CN113980432A - Pet/abs复合材料及其制备方法、冰箱门铰链及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及高分子材料技术领域，具体公开了一种PET/ABS复合材料及其制备方法、冰箱门铰链及其生产方法。PET/ABS复合材料由包括以下重量份的原料制成：PET40‑80份、ABS10‑20份、苯乙烯‑丙烯腈共聚物‑甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物1‑10份、增塑剂4‑12份和抗菌剂0.5‑2份；其制备方法为：称取相应份的原料进行充分混合，熔融挤出、造粒、干燥得到PET/ABS复合材料。本申请的PET/ABS复合材料可用于冰箱门铰链；其生产方法为：用所述PET/ABS复合材料在模具中注射成型得到。本申请利用PET优异的耐老化性以弥补ABS耐老化性能差的特性，进而复合出的PET/ABS材料具有优异的耐老化性和力学性能，从而延长了冰箱门铰链的使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及高分子材料技术领域，更具体地说，它涉及一种PET/ABS复合材料及其制备方法、冰箱门铰链及其生产方法。
背景技术
现有的冰箱门铰链大多为铝、铁等金属制品，随着冰箱越来越向轻质化方向发展，金属制品在冰箱门铰链铰链中的使用变得越来越少。近年来，塑料制品由于其比重量强度高、易加工以及保温性能好等优异特性，广泛应用于冰箱门铰链中。
目前的冰箱门铰链一般是采用聚丙烯(PP)、苯烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和高抗冲聚苯乙烯(HIPS)等材料制成。其中ABS具有耐刮擦且不易变形等优点，但存在抗老化性差的缺点；由于冰箱作为一种长期使用的电器产品，因而冰箱门铰链需具有良好的抗老化性和耐疲劳性。
针对上述中的相关技术，发明人认为ABS材料制成的冰箱门铰链存在抗老化性差，使用寿命短的问题，因此限制了其使用与发展。
发明内容
为了缓解ABS材料所制作的冰箱门铰链抗老化性差的问题，本申请提供一种PET/ABS复合材料及其制备方法、冰箱门铰链及其生产方法。
第一方面，本申请提供的PET/ABS复合材料，采用如下的技术方案：
PET/ABS复合材料，由包括以下重量份的原料制成：PET40-80份、ABS10-20份、苯乙烯-丙烯腈共聚物-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物1-10份、增塑剂4-12份和抗菌剂0.5-2份。
通过采用上述技术方案，由于采用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种结晶度高、物理、化学性能优异的聚酯树脂，其在较宽的温度范围内具有良好的耐蠕变、耐老化性、耐磨擦和尺寸稳定性好，磨耗小而硬度高，具有热塑性塑料中最大的韧性；而ABS不仅具有韧、硬、刚相均衡的力学性能，而且有较好的尺寸稳定，易加工，但其耐老化性差；因此，将PET与ABS复合获得的PET/ABS复合材料具有优异的耐老化性和力学性能；
本发明通过加入苯乙烯-丙烯腈共聚物-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(SAG)，由于SAG中GMA官能团与聚酯的羧基具有高的反应活性,因而少量的SAG即可有效改善PET/ABS的相容性，进一步提高了PET/ABS复合材料的力学性能。
优选的，所述增塑剂为1-5重量份的纳米碳酸钙和3-7重量份的重质碳酸钙的混合物。
通过采用上述技术方案，由于纳米碳酸钙的小质量和高表面能，使得纳米碳酸钙可以附着在重质碳酸钙表面，形成核/壳层的复合结构；且纳米碳酸钙具有高的表面能，它能与PET和ABS的高分子链结合更加紧密，因此，重质碳酸钙可以通过附着在其表面的纳米碳酸钙与PET和ABS结合，使得PET/ABS复合材料表面更加平整，力学性能更好；而没有附着在重质碳酸钙表面的纳米碳酸钙也将填充到PET/ABS的间隙中，进一步提高了材料的力学性能；故，纳米碳酸钙与重质碳酸钙具有协同作用，从而提高了PET/ABS复合材料的力学性能。
优选的，所述抗菌剂包括纳米二氧化钛、纳米银粉、季胺盐类化合物的一种。
通过采用上述技术方案，纳米二氧化钛和纳米银粉均属于无机抗菌剂，而季胺盐类化合物属于有机抗菌剂，三者均对复合材料具有优异的抗菌性，本发明选用这三种抗菌剂但不仅限于此。
优选的，还包括0.5-2重量份的石蜡。
通过采用上述技术方案，石蜡具有良好的润滑性，同时还是一种软化剂，加入到复合材料中，可以降低粘度，便于材料加工生产，提高了材料加工的生产效率。
优选的，还包括1-2重量份的防老剂。
通过采用上述技术方案，加入防老剂使得材料能够防止或抑制诸如氧、热、光、臭氧、机械应力等因素的破坏，进一步提高了材料的抗老化性，延长了材料的使用寿命。
第二方面，本申请提供PET/ABS复合材料的制备方法，采用如下的技术方案：
PET/ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将相应重量份的原料进行混合，形成混合料；
