CN115010871B - 一种改性abs树脂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明所公开的一种改性ABS树脂及其制备方法与应用,改性ABS树脂包括以下组分及重量比的原料:2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸或对苯乙烯磺酸钠:二乙烯基苯:引发剂:ABS树脂:有机溶剂的重量比为3~6:0.5~2:0.01~0.05:10~20:30~50。本发明通过引入磺酸基团使得PC/ABS合金材料带负电荷,从而提高材料亲水性,进而在电镀粗化时粗化液更容易浸润表面,使粗化更加容易,从而提高了PC/ABS合金材料电镀效果。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,特别是涉及一种改性ABS树脂及其制备方法与应用。
背景技术
PC/ABS合金材料由于其优异的耐热性、韧性和耐疲劳强度和电镀性能,被广泛应用与汽车内外饰部件上,如内外门拉手、汽车铭牌、车轮壳罩、格栅、装饰条等。随着汽车工业的塑料化和全塑化汽车的出现,电镀塑料的应用日益广泛,其中ABS电镀应用最广,电镀效果最好,广泛应用于汽车、无线电、商用机械、铭牌、卫浴等方面。电镀级PC/ABS合金材料可以采用与ABS相同的电镀工艺,而且PC耐热性好,能在120℃下长期使用,因此电镀级PC/ABS合金材料较普通电镀用ABS的耐热性能提高。
目前市面上电镀级PC/ABS合金制品依靠添加大量ABS和高胶粉以增加橡胶相,或者是添加无机填料来增加刻蚀点,不仅破坏了材料强度等性能,并且在电镀过程中会产生良品率低、电镀后表面有缺陷等问题。
如公开号为:CN103602053B的专利公开了易电镀的电镀PC/ABS合金材料及其制备方法,并具体公开了该电镀PC/ABS合金材料包含以下组分及重量份:PC树脂30~70份,ABS树脂15~65份,PEO树脂5~10份,抗氧剂0.1~1份,润滑剂0.1~1份,该制备方法将PC树脂、ABS树脂、PEO树脂、抗氧化剂和润滑剂混合后,通过双螺杆挤出机进行造粒,制备易电镀PC/ABS合金材料,利用PEO树脂中含有大量羟基,使得PC/ABS表面亲水,使得粗化更加容易,但PEO树脂可以完全溶解于水,在实际粗化过程中需要将粗化液加温到60~72℃,在该温度下加速PEO树脂在制品中溶出,电镀后表面有缺陷,影响制品性能。
目前还有一种通过引入端基化丁腈橡制备PC/ABS合金材料的技术方案,如公开号为:CN108250660B的专利公开一种电镀级PC/ABS合金材料及其制备方法,并具体公开了该电镀级PC/ABS合金材料含有:聚碳酸酯(PC)1070重量份、苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物(ABS)1070重量份、端基化丁腈橡胶2035重量份和任选的添加剂,该制备方法将PC树脂、ABS树脂、端基化丁腈橡胶和任选添加剂混合后经过挤出造粒得到电镀级PC/ABS合金材料,PC/ABS合金材料引入端基化丁腈橡胶提高材料亲水性,有利于粗化,但是,在实际生产过程中,端基化丁腈橡胶为粘稠液体,而添加量又高达20~35重量份,在实际造粒过程中添加难度较大,本质上也属于添加高橡胶含量材料(类似高胶粉),会影响制品性能。
目前还公开了一种技术方案,如,公开号为:CN106633776B的专利公开了一种适合门把手用电镀PC/ABS合金材料及其制备方法,并具体公开了该电镀PC/ABS合金材料包括以下组分及重量份含量的原料:PC树脂30~80,ABS树脂70~20,膨胀石墨5~10,抗氧剂0.1~1,润滑剂0.1~1份,该制备方法将PC树脂、ABS树脂、膨胀石墨、抗氧化剂和润滑剂混合后经过挤出造粒得到适合门把手用电镀PC/ABS合金材料,通过添加无机材料来增加粗化后的刻蚀点,但是这样破坏了合金材料强度等性能。
综上所述,目前的电镀PC/ABS合金材料存在电镀结合力低、良品率低、表面有缺陷等问题,如附图1可见合金产品有鼓包。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种改性ABS树脂及其制备方法与应用,通过改性ABS树脂制备易电镀PC/ABS合金材料,使其具有电镀结合力较高、电镀良品率高、降低表面缺陷的优点。
本发明所设计的一种改性ABS树脂,包括以下组分及重量比的原料:
2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或对苯乙烯磺酸钠:二乙烯基苯:引发剂:ABS树脂:有机溶剂的重量比为3~6:0.5~2:0.01~0.05:10~20:30~50。
本技术方案中,通过引入磺酸基团使得PC/ABS合金材料带负电荷,从而提高材料亲水性,进而在电镀粗化时粗化液更容易浸润表面,使粗化更加容易,从而提高了PC/ABS合金材料电镀效果;磺酸基团分布相对均匀,有利于PC/ABS合金材料制品缩短粗化时间;磺酸基团可以与PC树脂中羟基发生反应,在粗化过程中主要发生在ABS树脂中橡胶组分,减少PC树脂在粗化过程中被刻蚀,有利于维持PC树脂的强度,同时又保证镀层与基体材料的结合强度,降低表面缺陷,提高良品率。
