CN115232459B - 一种抗紫外线pc/abs合金及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗紫外PC/ABS合金，按重量份计，包括以下组分：PC树脂40‑60份；ABS树脂40‑60份；AS树脂3‑8份；羧酸基离聚体10‑15份；抗紫外线剂2‑5份；所述的羧酸基离聚体为乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的25mol%‑90mol%的羧基被金属离子中和。本发明技术方案中，抗紫外线剂倾向于容于外层的羧酸基离聚体中，能够显著提升PC/ABS合金的抗紫外线性能。

Description

一种抗紫外线PC/ABS合金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，特别是涉及一种抗紫外线PC/ABS合金及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯(简称PC树脂，双酚A型PC)是一类主链上兼具柔性碳酸酯基团、刚性苯环基团的高度线性热塑性聚合物材料，这样的分子链结构赋予了PC材料良好的刚性、耐热性以及优异的耐缺口冲击性能。PC与ABS共混可以综合两者的优良性能，PC/ABS合金一方面它的耐热性， 冲击强度和拉伸强度优于ABS，另一方面它的成本和熔体粘度比PC低，加工性能比PC好， 其制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性都大大降低。可用于成型大面积或薄壁长流程制品。广泛应用于机械零件、电器部件、帽盔及生产汽车车身等要求兼有优良抗冲击性和刚性的制品。如汽车内外部件、家电(电视、电话机等)、电脑及周边设备、办公自动化设备外壳、通讯器材等多个领域。
PC/ABS合金为多相体系，而ABS树脂的抗紫外线老化性要远低于PC树脂，因此PC/ABS合金中ABS树脂会先老化而影响合金性能。现有技术中，塑胶材料抗紫外线性能提升主要通过抗紫外线剂的添加来实现。但是，没有一种抗紫外线剂在少量添加下能够改善ABS树脂的抗老化性，因此往往需要过量的添加。这会导致抗紫外线剂的析出以及降低合金的力学性能。
因此，如何在控制抗紫外线剂的添加量下改善PC/ABS合金的抗紫外线性具有极高的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种抗紫外线PC/ABS合金，及其制备方法和应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗紫外线PC/ABS合金，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂 40-60份；
ABS树脂 40-60份；
AS树脂 3-8份；
羧酸基离聚体 10-15份；
抗紫外线剂 2-5份；
所述的羧酸基离聚体为乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的25mol%-90mol%的羧基被金属离子中和。
优选的，所述的羧酸基离聚体为中甲基丙烯酸单元中的30mol%-45.1mol%的羧基被金属离子中和。
所述的金属离子选自钠离子、锌离子、镁离子、钾离子中的至少一种，所述的羧酸基离聚体的熔融指数在0.5-6g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg（按照标准ISO 1133-1-2011测试）。
羧酸基离聚体的制备方法为：按照计算的不同中和度配比，将乙烯-丙烯酸（EAA）、Zn(CH3COO)2·2H2O（或氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁）混和均匀后通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为150-170℃，转速范围是150-350 r/min。
所述的抗紫外线剂选自苯并三唑类抗紫外线剂、受阻胺类抗紫外线剂、二苯甲酮抗紫外线剂、三嗪类抗紫外线剂、癸二酸酯抗紫外线剂中的至少一种。
优选的，由于苯并三唑类抗紫外线剂与羧酸基离聚体的相容性更好，因此能够使更多的抗紫外线剂分布在制件的表面，提升抗紫外线效果。
所述的AS树脂中，AN含量为21-35wt%；优选26-30wt%。AS树脂的作用为提升羧酸基离聚体与ABS树脂的相容性，优选的AS树脂效果更好。
本发明的PC树脂的熔融指数在3-22g/10min之间，测试条件为300℃，1.2kg（按照标准ISO 1133-1-2011测试）；所述的ABS树脂的熔融指数在7-24g/10min之间，测试条件为220℃，10kg（按照标准ISO 1133-1-2011测试）。所述的ABS树脂。
可以选择性的加入一定量的助剂，按重量份计，还包括0-2份助剂；所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂中的至少一种。
