CN115216140A - 一种pa-abs合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PA‑ABS合金材料及其制备方法和应用,其包括以下质量份数的组分:PA6树脂:60份~80份;ABS树脂:15份~26份;相容剂:3份~6份;POE接枝马来酸酐:3份~8份;抗氧剂:0.1份~0.3份;润滑剂:0.1份~0.4份;其中,ABS树脂的固含量为50wt%~70wt%,该PA‑ABS合金材料的制备方法,包括以下步骤:将各种原料按照上述质量份数进行混合,挤出得到PA‑ABS合金材料。本发明是以PA6树脂为主体材料,能在增韧剂、相容剂和ABS树脂用量较少情况下,简单制得相容性较好、强度较高的PA‑ABS合金材料,且该材料的制备方法简单、适合规模化制备。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域,具体涉及一种PA-ABS合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。目前,在复合材料中由于ABS树脂具有良好的强度和韧性,常常会通过加入ABS树脂或提高ABS树脂在复合材料中的含量来提高整体材料的悬臂梁缺口冲击强度。
目前,对于车用的PA-ABS合金材料(即PA6-ABS合金材料,尼龙6-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金材料)不仅要求其要有良好的弯曲和拉伸强度,还对于较高的缺口冲击强度有所要求。为了提高PA-ABS合金材料的缺口冲击强度和相容性,通常采用的是以高抗冲ABS树脂作为主体基材,并通过添加较多相容剂、高强度的矿物等助剂进行共混来制得高强度的PA6-ABS合金材料。但是,由于尼龙6(PA6树脂)和ABS树脂的相容性相对较差,想要在增韧剂、相容剂和高抗冲ABS树脂用量较少的情况下制得缺口冲击强度高的PA-ABS合金材料存在一定的困难。
因此,亟需开发一种相容剂和高抗冲ABS树脂用量少、缺口冲击强度高的PA-ABS合金材料。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种PA-ABS合金材料及其制备方法和应用。
为了实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:
第一方面,本发明提供了一种PA-ABS合金材料,包括以下质量份数的组分:
PA6树脂:60份~80份;
ABS树脂:15份~26份;
相容剂:3份~6份;
POE接枝马来酸酐:3份~8份;
抗氧剂:0.1份~0.3份;
润滑剂:0.1份~0.4份。
优选地,所述ABS树脂选自韩国锦湖的HR-181、中国台湾国乔的60P中的一种。
进一步优选地,所述ABS树脂选自韩国锦湖的HR-181。
优选地,所述PA6树脂为相对粘度2.4~3.0的PA6树脂。
具体地,相对粘度是在室温(25±0.02℃)条件下用玻璃毛细管粘度计测得,具体PA6 树脂的粘度参数请参见相关产品的参数。
进一步优选地,所述PA6树脂由相对粘度为2.4~2.5的PA6树脂和相对粘度为2.8的PA6树脂组成。
优选地,所述相对粘度为2.8的PA6树脂和所述相对粘度为2.4~2.5的PA6树脂的质量比为1:1~1:2。
优选地,所述相对粘度为2.4~2.5的PA6树脂为聚合顺的J2400。
优选地,所述相对粘度为2.8的PA6树脂为新美会达的M32800。
优选地,所述ABS树脂的固含量为50wt%~70wt%。
优选地,所述POE接枝马来酸酐为科艾斯化学的W1。
优选地,所述相容剂为苯乙烯类接枝马来酸酐。
优选地,所述苯乙烯类接枝马来酸酐为佳易容CMG7000、日本电气化学MS-NB中的一种。
进一步优选地,所述苯乙烯类接枝马来酸酐为佳易容CMG7000。
具体地,本发明的PA-ABS合金材料是在采用较少的ABS固含量和以多种粘度PA6树脂为主体树脂的前提下,使用少量(用量低于8wt%~10wt%)POE接枝马来酸酐(即马来酸酐接枝聚烯烃弹性体,又称马来酸酐接枝POE,简称POE-g-MAH)作为增韧剂和少量(用量低于10wt%) 苯乙烯类接枝马来酸酐作为相容剂,能够通过合理选择相关的助剂,能够实现得到一种相容性好、强度高、制备简单的复合材料。
优选地,所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂1076、抗氧剂412S 中的一种或两种。
进一步优选地,所述抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168混合而成。
优选地,所述抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1:0.5~1:1.5。
