CN114989558B - 一种强金属质感免喷涂abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种强金属质感免喷涂ABS复合材料及其制备方法，属于免喷涂强金属质感ABS复合材料技术领域，该强金属质感免喷涂ABS复合材料主要由ABS树脂和强金属质感母粒组成，本发明选用具有耐温、耐化、抗冲、透明的PETG做强金属质感色粉母粒，然后和ABS进行共混，利用PETG的透明来增强强金属质感，同时PETG的高耐温、抗冲不会对复合物的耐温和冲击产生大的影响。同时ABS的高强、高韧性以及高性价比和PETG母粒能更高的提升强金属质感，满足客户的需求；此外，ABS和PETG的相容性不是特别好，可利用PETG的黏度进行调节从而使PETG在注塑过程中迁移到复合物表面，从而提升复合物的光泽和强金属质感。

Description

一种强金属质感免喷涂ABS复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于免喷涂强金属质感ABS复合材料技术领域，涉及一种强金属质感免喷涂ABS复合材料及其制备方法。

背景技术

随着消费者对产品外观品质要求越来越高，汽车内外饰、家用电器等塑料材料的装饰手法越来越丰富，具有的高端质感外观效果在各种制件的使用越来越普及，其中以金属效果的高端质感在汽车内饰中的最为常见。目前主流的金属效果材料是通过喷漆或电镀来达到强金属质感，但喷漆、电镀有预处理、涂装、转运等复杂工序，成本较高；后处理过程污染环境，且易产生“橘皮”、漏镀等缺陷，良品率不高；在制备过程中造成污染和浪费。

免喷涂美学塑料，通过一次成型即可实现外观靓丽的特殊色彩效果，免除了喷涂、丝印等后加工工序，生产效率高、成本低、无环境污染、低能耗、100％可回收利用。具有金属效果的ABS免喷涂树脂材料兼具耐热、高韧性、高质感、低VOC等众多优点，应用在汽车内外饰、家用电器中可以完美解决内饰材料在高质感、低成本及绿色生产等综合要求时面临的尴尬。

然而，目前金属效果的ABS免喷涂树脂的强金属质感依然不能满足消费者对外观的要求，目前市面上最高的免喷涂银色色差L值只能到83左右，而喷漆和电镀可高达87左右，免喷涂的ABS产品仍然难以完全品匹配喷漆和电镀的外观效果；主要原因是ABS是有SAN树脂和ABS橡胶这种海海岛结构组成，两相结构的折光指数不同，导致基材透光差，导致光线在树脂基体中发生折射、散射，导致反光效果变弱；此外，在和铝粉共混的过程中，连续相SAN、分散相ABS胶粉以及铝粉三者的相互作用进一步导致反射光的减弱，造成基体的透光性更差。

PETG是一种透明、非结晶型共聚酯，PETG常用的共聚单体为1,4-环己烷二甲醇全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯。它是由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法缩聚的产物，与PET比较多了1,4-环己烷二甲醇共聚单体，与PCT比多了乙二醇共聚单体，因此，PETG的性能和PET、PCT大不相同。PETG板材具有突出的韧性和高抗冲击强度，其抗冲击强度是改性聚丙烯酸酯类的3～10倍，并具有很宽的加工范围，高的机械强度和优异的柔性，容易印刷并具有环保优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种强金属质感免喷涂ABS复合材料及其制备方法，制备强金属质感更高的免喷涂ABS复合物，提升L值达到喷漆或电镀的效果。

本发明选用具有耐温、耐化、抗冲、透明的PETG做强金属质感色粉母粒，然后和ABS进行共混，利用PETG的透明来增强强金属质感，同时PETG的高耐温、抗冲不会对复合物的耐温和冲击产生大的影响。同时ABS的高强、高韧性以及高性价比和PETG母粒能更高的提升强金属质感，满足客户的需求；此外，ABS和PETG的相容性不是特别好，可利用PETG的黏度进行调节从而使PETG在注塑过程中迁移到复合物表面，从而提升复合物的光泽和强金属质感。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种强金属质感免喷涂ABS复合材料，包括以下重量份数的各组分：

所述强金属质感母粒包括如下重量份数的各组分：

所述的金属质感母粒的制备方法包括如下步骤：

先将铝粉和铝粉表面修饰剂按比例进行预混，然后将预混物、PETG和抗氧剂按照质量比置于螺杆机中，进行熔融挤出，冷却造粒，得到强金属质感母粒。所述PETG树脂的特性黏数为0.25-0.72dL/g；(PETG粘度过低≤0.25dL/g，在和ABS加工过程容易发生分层，导致ABS和PETG发生相分离，复合材料外观变差，韧性降低；粘度大于0.8dL/g，PETG的分子量过高，导致复合材料需要≥260℃进行加工熔融，导致ABS材料部分发生降解，造成复合材料外观变暗发黄，物性劣化严重，故选择0.25-0.72dL/g范围)；所述铝粉表面修饰剂选自饱和脂肪酸。