抗氧剂可以是亚磷酸酯地抗氧剂，牌号为Sonox168；
润滑剂可以是硬脂酸酯类润滑剂，牌号为PETS-AP。
本发明的抗紫外线PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：将AS树脂、羧酸基离聚体、抗紫外线剂通过双螺杆挤出机挤出造粒得到抗紫外线母粒，螺杆温度范围是180-220℃，，转速150-300转/分；再将PC树脂、ABS树脂、抗紫外线母粒通过双螺杆挤出机挤出造粒得到抗紫外线PC/ABS合金，螺杆温度范围是220-260℃，，转速150-300转/分。
上述方法是先将AS树脂、羧酸基离聚体、抗紫外线剂制备成母粒，使得抗紫外线剂先分布在羧酸基离聚体中，再与PC树脂、ABS树脂熔融共混，提升合金的抗紫外线性能。
本发明的抗紫外线PC/ABS合金的应用，用于制备电子电器外壳，如户外CPE外壳、运动码表、自行车配件、汽车外饰件、便携式锂电池储能配件等需要具有优秀长期抗紫外性的制件，需要在恶劣的高温环境下长期使用。
本发明具有如下有益效果：
为了解决抗紫外线剂在PC/ABS的多相体系中的分散不均匀性，本发明提供了PC/ABS合金：第一、利用了抗紫外线剂为强极性物质，其在羧酸离子基团的羧酸基离聚体中分散性良好的性质，第二、由于羧酸基离聚体与ABS树脂的相容性差，因此添加AS树脂能提高羧酸基离聚体和ABS的相容性使其倾向于ABS树脂的表面，第三、羧酸基离聚体与PC树脂具有一定相容性并且更倾向于分散在PC树脂表面，使得本发明的抗紫外线PC/ABS合金中抗紫外线剂与羧酸基离聚体倾向于分布在PC/ABS合金的表面均匀、高密度的分散，一方面解决了合金不同位置抗紫外线性差异问题，另一方面由于羧酸基离聚体具有更高的耐老化性因此改善了ABS树脂易受紫外线老化的缺陷。
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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明所用原料来源如下：
AS树脂-A：AN含量为30 wt%，牌号Luran DN50，厂家苯领化学；
AS树脂-B：AN含量为26wt%，牌号SAN NF2200 AK，厂家台化；
AS树脂-C：AN含量为21wt%，牌号SAN 310 N TR，厂家韩国锦湖；
AS树脂-D：AN含量为35 wt%，牌号SAN 350 N，厂家韩国锦湖；
羧酸基离聚体A：乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的39.9mol%的羧基被锌金属离子中和，熔融指数在2.1g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg，自制；
羧酸基离聚体B：乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的30mol%的羧基被锌金属离子中和，熔融指数在1.8g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg，自制；
羧酸基离聚体C：乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的45.1mol%的羧基被锌金属离子中和，熔融指数在4.5g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg，自制；
羧酸基离聚体D：乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的26.5mol%的羧基被锌金属离子中和，熔融指数在2.4g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg，自制；
羧酸基离聚体E：乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的77.9mol%的羧基被锌金属离子中和，熔融指数在2.3g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg，自制；
羧酸基离聚体F：乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的89.9mol%的羧基被锌金属离子中和，熔融指数在2.6g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg，自制；
羧酸基离聚体G：乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的45.1mol%的羧基被镁金属离子中和，熔融指数在3.2g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg，自制；
羧酸基离聚体H：乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的45.1mol%的羧基被钠金属离子中和，熔融指数在1.9g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg，自制；
