CN113337094A - 一种高强度高韧性pc/abs复合材料及其制备方法、汽车内饰件 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及汽车零部件领域，具体公开了一种高强度高韧性PC/ABS复合材料及其制备方法、汽车内饰件。PC/ABS复合材料包括如下质量份数的原料：55‑65份PC，20‑28份ABS，5‑8份增韧剂，1‑3份增容剂，2‑5份炭黑，1‑3份抗氧剂；所述PC为PC1100和PC010的混合物；其制备方法为：按比例称取PC和ABS并进行开炼，再加入其他原料并进行开炼，降温至室温后出料并进行挤出造粒，得到PC/ABS复合材料。本申请的PC/ABS复合材料可用于制备汽车内饰件，其具有强度高韧性好且在汽车内饰件的拆卸修理过程中，汽车内饰件的卡扣不容易发生断裂的优点。
Description
技术领域
本申请涉及汽车零部件领域，更具体地说，它涉及一种高强度高韧性PC/ABS复合材料及其制备方法、汽车内饰件。
背景技术
PC/ABS复合材料是一种重要的工程塑料合金，这种材料具有良好的成型流动性能，可用于制备汽车内饰件等成型大面积及复杂的制品。PC/ABS复合材料具有良好的耐低温冲击性能，较高的热变形温度及良好的光稳定性。
PC/ABS复合材料的缺口冲击强度一般在70kJ/m2以下，PC/ABS复合材料被用于制备汽车内饰件时，汽车内饰件的卡扣卡入对应的卡槽内，与此同时卡扣会发生形变，同时在拆卸过程中卡扣也会发生形变。汽车内饰件在反复安装与拆卸过程中，卡扣不断发生形变，从而导致韧性下降，以至于发生断裂，但汽车内饰件的卡扣要求能够拆卸四次且不发生损坏，故现有的PC/ABS复合材料的缺口冲击强度还不符合要求。
发明内容
为了改善汽车内饰件的卡扣在拆卸修理时容易发生断裂的问题，本申请提供一种高强度高韧性PC/ABS复合材料及其制备方法、汽车内饰件。
第一方面，本申请提供一种高强度高韧性PC/ABS复合材料，采用如下的技术方案：
一种高强度高韧性PC/ABS复合材料，包括如下质量份数的原料：
PC 55-65份
ABS 20-28份
增韧剂 5-8份
增容剂 1-3份
炭黑 2-5份
抗氧剂 1-3份；
所述PC为PC1100和PC010的混合物。
通过采用上述技术方案，选用韧性好的PC材料，其中PC1100具备良好的拉伸性能，PC010具备良好的缺口冲击性能，由于采用PC1100和PC010共混作为PC的方式，使PC同时具备良好的拉伸性能和缺口冲击性能。其中增容剂的添加能够对PC/ABS复合材料的微观相态结构起到很好的调整和控制作用，从而使PC/ABS复合材料实现高性能化和功能化的效果。
优选的，PC1100与PC010的质量比为（8-10）：1。
通过采用上述技术方案，PC1100具备良好的拉伸性能，PC010和PC1100均具有良好的缺口冲击性能，且PC010的拉伸性能劣于PC1100，PC010具备优于PC1100的缺口冲击性能，采用部分PC010与PC1100共混的方式，有利于保证PC拉伸性能的同时提高缺口冲击性能。
优选的，所述ABS采用粒径为100-120mm的ABS-1和260-280mm的ABS-2的共混物。
通过采用上述技术方案，ABS的冲击韧性随着粒径的增大而提高，ABS-2的冲击韧性大于ABS-1的冲击韧性，两者共混能够制得具有双峰分布的ABS材料，粒径小的ABS-1与粒径大的ABS-2之间具有协同作用，有助于提高ABS的冲击韧性。
优选的，且ABS-1与ABS-2的质量比为（1.5-4）：1。
通过采用上述技术方案，当ABS-1和ABS-2的粒径为上述范围值的共混时，ABS-1与ABS-2之间的协同作用明显，能够显著提高ABS材料的冲击强度。
优选的，所述增韧剂为丙烯酸酯类增韧剂。
通过采用上述技术方案，丙烯酸类增韧剂能够提高PC/ABS复合材料的冲击强度，对PC/ABS复合材料具有良好的增韧效果。
优选的，所述丙烯酸酯类增韧剂为FM-40或M-577。
通过采用上述技术方案，FM-40和M-577均为核壳型抗冲击改性剂具有粒子尺寸均匀且不会受混合工艺的影响的特点，能够提高抗冲击性能，且几乎对其他物理性能无影响，同时不会影响PC/ABS复合材料的耐候性能，此外，M-577对提高材料的抗冲击性能的效果优于FM-40。
优选的，所述增容剂选用ABS-g-MAH。
通过采用上述技术方案，增容剂的添加能够借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物。ABS-g-MAH的添加有利于或者性能良好的PC/ABS复合材料，提高PC与ABS的相容性和以及炭黑的分散性，从而提高PC/ABS复合材料的机械强度。