优选地,所述抗氧剂1010为巴斯夫的Irganox1010,所述抗氧剂168为巴斯夫的Irganox168。
优选地,所述润滑剂为脂肪酰胺类润滑剂、季戊四醇酯类润滑剂中的一种或多种。
进一步优选地,所述润滑剂为季戊四醇酯类润滑剂。
第二方面,本发明提供第一方面所述的PA-ABS合金材料的制备方法,包括以下步骤:
将PA6树脂、ABS树脂、相容剂、POE接枝马来酸酐、抗氧化剂、润滑剂按照第一方面所述质量份数进行混合,挤出得到PA-ABS合金材料。
优选地,所述混合采用的是高速搅拌机。
优选地,所述搅拌的转速为400r/min~600r/min。
优选地,所述搅拌的时间为3min~8min。
优选地,所述挤出采用的是双螺杆挤出机,所述双螺杆挤出机的螺杆转速设置为200r/min~300r/min。
优选地,所述双螺杆挤出机从加料段到喷嘴三段各区温度分别设置为220℃~230℃、 230℃~240℃、230℃~240℃。
优选地,所述PA6树脂进行过干燥处理,所述干燥处理的温度为90℃~130℃。
优选地,所述干燥处理的时间为3h~6h。
进一步优选地,所述干燥处理的时间为4h。
优选地,所述的PA-ABS合金材料的制备方法还包括冷却、造粒、干燥后处理、成型的步骤。
第三方面,本发明还提供了一种如第一方面所述的PA-ABS合金材料在汽车中的应用。
本发明的有益效果是:本发明是以PA6树脂为主体材料,能够在增韧剂、相容剂和ABS 树脂用量较少的情况下制得相容性较好、拉伸强度较高、弯曲强度较高、弯曲模量较高和悬臂梁缺口冲击强度较高的PA-ABS合金材料,且该复合材料的制备方法具有简单、低成本和适合规模化制备的优势。具体为:
1)本发明的PA-ABS合金材料是以PA6树脂为主体材料,并使用3~6质量份相容剂、3~8 质量份POE接枝马来酸酐(增韧剂)、15~26质量份ABS树脂(ABS树脂中的固含量为50wt%~70wt%),且不使用高强度的无机材料(例如,矿物)的情况下,能够具备相容性好的,拉伸强度为46MPa~48MPa、弯曲强度为45MPa~55MPa和悬臂梁缺口冲击强度高达65kJ/m2~85kJ/m2的技术效果;
2)本发明的PA-ABS合金材料的制备方法具有制备简单、成本低,适合规模化制备;
3)由于本发明中的PA-ABS合金材料悬臂梁缺口冲击强度大于60kJ/m2,满足车用材料 (音响面板材料)对于悬臂梁缺口冲击强度的更高。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例1
一种PA-ABS合金材料的其制备方法,包括以下步骤:
1)将34份PA6树脂1(M32800,新美会达,相对粘度为2.8)和39份PA6树脂2(J2400,聚合顺;相对粘度为2.4~2.5)置于120℃下干燥4h,得到干燥后的PA6树脂;
2)将步骤1)所述干燥后的PA6树脂、20份ABS树脂(HR181,韩国锦湖,橡胶组分(丁二烯)的质量分数为60%,即固含量为60%)、4份相容剂(CMG7000,佳易容)、3 份增韧剂(W1,科艾斯,POE接枝马来酸酐)、0.2份抗氧化剂、0.3份脂肪酰胺类润滑剂(季戊四醇硬脂酸酯)一起加入高速搅拌机,调整搅拌机转速至500r/min,搅拌5min,得到混合料;
3)将步骤2)所述混合料加入双螺杆挤出机,经挤出(设置螺杆的转速为220r/min,从加料段到喷嘴三段各区温度为225℃、235℃、235℃)、冷却、造粒,再经120℃干燥,得到PA-ABS合金材料;
其中,步骤2)所述抗氧化剂由巴斯夫的Irganox1010和Irganox168混合而成,且Irganox1010和Irganox168的质量比为1:1。
实施例2~3、对比例1~5提供的PA-ABS合金材料的制备方法均与实施例1相似,它们与实施例1的区别均在于:使用的原料组分含量不同,具体原料组分含量如表1所示。
表1实施例1~4和对比例1~5的PA-ABS合金材料的原料组成表
注:表中的材料均为使用的原料的质量份数,特别需要说明的是ABS树脂的原料为韩国锦湖的HR181,其ABS固含量为68wt%。
需要说明的是,对比例1~5的设置ABS树脂用量比实施例1~4较多的原因在于,在复合材料中ABS树脂的强度较高,是因为为了更好说明实施例1~4能够在较低的ABS树脂用量的情况下也能够具有更高的悬臂梁缺口冲击强度。
性能测试
测试样品:实施例1~4和对比例1~5中的PA-ABS合金材料。
测试方法:将PA-ABS合金材料在120℃下进行干燥,再注塑成型(注塑成型的工艺条件:射嘴温度为235℃,从加料段到喷嘴三段各区温度为225℃、235℃、235℃,保压时间为2~4s,注射压力为40MPa~60MPa),制得标准测试样条,参考ISO 527:2012标准进行拉伸强度测试,参考ISO 178:2019标准进行弯曲模量测试,参考ISO 180:2019标准进行悬臂梁缺口冲击强度测试,测试结果如表2所示。