羧酸基离聚体I：乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的45.1mol%的羧基被钾金属离子中和，熔融指数在2.0g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg，自制；
羧酸基离聚体J：乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的20mol%的羧基被锌金属离子中和，熔融指数在3.3g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg，自制；
羧酸基离聚体K：乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的95mol%的羧基被锌金属离子中和，熔融指数在2.2g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg，自制；
抗紫外线剂A：苯并三唑类抗紫外线剂，牌号 RIASORB UV-P；
抗紫外线剂B：苯并三唑类抗紫外线剂，牌号 RIASORB UV-234；
抗紫外线剂C：受阻胺类抗紫外线剂，牌号 RIASORB UV-123；
抗紫外线剂D：二苯甲酮抗紫外线剂，牌号 RIASORB UV-531；
抗紫外线剂E：三嗪类抗紫外线剂，牌号 RIASORB UV-1164；
抗紫外线剂F：癸二酸酯抗紫外线剂，牌号 紫外线吸收剂UV-292。
聚碳酸酯树脂：PC WY-106BR，单体为双酚A(BPA)和碳酸二苯酯 (DPC)，熔融指数6g/10min（300℃、1.2kg），利华益维远化学股份有限公司；
ABS：奇美，ABS PA-757，熔融指数18g/10min（220℃、10kg）；
除实施例1之外抗紫外线PC/ABS合金的制备方法，将AS树脂、羧酸基离聚体、抗紫外线剂通过双螺杆挤出机（螺杆温度设置为210-260℃，转速为250 r/min）挤出造粒得到抗紫外线母粒，再将PC树脂、ABS树脂、抗紫外线母粒通过双螺杆挤出机（螺杆温度设置为210-260℃，转速为250 r/min）挤出造粒得到抗紫外线PC/ABS合金。
实施例1抗紫外线PC/ABS合金的制备方法，将AS树脂、羧酸基离聚体、抗紫外线剂、PC树脂、ABS树脂通过双螺杆挤出机挤出造粒得到抗紫外线PC/ABS合金；其中，螺杆温度设置：温度设置为210-260℃，转速为250 r/min。
各项测试方法：
（1）耐UV测试：采用标准测试板，按照ISO 4892-2 cycle2条件进行测试，1500h照射后测试标板色差。
（2）水煮-耐UV测试：采用标准测试板，将标板放置在70℃水浴锅中水煮160h，然后按照ISO 4892-2 cycle2条件进行测试，1500h照射后测试标板色差。
（3）悬臂梁缺口冲击强度：按照标准GB/T 1843-2008制备样条和测试。
表1：实施例1-7抗紫外线PC/ABS合金各组分含量及测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
PC树脂 50 50 40 60 50 50 50
ABS树脂 50 50 60 40 50 50 50
AS树脂-A 6 6 8 3
AS树脂-B 6
AS树脂-C 6
AS树脂-D 6
羧酸基离聚体A 10 10 12 15 10 10 10
苯并三唑类抗紫外线剂A 2 2 3 5 2 2 2
耐UV测试 4.79 3.43 4.16 3.07 3.74 5.22 4.91
水煮-耐UV测试 5.96 4.64 5.03 3.66 4.91 7.49 7.12
缺口冲击强度kJ/m2 48.5 49.8 42.2 49.1 48.3 41.2 43.9
由实施例1/2可知，先将AS树脂、羧酸基离聚体、抗紫外线剂制备成母粒，能够进一步提升抗紫外线剂在合金表面的分散。
由实施例2/5/6/7可知，优选AS树脂中AN含量为26-30wt%。
表2：实施例8-15抗紫外线PC/ABS合金各组分含量及测试结果
实施例8 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15
PC树脂 50 50 50 50 50 50 50 50
ABS树脂 50 50 50 50 50 50 50 50
AS树脂-A 6 6 6 6 6 6 6 6
羧酸基离聚体B 10
羧酸基离聚体C 10
羧酸基离聚体D 10
羧酸基离聚体E 10
羧酸基离聚体F 10
羧酸基离聚体G 10
羧酸基离聚体H 10
羧酸基离聚体I 10
苯并三唑类抗紫外线剂A 2 2 2 2 2 2 2 2
耐UV测试 4.76 4.54 5.64 5.44 5.67 4.63 4.76 4.64
水煮-耐UV测试 6.33 6.12 8.57 8.49 9.31 6.78 6.97 6.71
缺口冲击强度kJ/m2 45.1 44.2 41.7 39.4 37.8 43.2 36.4 37.6