将所述混合料进行熔融挤出，造粒得到母粒；
将所述母粒进行干燥，得到PET/ABS复合材料。
通过采用上述技术方案，制备方法简单，易操作，且制备出的PET/ABS复合材料具有优异的耐老化性和力学性能。
优选的，采用加热搅拌的方式对所述原料进行混合，其中加热温度为90-110℃，搅拌时间为5-8min。
通过采用上述技术方案，在适当的温度和时间范围内对原料进行加热搅拌，使得原料充分混合，有利于提高PET/ABS复合材料制备时的工作效率。
优选的，所述熔融挤出采用双螺杆挤出，所述混合料在螺杆中的输送时间为3-5min，压力为10-20MPa。
通过采用上述技术方案，优化了混合料在螺杆中的输送时间和压力，有利于更好地制备PET/ABS复合材料。
第三方面，本申请提供一种冰箱门铰链，采用如下的技术方案：
一种冰箱门铰链，其材质是采用上述的PET/ABS复合材料。
通过采用上述技术方案，由于冰箱是一种长期使用的电器产品，特别是冰箱门铰链的使用更加频繁，故采用上述PET/ABS复合材料得到的冰箱门铰链具有耐老化性好，且具有优异的抗拉强度、冲击强度等力学性能。
第四方面，本申请提供一种冰箱门铰链的生产方法，采用如下的技术方案：
一种冰箱门铰链的生产方法，采用上述PET/ABS复合材料在模具中注射成型。
通过采用上述技术方案，采用注射成型的生产方法不仅操作简单，生产效率高，而且得到的冰箱门铰链尺寸精确度高。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用的PET具有良好的耐老化性能，其能够弥补ABS耐老化性的不足，且两者在较宽的温度范围内均具有优异的力学性能，故而由PET和ABS复合的PET/ABS复合材料具有优异的耐老化性和力学性能；
2、本申请中优选采用苯乙烯-丙烯腈共聚物-甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)作为PET与ABS的相容剂，由于SAG中GMA官能团与聚酯的羧基具有高的反应活性,因而SAG使得PET与ABS更好地结合在一起,从而提高了PET/ABS复合材料力学性能；
3、本申请中优选纳米碳酸钙和重质碳酸钙的混合物作为复合材料的增塑剂，由于纳米碳酸钙具有质量小和高表面能，因而重质碳酸钙可以通过附着在其表面的纳米碳酸钙与ABS和PET紧密结合，从而使得PET/ABS复合材料的表面更加平整，力学性能更好。
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。
实施例中所用的相关原材料中：
PET密度为1.35-1.38g/cm3；ABS密度为1.05-1.18g/cm3；苯乙烯-丙烯腈共聚物-甲基丙烯酸缩水甘油酯中GMA的含量为5％；纳米碳酸钠的粒径为200-250nm；重质碳酸钙的粒径为3000-3500目；纳米二氧化钛的粒径为15-50nm；纳米银粉的粒径为25-50nm；防老剂选用防老剂264。
实施例1-18
如表1所述，实施例1-18的主要区别在于原料的配比不同。
以下以实施例1为例进行说明，本申请公开了的PET/ABS复合材料实施的具体配方为：PET40kg、ABS 10kg、苯乙烯-丙烯腈共聚物-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物1kg、纳米碳酸钙1kg、重质碳酸钙3kg、纳米二氧化钛0.5kg。
本申请实施例还公开了一种PET/ABS复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1，按配方称取原料进行混合，在加热温度为90℃，搅拌速度为300r/min的条件下，搅拌8min，使原料充分混合，形成混合料；
S2，将混合料加入双螺杆挤出机进行挤出、冷却、切粒得到母粒；挤出工艺条件为一区温度230-240℃，二区温度为240-250℃，三区温度为250-260℃，四区温度为245-255℃，五区温度为240-250℃，混合料在螺杆中输送时间为3min，压力为20MPa；
S3，将S2中的母粒放入设置温度为160℃的烘箱中强制通风2h后干燥成型，得到PET/ABS复合材料。
表1实施例1-18中各原料配比
实施例17
本实施例与实施例15不同的是，将纳米二氧化钛替换为纳米银粉。
实施例18
本实施例与实施例15不同的是，将纳米二氧化钛替换为季胺盐类化合物。
实施例19
本实施例与实施例15不同的是，制备方法中，原料在混合时，加热温度为110℃，加热时间为5min；混合料在螺杆中输送时间为5min，压力为10MPa。
对比例
对比例1
本实施例与实施例4不同的是，将PET替换为ABS。
对比例2
本实施例与实施例4不同的是，将ABS替换为PET。
对比例3
本实施例与实施例10不同的是，将纳米碳酸钙替换为重质碳酸钙。
对比例4
本实施例与实施例10不同的是，将重质碳酸钙替换为纳米碳酸钙。
性能检测试验
采用相同重量的由实施例1-19获得的PET/ABS复合材料作为试验样1-19，采用与试验样相同重量的由对比例1-4获得的PET/ABS复合材料作为对照样。对试验样和对照样进行性能检测，结果如表2。
一、耐老化性
