CN114106525B - 一种aes基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AES基组合物及其制备方法和应用。本发明的AES基组合物，包括如下重量份的组分：AES树脂40～60份，增强填料10～40份，PBT树脂30～55份，PLA树脂5～30份，硅烷偶联剂0.1～1份，其他助剂0～5份。本发明开发了一种耐热性能优、流动性好，且兼具耐化学性能的AES基组合物。通过在AES树脂中，加入一定量的PBT树脂和PLA树脂，协同增强填料、硅烷偶联剂，可以改善AES材料的耐热性能和耐化学性能，且不会对流动性造成劣化。本发明的AES基组合物的热变形温度≥120℃，耐化学试剂开裂时间≥5000s。

Description

一种AES基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，更具体的，涉及一种AES基组合物及其制备方法和应用。
背景技术
AES树脂是三元乙丙橡胶(EPDM)-丙烯腈-苯乙烯的三元共聚物，由于EPDM分子链主要由乙烯、丙烯和少量非共轭双烯共聚构成，双键含量极少，AES树脂具有良好的耐候性，广泛应用于户外电器、家用电器等产品领域。
目前，越来越多的应用行业对AES材料的耐热性能有更高的要求，例如新风系统的扇叶、电暖器的一些结构件、汽车音响支架等，要求材料的热变形温度≥120℃。AES树脂经增强填料改性，虽然其耐热性能有一定改善，但在很多场合还是不能满足实际需求。
已有现有技术报道了通过在AES树脂中添加SMA(苯乙烯接枝马来酸酐共聚物)或MS-NB(马来酰亚胺型耐热改性剂)来提高其耐热性能。但SMA对AES树脂的耐热性能改善程度有限，而MS-NB的加入会对材料的流动性影响较大，使得AES材料流动性劣化，大大限制了其应用领域。此外，AES还存在耐化学性能较差，接触有机溶剂易开裂的问题，作为户外电器或家用电器等制件使用时，使用寿命较短。
因此，需要开发一种AES基组合物，兼具较高的热变形温度、良好的流动性和耐化学性能。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的耐热性能、流动性、耐化学性能较差的缺陷，提供一种AES基组合物。
本发明的另一目的在于提供上述AES基组合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述AES基组合物的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种AES基组合物，包括如下重量份的组分：
AES树脂40～60份，
增强填料10～40份，
聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT树脂)30～55份，
聚乳酸树脂(PLA树脂)5～30份，
硅烷偶联剂0.1～1份，
其他助剂0～5份。
发明人研究发现，在AES树脂中，加入一定量的PBT树脂和PLA树脂，协同增强填料、硅烷偶联剂，可以改善AES材料的耐热性能，且不会对流动性造成劣化，使得本发明的AES基组合物在1.8MPa负荷下的热变形温度≥120℃，在220℃，10kg条件下的熔体流动速率≥20g/10min。
其中PBT树脂的加入不仅提高了材料的耐热性能，同时还赋予了AES基组合物优异的耐化学性能，使得其在接触化学溶剂后开裂时间大大延长。PLA树脂与PBT树脂和AES树脂均具有良好的相容性，PLA的加入可以促进本发明的AES/PBT/PLA树脂基体良好相容，进一步提高AES基组合物的耐化学性能；并且PLA树脂还能够抑制其酯交换反应，降低树脂基体性能劣化，提高AES基组合物的耐热性能。
硅烷偶联剂作为耐热促进剂，通过搭桥作用，在AES基组合物中，提高了各组分间的相容性和结合力，从而促进了AES基组合物的耐热性能。
优选地，所述PBT树脂与PLA树脂的质量比为(1～8)：1。
更优选地，所述PBT树脂与PLA树脂的质量比为(2～5)：1。
优选地，所述AES树脂在220℃，10kg负荷下的熔体流动速率为20～35g/10min。
优选地，所述PLA树脂在210℃，2.16kg负荷下的熔体流动速率为10～25g/10min。
优选地，所述PBT树脂在250℃，2.16kg负荷下的熔体流动速率为10～60g/10min。
熔体流动速率的检测方法按照ASTM D-1238-2010标准方法。