进一步的,在所述改性ABS树脂中丁二烯重量百分比含量较佳为20%~50%;在制备过程中丁二烯能够被强酸腐蚀从而留下孔洞,这些孔洞能够浸入电镀层,有利于提高合金的电镀效果。
更进一步的,所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈;所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
本发明还提供一种改性ABS树脂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或对苯乙烯磺酸钠溶于有机溶剂;
(2)将二乙烯基苯、ABS树脂依次溶于步骤(1)得到的溶液;
(3)待步骤(2)得到的溶液形成透明溶液后加入引发剂,升高温度进行溶液聚合反应;
(4)聚合结束后去除有机溶剂、烘干后即得改性ABS树脂。
进一步的,所述聚合温度为80~90℃,聚合时间为8~16h,步骤4的限定。
本发明还可以提供一种改性ABS树脂的应用,前述的改性ABS树脂用于制备PC/ABS合金材料。
本发明还提供了一种电镀级PC/ABS合金材料,所述PC/ABS合金材料包括以下组分及重量份含量的原料:PC树脂20~60份,ABS树脂20~40份,改性ABS树脂20~40份,抗氧剂0.1~1份,润滑剂0.1~1份。
更进一步的,所述PC树脂、ABS树脂、改性ABS树脂、抗氧剂和润滑剂混合后通过双螺杆挤出造粒,制得电镀级PC/ABS合金材料。
本技术方案中,通过聚合反应使得改性ABS树脂具有互穿网络结构的交联聚苯乙烯磺酸钠或交联聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,为PC/ABS合金材料制品提供亲水性基团,使得PC/ABS合金材料制品带负电荷,有利于PC/ABS合金材料制品的粗化。并且,采用改性的ABS树脂也不会降低合金的物理强度,实现了物理性能不变的情况下的易电镀性提升。
附图说明
图1是本公开背景技术中提及的缺陷产品图,其中部件的鼓包区域以彩笔标注;
图2是本发明的合金1的电镀效果测试图;
图3是本发明的合金3的电镀效果测试图;
图4是本发明的合金8的电镀效果测试图;
图5是本发明各合金的电镀效果的横向对比图,自上而下分别为合金1、3、8。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明,从而对本发明要求保护的范围做出更清楚地限定,下面就本发明的某些具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是,以下仅是本发明构思的某些具体实施方式,仅是本发明的一部分实施例,其中对于相关结构的具体的直接的描述仅是为方便理解本发明,各具体特征并不当然、直接地限定本发明的实施范围。本领域技术人员在本发明构思的指导下所做的常规选择和替换,均应视为在本发明要求保护的范围内。
一种改性ABS树脂的制备方法,包括:
(1)在三口烧瓶中加入有机溶剂,将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或对苯乙烯磺酸钠加入有机溶剂中,通过搅拌溶解;
(2)在步骤(1)溶解后的溶液中加入二乙烯基苯,升高温度到60~65℃,再加入ABS树脂进行搅拌溶解;
(3)待步骤(2)中的溶液形成透明溶液后加入引发剂搅拌溶解,升高温度到80~90℃进行溶液聚合反应,聚合时间为8~16h;
(4)聚合结束后,将聚合物溶液挤出成条后浸泡在水中,去除有机溶剂后进行切料,烘干后即得改性ABS树脂。
对比例1、实施例2-5:
实施例2-5用于考察改性ABS树脂中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(或对苯乙烯磺酸钠)原料的影响,其中改性ABS树脂制备方法与前述步骤相同。
表1不同组分的改性ABS树脂配比
取实施例2-5制备得到的改性ABS树脂分别制备PC/ABS合金材料,编号为合金2-5。取未添加改性ABS树脂的普通PC/ABS合金作为合金1,以作为对比例1。
合金2-5的制备方法为:将PC树脂25份,ABS树脂37份,改性ABS树脂37份,抗氧化剂0.5份,润滑剂0.5份,进行混合后经双螺杆挤出造粒后即得易电镀的PC/ABS合金材料。在75℃下进行充分烘干后,注塑成PC/ABS合金材料制品;注塑中炮筒不同位置的温度分别为240、230、230、220、200、85℃,注射压力为12MPa。合金1制备方法相同但不添加改性ABS树脂。
其中,测试各PC/ABS合金材料的粗化时间、电镀结合力、电镀合格率和ABS合金拉伸强度,具体结果见表2。
表2合金材料性能测试表一