第二方面，本申请提供一种高强度高韧性PC/ABS复合材料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高强度高韧性PC/ABS复合材料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、按比例称取PC和ABS，并在100-110℃下开炼3-4min，得到混合物一；
S2、按比例称取增韧剂、增容剂、炭黑和抗氧剂，与混合物一混合均匀，并在150-160℃下开炼30-35min，降温至室温后出料得到物料二；
S3、将物料二进行挤出造粒，得到PC/ABS复合材料。
通过采用上述技术方案，PC和ABS先进行开炼，再加入其他助剂进行开炼的方式，使PC和ABS先混合均匀，而后其他助剂能够更好地融入并分散在混合体系中，有助于得到性能均衡的PC/ABS复合材料。
优选的，S1中PC和ABS在进行混料之前，先在120-130℃下进行鼓风干燥2-3h，至含水量为0.02%-0.04%；
S2中增韧剂、增容剂、炭黑和抗氧剂在与混合物一进行混料之前，先在80-90℃下进行鼓风干燥2-3h，至含水量为0.02%-0.04%。
通过采用上述技术方案，由于PC分子结构中含有酯键，容易吸收水分，挤出过程中含有微量水分时，容易发生水解，从而降低性能，故挤出之前需要对PC进行鼓风干燥。其他原料虽然吸收率低，但是其他原料中含有的水分也会引起PC的降解，所以对其他原料均进行鼓风干燥，以能够降低各原料的含水量，去除表面水分，降低水对PC性能的影响，从而保证PC/ABS复合材料的性能。
第三方面，本申请提供一种汽车内饰件，采用如下的技术方案：
一种汽车内饰件，采用上述高强度高韧性PC/ABS复合材料注塑成型制得。
通过采用上述技术方案，采用上述高强度高韧性PC/ABS复合材料制得的汽车内饰件在拆卸修理过程中，汽车内饰件的卡扣不容易发生断裂，不会影响后续使用。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用PC1100和PC010共混作为PC的方式，使PC同时具备良好的拉伸性能和缺口冲击性能；
2、本申请中优选采用ABS-1和ABS-2共混作为ABS，由于两者共混能够制得具有双峰分布的ABS材料，大小粒径共混具有协同效果，从而明显提高ABS材料的冲击强度；
3、本申请的方法，工艺步骤简单，制得的PC/ABS复合材料性能均衡。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例中用到的原料均为市售。
实施例
实施例1-12
实施例1-12中高强度高韧性PC/ABS复合材料的制备方法相同，区别在于原料不同，具体见表1所示。以下以实施例1为例进行说明。
本申请实施例1公开的一种高强度高韧性PC/ABS复合材料通过如下步骤制备得到：
S1、按质量比为3:1的比例称取PC和ABS，并在130℃下进行鼓风干燥2.5h，至含水量为0.02%-0.04%；
PC包括PC1100和PC010，且PC1100和PC010的质量比为10：1；
ABS包括粒径为110nm的ABS-1和粒径为270nm的ABS-2，且ABS-1与ABS-2的质量比为2.5:1；
S2、将PC和ABS混合均匀，并在110℃下开炼3min，得到混合物一；
S3、按比例称取增韧剂、增容剂、炭黑和抗氧剂，在85℃下进行鼓风干燥3h，至含水量为0.02%-0.04%，然后与混合物一混合均匀，并在150℃下开炼35min，降温至室温后出料得到物料二；
S4、将物料二在加料段温度为210℃，熔融段温度为225℃，均化段温度245℃，机头温度220℃下进行挤出造粒，得到PC/ABS复合材料。
表1
实施例4-5
实施例4-5基于实施例2的基础上，改变了PC1010与PC010的质量比，不改变PC的总质量。
实施例6-9
实施例6-9基于实施例2的基础上，改变了ABS-1与ABS-2的质量比，不改变ABS的总质量。
实施例10-11
实施例10-11基于实施例2的基础上，改变了ABS的种类，实施例10仅添加ABS-1，实施例11仅添加ABS-2，不改变ABS的总质量。
实施例12
实施例12基于实施例2的基础上，改变了增韧剂的种类。
实施例13
实施例13基于实施例2的基础上，不改变原料种类和用量，但改变了制备方法，具体为：各原料在称取后不进行鼓风干燥，直接加入。
对比例
对比例1
对比例1基于实施例1的基础上，改变了PC的种类，PC仅为PC1100。
对比例2
对比例1基于实施例1的基础上，改变了PC的种类，PC仅为PC010。
性能检测试验
缺口冲击强度：采用《GB/T 1843-1996 塑料悬臂梁冲击试验方法》进行试验；