优选地，所述硅烷偶联剂为双氨基硅烷偶联剂、单氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂、苯基硅烷偶联剂或长链烷基硅烷偶联剂中一种或几种。
更优选地，所述硅烷偶联剂为双氨基硅烷偶联剂。
双烷基硅烷偶联剂的有机官能基团为双氨基，与基体树脂的交联点更多，使得其与基体树脂的作用力加倍，从而使玻璃纤维和基体树脂的结合力有了进一步的提升，对AES基组合物的力学性能和耐热性能带来更优异的提升效果。
优选地，所述增强填料为玻璃纤维、滑石粉、硅灰石或玻璃微珠中的一种或几种。
更优选地，所述增强填料为玻璃纤维。
硅烷偶联剂中硅氧烷基团能与玻璃纤维残留的水发生水解反应，形成羟基，并与玻璃纤维自身的羟基自聚合，进而形成牢固的化学键，使得硅烷偶联剂与玻璃纤维间具有更强的结合力。
优选地，所述其他助剂包括0.1～3重量份的润滑剂和/或0.1～3重量份的抗氧剂。
优选地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、固体石蜡、液体石蜡、硬脂酸盐、硅酮或N,N'-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种。
优选地，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和/或三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)。
本发明还保护上述AES基组合物的制备方法，包括如下步骤：
将AES树脂、PBT树脂、PLA树脂和其他助剂混合后加至挤出机的主喂料系统，将增强填料加至挤出机的侧喂料系统，将硅烷偶联剂通过溶剂泵经挤出机侧喂料系统的前一节螺筒加至挤出机；
经熔融混合、挤出造粒，得到所述AES基组合物。
优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机。
更优选地，所述双螺杆挤出机喂料转速为200～350r/min；双螺杆挤出机的各段螺杆温度从加料口到机头的温度分别为一区220～250℃，二区220～240℃，三区210～220℃，四区210～230℃，五区210～230℃，口模温度220～230℃，主机转速100～500r/min，真空度为-0.08～-0.1MPa。
本发明还保护上述AES基组合物在户外电器、家用电器领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明开发了一种耐热性能优、流动性好，且兼具耐化学性能的AES基组合物。通过在AES树脂中，加入一定量的PBT树脂和PLA树脂，协同增强填料、硅烷偶联剂，可以改善AES材料的耐热性能和耐化学性能，且不会对流动性造成严重劣化。本发明的AES基组合物在1.8MPa负荷下的热变形温度≥120℃，耐化学试剂开裂时间≥5000s。
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。
实施例及对比例中的原料均可通过市售得到；
本发明中平行的实施例及对比例均使用相同的抗氧剂和润滑剂。
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1～17
实施例1～17分别提供一种AES基组合物，组分含量见表1，制备方法如下：
按照表1，将AES树脂、PBT树脂、PLA树脂和其他助剂混合，混合温度20～50℃，转速为100～800r/min，混合时间为2～5分钟，混合后加至双螺杆挤出机的主喂料系统，
将增强填料加至双螺杆挤出机的侧喂料系统，将硅烷偶联剂通过溶剂泵经挤出机侧喂料系统的前一节螺筒加至双螺杆挤出机；
经熔融混合、挤出造粒，得到AES基组合物。
其中双螺杆挤出机的长径比为44:1，双螺杆挤出机喂料转速为200～350r/min；双螺杆挤出机的各段螺杆温度从加料口到机头的温度分别为一区220～250℃，二区220～240℃，三区210～220℃，四区210～230℃，五区210～230℃，口模温度220～230℃，主机转速100～500r/min，真空度为-0.08～-0.1MPa。
表1实施例1～17的AES基组合物的组分含量(重量份)
对比例1～5
对比例1～5分别提供一种AES基组合物，组分含量见表2，制备方法与实施例相同，
表2对比例1～5的AES基组合物的组分含量(重量份)
性能测试
对上述实施例和对比例制得的AES基组合物进行性能测试，具体方法如下：
熔体流动速率：按照ASTM D-1238-2010标准进行测试，测试条件为220℃，10kg，测试设备为德国Zwick公司的熔体流动速率测试仪：BMF-003；