由表2可知,合金3具有优异的电镀结合力和电镀合格率,这是由于改性ABS树脂中的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或对苯乙烯磺酸重量比在本申请范围内,提高材料亲水性,进而在电镀粗化时粗化液更容易浸润表面,使粗化更加容易,从而提高了PC/ABS合金材料的电镀效果。
实施例6-10用于考察ABS树脂中丁二烯含量的影响。
其中,实施例6-10中改性ABS树脂的组分及重量分别为:4g丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或对苯乙烯磺酸、0.5g二乙烯基苯、0.01g引发剂、10gABS树脂、30g有机溶剂,其中改性ABS树脂制备方法与前述步骤相同。
表3不同含量的丁二烯制备的改性ABS树脂
其中,实施例9的ABS树脂中的丁二烯含量为50%,与实施例1-5相同。
取实施例6-10制备得到的改性ABS树脂分别制备PC/ABS合金材料,编号为合金6-10。制备方法:将PC树脂25份,ABS树脂37份,改性ABS树脂37份,抗氧化剂0.5份,润滑剂0.5份,进行混合后经双螺杆挤出造粒后即得易电镀的PC/ABS合金材料,在75℃下进行充分烘干后,注塑成PC/ABS合金材料制品,注塑时炮筒不同位置的温度分别为240、230、230、220、200、85℃,注射压力为12MPa。
其中,测试各PC/ABS合金材料的粗化时间、电镀结合力、电镀合格率和ABS合金拉伸强度,具体结果见表4。
表4合金材料性能测试表二
由表4可知,丁二烯含量越高,合金的电镀性能越好、力学性能越差,合金8具有优异的电镀结合力和电镀合格率,这是由于改性ABS树脂中ABS的丁二烯含量为35%在本申请范围内。
为评估本发明的合金的实际电镀效果,采用十字胶撕的方法测试对应合金的电镀强度。
分别取合金1、合金3和合金8在电镀后的部件产品,先用刀具在其表面上划出交叉的十字形的花刀,形成“X”形的损伤面,再采用相同的3M胶压覆于损伤面处,最后将3M胶从部件表面撕扯,查看3M胶对电镀面的破坏情况。
合金1按上述方法测试后如图2所示,合金3按上述方法测试后如图3所示,合金8按上述方法测试后如图4所示。为便于直观对比,同时减少不同照片的拍照效果影响,将上述三个样品并列排列后同时拍照,如图5所示,其中自上而下分别为合金1、合金3和合金8。
通过图2-5可以看出,本经发明改良的PC/ABS合金在电镀性能上相对于未改良的PC/ABS合金有明显的改进,损伤面处在3M胶的外力撕扯下未被破坏,说明电镀层与合金表面附着力强。
其中,改性ABS树脂中ABS的丁二烯含量占比对电镀性能和材料物理性能的影响不同,经实验确认较佳的丁二烯含量为35wt%,这具有较佳的电镀性能和较强的力学性能。
Claims (8)
1.一种改性ABS树脂,其特征在于,包括以下组分及重量比的原料:
2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或对苯乙烯磺酸钠:二乙烯基苯:引发剂:ABS树脂:有机溶剂的重量比为3~6:0.5~2:0.01~0.05:10~20:30~50;所述ABS树脂中丁二烯的重量百分比含量为20%~50%。
2.根据权利要求1所述的一种改性ABS树脂,其特征在于,所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。
3.根据权利要求1所述的一种改性ABS树脂,其特征在于,所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
4.一种改性ABS树脂的制备方法,改性ABS树脂的原料组成如权利要求1所述,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或对苯乙烯磺酸钠溶于有机溶剂;
(2)将二乙烯基苯、ABS树脂依次溶于步骤(1)得到的溶液;
(3)待步骤(2)得到的溶液形成透明溶液后加入引发剂,升高温度进行溶液聚合反应;
(4)聚合结束后去除有机溶剂,烘干后即得改性ABS树脂。
5.根据权利要求4所述的一种改性ABS树脂的制备方法,其特征在于,所述聚合反应的温度为80~90℃,聚合时间为8~16h。
6.一种改性ABS树脂的应用,其特征在于,包括权利要求1~3任一所述的一种改性ABS树脂,所述改性ABS树脂用于制备电镀级PC/ABS合金材料。
7.一种电镀级PC/ABS合金材料,其特征在于,所述PC/ABS合金材料包括以下组分及重量份含量的原料:PC树脂20~60份,ABS树脂20~40份,改性ABS树脂20~40份,抗氧剂0.1~1份,润滑剂0.1~1份;改性ABS树脂的原料组成如权利要求1所述。
8.根据权利要求7所述的一种电镀级PC/ABS合金材料,其特征在于, PC树脂、ABS树脂、改性ABS树脂、抗氧剂和润滑剂混合后通过双螺杆挤出造粒,制得电镀级PC/ABS合金材料。
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