表2实施例1~5和对比例1~4的PA-ABS合金材料的性能测试数据
由表1和表2可知:从对比例5可以看出,在添加两种不同粘度的PA6树脂、并以PA6树脂为主体材料的情况下,不添加增韧剂,会影响两种PA6树脂、ABS树脂、相容剂三者之间的相容作用,从而导致PA-ABS合金材料的缺口冲击强度较差。从实施例2、对比例1、对比例2可以看出,在以单种PA6树脂为主体材料的情况下,增韧剂的添加会使得PA6树脂、 ABS树脂、相容剂三者之间的相容作用增强,从而使得PA-ABS合金材料不仅能够维持较好的拉伸和弯曲性能,而且具有高于60kJ/m2悬臂梁缺口冲击强度,进而满足更高的材料需求,使其能够用于汽车上的音响面板材料。
进一步分析,通过设置对比例3可以发现,仅仅在对比例1的基础上,进一步向整体配方加入增韧剂,对比例3得到的PA-ABS合金材料的拉伸强度和悬臂梁缺口冲击强度基本没有变化,但弯曲强度和弯曲模量的性能却有明显的降低,不能够满足悬臂梁缺口冲击强度大于60kJ/m2的要求。
通过将实施例1~4和对比例1~5相比,可以说明在采用两种不同粘度的PA6树脂为主体材料、使用较少ABS树脂的情况下,为了不依靠ABS树脂来增强整体PA-ABS合金材料的悬臂梁缺口冲击强度,需要采用本发明的PA-ABS合金材料配方和制备方法,才能使得PA-ABS合金材料在保持一个较好的拉伸强度和弯曲性能的前提下,还具有突出的悬臂梁缺口冲击强度(即悬臂梁缺口冲击强度大于60kJ/m2,甚至还能够达到70kJ/m2~85kJ/m2),从而满足汽车厂商对于音响面板材料要求。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种PA-ABS合金材料,其特征在于,包括以下质量份数的组分:
PA6树脂:60份~80份;
ABS树脂:15份~26份;
相容剂:3份~6份;
POE接枝马来酸酐:3份~8份;
抗氧剂:0.1份~0.3份;
润滑剂:0.1份~0.4份。
2.根据权利要求1所述PA-ABS合金材料,其特征在于:所述PA6树脂为相对粘度2.4~3.0的PA6树脂;ABS树脂的固含量为50wt%~70wt%;相容剂为苯乙烯类接枝马来酸酐。
3.根据权利要求2所述PA-ABS合金材料,其特征在于:所述PA6树脂由相对粘度为2.4~2.5的PA6树脂和相对粘度为2.8的PA6树脂组成。
4.根据权利要求1或2所述PA-ABS合金材料,其特征在于:所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂1076、抗氧剂412S中的一种或两种。
5.根据权利要求1或2所述PA-ABS合金材料,其特征在于:所述润滑剂为脂肪酰胺类润滑剂、季戊四醇酯类润滑剂中的一种或多种。
6.一种如权利要求1至5任一项所述PA-ABS合金材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将PA6树脂、ABS树脂、相容剂、POE接枝马来酸酐、抗氧化剂、润滑剂按照权利要求1中所述质量份数进行混合,挤出得到PA-ABS合金材料。
7.根据权利要求6所述PA-ABS合金材料的制备方法,其特征在于,所述挤出采用的是双螺杆挤出机,所述双螺杆挤出机的螺杆转速设置为200r/min~300r/min。
8.根据权利要求7所述PA-ABS合金材料的制备方法,其特征在于,所述双螺杆挤出机从加料段到喷嘴三段各区温度分别设置为220℃~230℃、230℃~240℃、230℃~240℃。
9.根据权利要求6或7所述PA-ABS合金材料的制备方法,其特征在于,所述PA6树脂进行过干燥处理,所述干燥处理的温度为90℃~130℃。
10.一种如权利要求1至5任一项所述PA-ABS合金材料在汽车中的应用。
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US20080290330A1 (en) * | 2007-05-25 | 2008-11-27 | Mitac Precision Technology (Shunde) Ltd. | Composition of high impact glass firber reinforced flame-retardant engineering plastic and preparation method thereof |
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2022
- 2022-07-20 CN CN202210851686.XA patent/CN115216140B/zh active Active
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