冲击强度：采用《GB/T 1843-1996 塑料悬臂梁冲击试验方法》进行试验；
拉伸强度：采用《GB/T 1040-1992 塑料拉伸性能试验方法》进行试验。
表2
| 缺口冲击强度（kJ/m<sup>2</sup>） | 冲击强度（kJ/m<sup>2</sup>） | 拉伸强度（MPa） | |
| 实施例1 | 93.1 | 42.1 | 62 |
| 实施例2 | 98.7 | 43.2 | 65 |
| 实施例3 | 98.0 | 41.6 | 63 |
| 实施例4 | 102.2 | 43.9 | 61 |
| 实施例5 | 96.6 | 42.7 | 66 |
| 实施例6 | 91.0 | 41.9 | 63 |
| 实施例7 | 87.5 | 41.6 | 61 |
| 实施例8 | 100.1 | 43.4 | 66 |
| 实施例9 | 101.5 | 43.6 | 66 |
| 实施例10 | 82.6 | 40.5 | 55 |
| 实施例11 | 97.3 | 42.9 | 62 |
| 实施例12 | 98.7 | 43.3 | 65 |
| 实施例13 | 89.6 | 41.6 | 59 |
| 对比例1 | 91.7 | 40.2 | 64 |
| 对比例2 | 95.2 | 42.7 | 57 |
结合实施例1-3并结合表2可以看出，在该配方比例下制得的PC/ABS复合材料具有良好的韧性和强度，且实施例2较为优选。
结合实施例2和实施例4-5并结合表2可以看出，实施例5、实施例2、实施例4中PC/ABS复合材料的拉伸强度依次降低，但实施例5、实施例2、实施例4中PC/ABS复合材料的缺口冲击强度依次增大，实施例4既保证了PC拉伸性能的同时保证了缺口冲击性能，较为优选。
结合实施例2和实施例6-11并结合表2可以看出，实施例6、实施例7与实施例2中缺口冲击强度依次增大，且增加幅度较大，实施例2、实施例8、实施例9中缺口冲击强度也依次增大，但增加幅度较小，且实施例8与实施例9中缺口冲击强度相差不大，实施例10中ABS的粒径过小，导致其缺口冲击强度明显小于实施例6-9，实施例11中缺口冲击强度小于实施例9，说明粒径小的ABS-1与粒径大的ABS-2之间具有协同作用，有助于提高ABS的冲击韧性。
结合实施例2和实施例12并结合表2可以看出，FM-40与M-577均具有良好的增韧效果，两者的相差不大。
结合实施例2和实施例13并结合表2可以看出，不经过鼓风干燥制得的PC/ABS复合材料不具备良好的力学性能，其冲击强度与拉伸强度均发生下降。
结合实施例1和对比例1-2并结合表2可以看出，对比例1的缺口冲击强度略小于实施例1，对比例2的拉伸强度明显小于实施例1。
应用例
应用例1-13和对比应用例1-2
实施例1-13和对比例1-2分别对应应用例1-13和对比应用例1-2，具体为将实施例1-13和对比例1-2制得的PC/ABS复合材料注塑成型，得到汽车内饰件，分别进行反复四次安装拆卸试验，其中卡扣与卡槽的夹持强度为60N，观察汽车内饰件的卡扣的损坏情况，依次分为不发生损坏、发生损坏、严重损坏、卡扣断裂四种情况，测试结果如表3所示。
表3
| 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | |
| 应用例1 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 |
| 应用例2 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 |
| 应用例3 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 |
| 应用例4 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 |
| 应用例5 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 |
| 应用例6 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 发生损坏 |
| 应用例7 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 |
| 应用例8 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 |
| 应用例9 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 |
