。
当采用自由基捕捉剂替换紫外吸收剂，即对比例6与实施例8进行比较，可以看出，对比例6的整体性能都低于实施例8。
可见，本发明将5～15phr超高流动性的PMMA和ASA进行复合，同时加入1～5份的紫外吸收剂(10倍于行业常规添加量)，有效地改善了ASA在UVC下变色和物性劣化的问题，制备的耐UVC的ASA树脂组合物可以在UVC紫外线持续照射(250nm，20W持续照射180天)后，色差＜3，冲击保持率达到90％以上，满足大部分UVC的使用场景需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐UVC的ASA树脂组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：
Figure FDA0003076083670000011
2.根据权利要求1所述的一种耐UVC的ASA树脂组合物，其特征在于，所述的SAN树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物，其重均相对分子质量为100,000-300,000，丙烯腈含量为23-38％。
3.根据权利要求1所述的一种耐UVC的ASA树脂组合物，其特征在于，所述的ASA橡胶粉为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物，且具有核壳结构，内核为丙烯酸丁酯橡胶，外壳为丙烯腈和苯乙烯的共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种耐UVC的ASA树脂组合物，其特征在于，所述的PMMA树脂为超高流动性的聚甲基丙烯酸甲酯，220℃，10kg条件下，熔融指数为800-2000g/10min。
5.根据权利要求4所述的一种耐UVC的ASA树脂组合物，其特征在于，所述的PMMA树脂220℃，10kg条件下，熔融指数为1000-1800g/10min。
6.根据权利要求1所述的一种耐UVC的ASA树脂组合物，其特征在于，所述的紫外吸收剂为水杨酸酯、二苯甲酮、苯并三唑类的UV吸收剂的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种耐UVC的ASA树脂组合物，其特征在于，所述的紫外吸收剂水杨酸酯为叔辛基苯基水杨酸酯或2-氰基-3-苯基乙基水杨酸酯。
8.一种如权利要求1-7中任一所述的耐UVC的ASA树脂组合物的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)按以下重量份对各组分备料：
Figure FDA0003076083670000012
(2)将步骤(1)中各成分按上述重量百分比加入到高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，熔融挤出，冷却造粒，得到的耐UVC的ASA树脂组合物。
9.根据权利要求8所述的耐UVC的ASA树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述的螺杆机的挤出温度为180-250℃，螺杆转速为200-500转/分钟。
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