CN115010871B - 一种改性abs树脂及其制备方法与应用 - Google Patents

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

一种改性ABS树脂及其制备方法与应用

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。

Images