由实施例2/8-15可知，优选羧酸基离聚体为中甲基丙烯酸单元中的30mol%-45.1mol%的羧基被金属离子中和。
表3：对比例抗紫外线PC/ABS合金各组分含量及测试结果
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7 对比例8
PC树脂 30 70 50 50 50 50 50 50
ABS树脂 70 30 50 50 50 50 50 50
AS树脂-A 6 6 6 6 6 0 2 10
羧酸基离聚体A 10 10 0 5 20 10 10 10
羧酸基离聚体J
羧酸基离聚体K
苯并三唑类抗紫外线剂A 2 2 2 2 2 2 2 2
耐UV测试 6.86 6.56 9.34 7.21 6.79 7.24 7.06 6.73
水煮-耐UV测试 9.77 9.22 13.41 10.47 9.78 12.58 11.23 8.74
缺口冲击强度kJ/m2 35.5 48.4 41.4 44.3 41.4 40.9 43.2 34.2
由对比例1/2可知，当PC与ABS的比例不在本发明范围内时，技术效果不佳。
由对比例3可知，不添加羧酸基离聚体时耐UV性不足，并且耐水煮老化性差。
由对比例4可知，当羧酸基离聚体的含量过低时，抗紫外线剂的分散不好，并且耐水煮老化性不足。
由对比例5可知，当羧酸基离聚体的含量过高，破坏了整体结构，抗紫外线性也低于本发明技术方案。
由对比例6/7可知，当不添加AS树脂或含量过低时，ABS树脂与羧酸基离聚体的相容性较差，导致抗紫外线剂分散不好，并且耐水煮老化性差。
由对比例8可知，当AS树脂含量过高时，会阻碍羧酸基离聚体的分散性，从而技术效果也不足。
续表3：
对比例9 对比例10
PC树脂 50 50
ABS树脂 50 50
AS树脂-A 6 6
羧酸基离聚体A
羧酸基离聚体J 10
羧酸基离聚体K 10
苯并三唑类抗紫外线剂A 2 2
耐UV测试 7.39 6.84
水煮-耐UV测试 9.14 9.32
缺口冲击强度kJ/m2 37.2 29.4
由对比例9/10可知，当羧酸基离聚体的关键参数不在本发明的范围内时，技术效果也较差。

Claims (11)

1.一种抗紫外线PC/ABS合金，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂 40-60份；
ABS树脂 40-60份；
AS树脂 3-8份；
羧酸基离聚体 10-15份；
抗紫外线剂 2-5份；
所述的羧酸基离聚体为乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，甲基丙烯酸单元中的25mol%-90mol%的羧基被金属离子中和。
2.根据权利要求1所述的抗紫外线PC/ABS合金，其特征在于，所述的羧酸基离聚体为中甲基丙烯酸单元中的30mol%-45.1mol%的羧基被金属离子中和。
3.根据权利要求1所述的抗紫外线PC/ABS合金，其特征在于，所述的金属离子选自钠离子、锌离子、镁离子、钾离子中的至少一种，所述的羧酸基离聚体的熔融指数在0.5-6g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg。
4.根据权利要求1所述的抗紫外线PC/ABS合金，其特征在于，所述的抗紫外线剂选自苯并三唑类抗紫外线剂、受阻胺类抗紫外线剂、二苯甲酮抗紫外线剂、三嗪类抗紫外线剂、癸二酸酯抗紫外线剂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的抗紫外线PC/ABS合金，其特征在于，所述的抗紫外线剂选自苯并三唑类抗紫外线剂。
6.根据权利要求1所述的抗紫外线PC/ABS合金，其特征在于，所述的AS树脂中，AN含量为21-35wt%。
7.根据权利要求1所述的抗紫外线PC/ABS合金，其特征在于，所述的AS树脂中，AN含量为26-30wt%。
8.根据权利要求1所述的抗紫外线PC/ABS合金，其特征在于，所述的PC树脂的熔融指数在3-22g/10min之间，测试条件为300℃，1.2kg；所述的ABS树脂的熔融指数在7-24g/10min之间，测试条件为220℃，10kg。
9.根据权利要求1所述的抗紫外线PC/ABS合金，其特征在于，按重量份计，还包括0-2份助剂；所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂中的至少一种。
10.权利要求1所述的抗紫外线PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将AS树脂、羧酸基离聚体、抗紫外线剂通过双螺杆挤出机挤出造粒得到抗紫外线母粒，再将PC树脂、ABS树脂、抗紫外线母粒通过双螺杆挤出机挤出造粒得到抗紫外线PC/ABS合金。
11.权利要求1-9任一项所述抗紫外线PC/ABS合金的应用，其特征在于，用于制备电子电器外壳。
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