| 应用例10 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 发生损坏 | 损坏严重 |
| 应用例11 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 发生损坏 |
| 应用例12 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 不发生损坏 |
| 应用例13 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 发生损坏 | 损坏严重 |
| 对比应用例1 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 发生损坏 | 损坏严重 |
| 对比应用例2 | 不发生损坏 | 不发生损坏 | 发生损坏 | 卡扣断裂 |
结合应用例1-13和对比应用例1-2可以看出，根据本申请配方制得的汽车内饰件，其卡扣具有良好的韧性，在反复拆卸过程中不会发生损坏，卡扣也没有发生断裂。应用例6中ABS-1的占比过大，在第四次试验中卡扣会发生损坏，但不会断裂。应用例10中全为ABS-1，在第三次试验中卡扣会发生损坏，在第四次试验中卡扣损坏严重，但不会断裂。应用例11中全为ABS-2，在第四次试验中卡扣会发生损坏，但不会断裂。应用例13中全为ABS-1，在第三次试验中卡扣会发生损坏，在第四次试验中卡扣损坏严重，但不会断裂。对比应用例1中仅为PC1100，在第三次试验中卡扣会发生损坏，在第四次试验中卡扣损坏严重，但不会断裂。对比应用例2中仅为PC010，在第三次试验中卡扣会发生损坏，在第四次试验中卡扣发生断裂。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种高强度高韧性PC/ABS复合材料，其特征在于，包括如下质量份数的原料：
PC 55-65份
ABS 20-28份
增韧剂 5-8份
增容剂 1-3份
炭黑 2-5份
抗氧剂 1-3份；
所述PC为PC1100和PC010的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性PC/ABS复合材料，其特征在于：PC1100与PC010的质量比为（8-10）：1。
3.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性PC/ABS复合材料，其特征在于：所述ABS采用粒径为100-120mm的ABS-1和260-280mm的ABS-2的共混物。
4.根据权利要求3所述的一种高强度高韧性PC/ABS复合材料，其特征在于：且ABS-1与ABS-2的质量比为（1.5-4）：1。
5.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性PC/ABS复合材料，其特征在于：所述增韧剂为丙烯酸酯类增韧剂。
6.根据权利要求5所述的一种高强度高韧性PC/ABS复合材料，其特征在于：所述丙烯酸酯类增韧剂为FM-40或M-577。
7.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性PC/ABS复合材料，其特征在于：所述增容剂选用ABS-g-MAH。
8.权利要求1-7中任一项所述的一种高强度高韧性PC/ABS复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
S1、按比例称取PC和ABS，并在100-110℃下开炼3-4min，得到混合物一；
S2、按比例称取增韧剂、增容剂、炭黑和抗氧剂，与混合物一混合均匀，并在150-160℃下开炼30-35min，降温至室温后出料得到物料二；
S3、将物料二进行挤出造粒，得到PC/ABS复合材料。
9.根据权利要求8所述的一种高强度高韧性PC/ABS复合材料的制备方法，其特征在于：S1中PC和ABS在进行混料之前，先在120-130℃下进行鼓风干燥2-3h，至含水量为0.02%-0.04%；
S2中增韧剂、增容剂、炭黑和抗氧剂在与混合物一进行混料之前，先在80-90℃下进行鼓风干燥2-3h，至含水量为0.02%-0.04%。
10.一种汽车内饰件，其特征在于：采用权利要求1-7任一项所述的高强度高韧性PC/ABS复合材料注塑成型制得。
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2021
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