将AES基组合物与90℃干燥4h后，使用宁波海天博创注射成型机BS650-Ⅲ制样，注塑温度设定为230-240-240-250℃，注塑为4mm×10mm×80mm的试样，检测热变形温度和耐化学性能，其中：
热变形温度：按照ISO 75-2-2013标准方法进行测试，测试负荷为1.8MPa，测试设备为德国COESFELD公司维卡测试仪；
耐化学性能：测试溶剂为冰醋酸(>99％)，测试夹具为1/4椭圆夹具，椭圆夹具的半长轴为15cm,半短轴为8cm；将试样随夹具形状进行弯曲，并通过螺钉固定于测试夹具上，随后在试样中间处滴加冰醋酸，同时使用秒表记录样条的开裂时间。
实施例1～17的测试结果见表3，对比例1～5的测试结果见表4。
表3实施例1～17的测试结果
根据表3的测试结果，本发明各实施例制得的AES基组合物均具有良好的流动性，熔体流动速率在220℃，10kg条件下≥20g/10min；且具有优异的耐热性能，在1.8MPa负荷下的热变形温度≥120℃，部分实施例的热变形温度可达130℃以上；同时耐化学性能良好，耐冰醋酸开裂时间≥5000s。
根据实施例1～4的测试结果，AES树脂在220℃，10kg负荷下的熔体流动速率为20～35g/10min时，AES基组合物的综合性能更优。由实施例2、实施例7～9，硅烷偶联剂为双氨基硅烷偶联剂时，AES基组合物的热变形温度更高，说明其耐热性能更优。由实施例2、实施例10～12，增强填料为玻璃纤维时AES基组合物具有更优的耐热性能和耐化学性能。
由实施例2、实施例13～15，PBT树脂与PLA树脂的质量比为(1～8)：1时，AES基组合物的热变形温度较高、耐冰醋酸开裂时间较长；PBT树脂与PLA树脂的质量比为(2～5)：1时，AES基组合物的热变形温度更高、耐冰醋酸开裂时间更长。
表4对比例1～5的测试结果
根据表4的测试结果，对比例1～3中缺少PLA树脂、PBT树脂或硅烷偶联剂任一项的情况下，制得的AES基组合物均无法兼具良好的耐热性能和耐化学性能。特别是在缺少PBT树脂的情况下，对比例2制得的AES基组合物的热变形温度仅为88℃，耐冰醋酸的开裂时间仅为30s，其耐热性能和耐化学性能非常差。
由对比例4，MS-NB树脂加至AES树脂中，虽然一定程度上提高了AES的耐热性能，但严重影响了产品流动性，制得的AES基组合物的熔体流动速率仅为1.5g/10min。由对比例5，SMA对AES树脂的耐热性能改善程度有限，对比例5的AES基组合物的热变形温度仅为105℃。
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 (7)

1.一种AES基组合物，其特征在于，包括如下重量份的组分：
AES树脂40～60份，增强填料10～40份，PBT树脂30～55份，PLA树脂5～30份，硅烷偶联剂0.1～1份，其他助剂0～5份；
所述PBT树脂与PLA树脂的质量比为(2～5)：1；所述AES树脂在220℃，10kg负荷下的熔体流动速率为20～35g/10min。
2.根据权利要求1所述AES基组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂为双氨基硅烷偶联剂、单氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂、苯基硅烷偶联剂或长链烷基硅烷偶联剂中一种或几种。
3.根据权利要求1所述AES基组合物，其特征在于，所述增强填料为玻璃纤维、滑石粉、硅灰石、晶须或玻璃微珠中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述AES基组合物，其特征在于，所述增强填料为玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述AES基组合物，其特征在于，所述其他助剂包括0.1～3重量份的润滑剂和/或0.1～3重量份的抗氧剂。
6.权利要求1～5任一项所述AES基组合物的制备方法，包括如下步骤：
将AES树脂、PBT树脂、PLA树脂和其他助剂混合后加至挤出机的主喂料系统，将增强填料加至挤出机的侧喂料系统，将硅烷偶联剂通过溶剂泵经挤出机侧喂料系统的前一节螺筒加至挤出机；
经熔融混合、挤出造粒，得到所述AES基组合物。
7.权利要求1～5任一项所述AES基组合物在户外电器、家用电器领域中的应用。
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