所述饱和脂肪酸选自辛酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸、花生酸中的一种或几种。

所述铝粉为铝粉为SiO₂包覆铝粉，D50＝20um。铝粉选用表面包覆SiO₂粒径为20um(D50)的银元型铝粉，表面包覆SiO₂的铝粉具有良好的耐化、耐候和亲水性。

所述ABS树脂的重均分子量为80000～200000g/mol，MI熔指220℃*10kg在1-30g/10min；丁二烯橡胶含量为10～30wt％，丁二烯橡胶粒径为0.2～3μm。

所述相容剂选自AS接枝马来酸酐、聚苯乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯酸酯接枝-□接枝马来酸酐、聚丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、AS接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯乙酯三元聚合物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。

作为本发明的一个实施方式，所述的相容剂为AS-g-GMA，其中MAH官能团含量为0.2-1wt％，重均分子量为80000-120000g/mol，改善ABS和PETG的界面相容性。

所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。

作为本发明的一个实施例，所述抗氧剂选自CIBA精化公司的Irganox 1010、Irganox 1076、Irganox B900或Irganox 168的一种或几种。

所述强金属质感免喷涂ABS复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、将ABS、相容剂、润滑剂、抗氧剂按照比例称量，然后一起加入高混机中共混；

步骤2、按照比例称取强金属质感母粒；

步骤3、使用双螺杆进行符合材料的制备工作，其中步骤1的混合物走主喂，步骤2的强金属质感母粒侧喂；控制双螺杆挤出机的温度为230-260℃，螺杆长径比25-45，螺杆转速为400-600转/分。

所述的润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺(EBS 10)。

现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明通过PETG制备强金属质感色粉母粒，选用SiO₂包覆的铝粉，更加提升铝粉的耐化和耐候，饱和脂肪酸和铝粉结合，可以更好地调整铝粉的亲水性，让铝粉一定程度上疏油，达到想表面迁移的效果。

利用PETG和ABS的相容性调整，使PETG强金属质感母粒迁移到复合物表面，呈现更加好的强金属质感，金属效果L值比ABS高4-9。

创新性的使用PETG做强金属质感色粉母粒，PETG具有高光泽、高透明、高耐温、抗冲比PMMA好几倍甚至10倍。此外，PETG价格比ABS略贵，可以更好的控制成本。制备的强金属质感免喷涂复合物有着强金属质感、高耐热、高冲击、高耐化、高光泽等特点，可用在汽车、家电等多个产品使用。

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。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

制备例1-4及对比制备例1-2强金属质感母粒的制备

制备例1-4和对比制备例1-2提供了一种强金属质感母粒，所述强金属质感母粒的组分及用量如表1所示。

表1强金属质感母粒组分及含量

其中：

PETG-1的特性黏数为0.25dL左右；

PETG-2的特性黏数为0.50dL左右；

铝粉为SiO₂包覆铝粉，D50＝20um。

所述强金属质感母粒的制备方法如下：

按照表1配比，先将铝粉和辛酸按比例进行预混，然后将预混物、PETG和抗氧剂按照相应的质量比，置于螺杆机中，控制双螺杆挤出机的温度为每段230℃、230℃、240℃、240℃、240℃、250℃、250℃、260℃，螺杆长径比40，螺杆转速为500转/分挤出冷却造粒，得到的强金属质感母粒。

实施例1-11

实施例1-11提供一种强金属质感免喷涂ABS复合材料及制备方法。所述复合材料的组分及用量如表2所示。

表2

其中，

ABS-1：重均分子量为200000g/mol，MI熔指220℃2102g在5g/10min，橡胶含量均为20％，橡胶粒径为300nm左右。

ABS-2：重均分子量为160000g/mol，MI熔指220℃2102g在15g/10min，橡胶含量均为20％，橡胶粒径为300nm左右。

ABS-3：重均分子量为100000g/mol，MI熔指220℃2102g在30g/10min，橡胶含量均为20％，橡胶粒径为300nm左右。

相溶剂：SAG001重均分子量8万，其中接枝的GMA含量为1％；SMA700为重均分子量8.5万，其中SAN接枝的MAH含量为15％。

实施例1-11所述的一种强金属质感免喷涂ABS复合材料的制备方法如下：

步骤1：将ABS、相容剂、润滑剂、抗氧剂按照表1比例称量，然后一起加入高混机中共混；

步骤2：按照比例称取强金属质感母粒；

使用双螺杆进行符合材料的制备工作，其中步骤1的混合物走主喂，步骤2的强金属质感母粒侧喂；控制双螺杆挤出机的温度为230、230、240、240、240、250、250、260℃，螺杆长径比40，螺杆转速为500转/分。