根据GB/T1644.22.3，在标准试验条件下对相应的试验样、对照样进行测试，再根据GB/T1040.2-2006对老化测试后材料的断裂伸长率进行测定，记录数据并分析，其中试样选择1A型，试验速度为50mm/min。
二、力学性能
力学性能试验在温度为25℃、湿度为50％的条件下进行的，试验如下：
根据GB/T1040.2-2006，对应的试验样、对照样分别进行拉伸强度和断裂伸长率测试，记录数据并分析，其中试样选择1A型，试验速度为50mm/min；
根据GB/T9341-2008，对相应的试验样、对照样进行弯曲强度测试，记录数据并分析，其中试样尺寸为80×10×4mm，试验速度为20mm/min；
根据GB/T1843-2008，对相应的试验样、对照样进行悬臂梁缺口冲击强度测试，记录数据并分析，其中试样尺寸为80×10×4mm，试样缺口为A型。
表2性能检测数据表
结合实施例1-3和对比例1并结合表2可以看出，随着PET含量的不断增加，试样老化后的断裂伸长率较老化前的断裂伸长率下降越来越少，即试样的耐老化性得到提高，且试样的力学性能也随之上升后趋于稳定；当试样中的PET替换为ABS时，试样的耐老化性变差，且力学性能也随之下降。
结合实施例2、4、5和对比例2并结合表2可以看出，随着ABS含量的不断增加，试样的耐老化性不断下降，且试样的力学性能呈先上升后下降趋势；当试样中的ABS替换为PET时，试样的耐老化性达到最优，但力学性能下降。
结合实施例6和8-11和对比例3和4并结合表2可以看出，随着纳米碳酸钙加入量的不断增加，试样的力学性能不断提高；随着重质碳酸钙含量的不断增加，试样的力学性能也得到不断提高；且纳米碳酸钙和重质碳酸钙对试样的力学性能起到协同作用，其效果优于单独使用纳米碳酸钙和重质碳酸钙的效果。
结合实施例4、6和7并结合表2可以看出，随着苯乙烯-丙烯腈共聚物-甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)含量的不断增加，试样的力学性能呈上升趋势。
结合实施例10和12-13并结合表2可以看出，PET/ABS复合材料中纳米二氧化钛和石蜡的加入量对试样整体的力学性能和耐老化性能影响不大。
结合实施例15和16并结合表2可以看出，防老剂264的加入会进一步提高试样的耐老化性。
结合实施例15、17和18并结合表2可以看出，当用纳米银粉或季胺盐类化合物替换纳米二氧化钛时，试样仍然具有优异的力学性能和耐老化性。
实施例20
本实施例还公开了一种冰箱门铰链，其材质采用实施例15的PET/ABS复合材料。
通过上述配方形成的PET/ABS复合材料制成的冰箱门铰链具有优异的耐老化性和力学性能，从而延长了冰箱门铰链的使用寿命
实施例21
本实施例还公开了一种冰箱门铰链的生产方法，采用上述制备方法的到的PET/ABS复合材料在注塑机上注射成型，注射过程中保持模温在100℃左右。
利用PET/ABS复合材料通过注塑的方法，生产出的冰箱门铰链不仅尺寸精确，生产效率高，而且制备出的冰箱门铰链具有优异的耐老化性、力学性能和抗菌性。
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.PET/ABS复合材料，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：PET40-80份、ABS10-20份、苯乙烯-丙烯腈共聚物-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物1-10份、增塑剂4-12份和抗菌剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的PET/ABS复合材料，其特征在于：所述增塑剂为1-5重量份的纳米碳酸钙和3-7重量份的重质碳酸钙的混合物。
3.根据权利要求1所述的PET/ABS复合材料，其特征在于：所述抗菌剂包括纳米二氧化钛、纳米银粉、季胺盐类化合物的一种。
4.根据权利要求1所述的PET/ABS复合材料，其特征在于：还包括0.5-2重量份的石蜡。
5.根据权利要求4所述的PET/ABS复合材料，其特征在于：还包括1-2重量份的防老剂。
6.权利要求1-5任意一项所述的PET/ABS复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将相应重量份的原料进行混合，形成混合料；
将所述混合料进行熔融挤出，造粒得到母粒；
将所述母粒进行干燥，得到PET/ABS复合材料。
7.根据权利要求6所述的PET/ABS复合材料的制备方法，其特征在于：采用加热搅拌的方式对所述原料进行混合，其中加热温度为90-110℃，搅拌时间为5-8min。
8.根据权利要求6所述的PET/ABS复合材料的制备方法，其特征在于：所述熔融挤出采用双螺杆挤出，所述混合料在螺杆中的输送时间为3-5min，压力为10-20MPa。
9.一种冰箱门铰链，其特征在于：材质是采用权利要求1-5任意一项所述的PET/ABS复合材料。
10.一种冰箱门铰链的生产方法，其特征在于：采用权利要求1-5任意一项所述的PET/ABS复合材料在模具中注射成型。
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