对比例1

本对比例1与实施例4的区别在于，将制备例1制备的强金属质感母粒中的辛酸替换不饱和酸油酸，(即采用对比制备例1制备的金属质感母粒)。

对比例2

本对比例2与实施例4的区别在于，将制备例1制备的强金属质感母粒中SiO2包覆的铝粉换成未进行SiO₂包覆的铝粉(即采用对比制备例2备的金属质感母粒)。

对比例3

本对比例3与实施例1的区别在于，不添加相容剂。

对比例4

本对比例4与实施例1的区别在于，相容剂添加量为1％。

对比例5

本对比例与实施例1的区别在于，相容剂添加量为5％。

对比例6

本对比例与实施例1的区别在于，将强金属质感母粒替换为SiO₂包覆铝粉。

对比例7

本对比例与实施例1的区别在于，将强金属质感母粒替换为未进行SiO₂包覆的铝粉。

对比例6-7所述的一种强金属质感免喷涂ABS复合材料的制备方法如下：

步骤1：将ABS、相容剂、润滑剂、抗氧剂按照表3比例称量，然后一起加入高混机中共混；

步骤2：按照比例称量相应比例的强金属质感铝粉，

使用双螺杆进行符合材料的制备工作，其中步骤1的混合物走主喂，步骤2的强金属质感铝粉走侧喂；控制双螺杆挤出机的温度为230、230、240、240、240、250、250、260℃，螺杆长径比40，螺杆转速为500转/分。

效果测试

将上述实施例1～11和对比例1～7制备的一种强金属质感免喷涂ABS复合材料进行拉伸强度、弯曲模量、冲击强度和L值性能对比试验，具体方法为:

按照ASTM D638进行拉伸试验，测试条件为50mm/min；

按照ASTM D790进行弯曲试验，测试条件为3mm/min。

注塑样板测试L值观察强金属质感，测试结果见表4。

表4物理性能对比

表4中可看到实施例中1、2、3、4对比，发现随着铝粉含量的增加，弯曲模量逐渐上升，缺口冲击强度逐渐下降，主要是因为铝粉有一定的长径比，铝粉在整个复合体系中呈现刚性，并通过自身对外力的传到作用从而提高整个体系的刚性强度。同时铝粉也在体系成为应力集中点，造成冲击强度下降。L值随着铝粉的添加量上升而提升，原因是铝粉含量越多，铝粉就会不断向材料的表面迁移，并在注塑过程中形成紧密的肩并肩的平行排列，像一面面镜子提升材料的L值。其中实施例4中，低粘度的PETG母粒优先分布于注塑件表面，L值最高。

实施例中1、4和对比例中3-5对比，表明相容剂的添加提升了PETG母粒和ABS基体的界面相容性，在不添加相容剂的时候，复合物由于相容问题造成外观强金属质感差，同时复合物的冲击性能降低。随着相容剂的提升，整个材料体系PETG母粒和ABS基体的相容性过好，导致PETG母粒无法有效地迁移到表面，造成材料的强金属质感降低。实施例中4和对比例5相比，PETG母粒方案明显比ABS+铝粉方案质感更强，更加接近喷漆和电镀效果。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种强金属质感免喷涂ABS复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：

ABS树脂60～95份

强金属质感母粒5～20份

相容剂1～5份

抗氧剂0.1～1份

润滑剂0.5～3份；

所述强金属质感母粒包括如下重量份数的各组分：

铝粉20-30份

PETG75～80份

铝粉表面修饰剂2～5份

抗氧剂0.1～1份；

所述的金属质感母粒的制备方法包括如下步骤：

先将铝粉和铝粉表面修饰剂按比例进行预混，然后将预混物、PETG和抗氧剂按照质量比置于螺杆机中，进行熔融挤出，冷却造粒，得到强金属质感母粒；

所述PETG树脂的特性黏数为0.25-0.72dL/g；所述铝粉表面修饰剂选自饱和脂肪酸；

所述ABS树脂的重均分子量为80000～200000g/mol，MI熔指 220℃*10kg 在1-30g/10min；丁二烯橡胶含量为10～30wt%，丁二烯橡胶粒径为0.2～3µm。

2.根据权利要求1所述的强金属质感免喷涂ABS复合材料，其特征在于，所述饱和脂肪酸选自辛酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸、花生酸中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的强金属质感免喷涂ABS复合材料，其特征在于，所述铝粉为铝粉为SiO₂包覆铝粉，D50=20um。

4.根据权利要求1所述的强金属质感免喷涂ABS复合材料，其特征在于，所述相容剂选自AS接枝马来酸酐、聚苯乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯酸酯接枝-接枝马来酸酐、聚丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、AS接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯乙酯三元聚合物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的强金属质感免喷涂ABS复合材料，其特征在于，所述的润滑剂选自硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。

6.如权利要求1~5中任一项所述的强金属质感免喷涂ABS复合材料的制备方法，其特征，包括如下步骤：

步骤1、将ABS、相容剂、润滑剂、抗氧剂按照比例称量，然后一起加入高混机中共混；

步骤2、按照比例称取强金属质感母粒；

步骤3、使用双螺杆进行符合材料的制备工作，其中步骤1的混合物走主喂，步骤2的强金属质感母粒侧喂；控制双螺杆挤出机的温度为230-260℃，螺杆长径比25-45，螺杆转速为400-600转/分。