CN115403921B - 一种耐溶剂高模量pa/abs合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐溶剂高模量PA/ABS合金材料及其制备方法和应用。该合金材料组分按照重量份数包括：PA树脂32‑60份；ABS高胶粉20‑30份；ABS树脂10‑20份；相容剂3‑10份；耐溶剂助剂3‑10份；环氧树脂0.5‑1.5份。该合金材料具有较好的耐溶剂性和弯曲模量。

Description

一种耐溶剂高模量PA/ABS合金材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于工程塑料技术领域，特别涉及一种耐溶剂高模量PA/ABS合金材料及其制备方法和应用。

背景技术

尼龙(PA)作为一种结晶性的工程塑料，分子间存在极强的氢键作用，具有优异的综合力学性能、耐磨性能、耐溶剂及化学品性能等优点，广泛应用于汽车、电子电器、机械、仪器仪表等领域；但是，PA也存在吸水率高、干态和低温时的冲击强度低、尺寸稳定性差等缺点，极大地限制了其应用领域的拓宽。

ABS树脂全称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂，具有较好的抗冲击性、吸水率较低、尺寸稳定性较好等优点。利用ABS树脂对PA进行共混改性，可以提高PA树脂的冲击强度，同时也可以减小PA的吸水性，解决尺寸不稳定的问题，得到一种具有优良综合性能的合金材料。但是，PA和ABS在结晶、分子极性方面差异较大，导致两者相容性差；要获得前述理想的合金材料，必须采用增容技术。

ABS高胶粉是PA/ABS合金常用的一种选择，相关研究主要围绕PA和ABS高胶粉的相容性及韧性、刚性、耐热性等的提升，例如中国专利CN 107778855A公开了一种高冲击强度高耐热PA/ABS树脂组合物及其制备方法，使用马来酰亚胺(NPMI)-苯乙烯(St)-马来酸酐(MAH)共聚物作为PA和ABS橡胶的相容剂(耐热剂)，得到热变形温度高达170℃的高抗冲合金。尽管人们做了许多工作，且取得不少成果，使得PA/ABS合金的用途及使用范围不断得以扩大，但关于PA/ABS合金喷涂耐溶剂方面的报道较少。

PA/ABS经注塑加工后，可用于作汽车、摩托车、家用电器等的外观覆盖件。随着技术的发展，薄壁化注塑已开始有较多的应用。该技术虽然具有可以减轻产品重量，节约能耗、减少碳排放等优点，但对材料模量(刚性)提出了较高要求，高模量有利于大长度或大面积的制件抵抗自身变形；另外部分外观覆盖件是需要喷涂处理的，喷涂用溶剂具有较强的极性，会渗透到薄壁制件中，破坏合金材料中的ABS橡胶相，导致喷涂后的抗冲击性能有较大幅度降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐溶剂高模量PA/ABS合金材料及其制备方法和应用，以克服现有技术中PA/ABS合金材料耐溶剂性和模量不佳的缺陷。

本发明提供一种耐溶剂高模量PA/ABS合金材料，所述合金材料组分按照重量份数包括：

所述相容剂为丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸聚合物；

所述耐溶剂助剂为Surlyn树脂。

优选地，所述合金材料组分按照重量份数包括：

优选地，所述Surlyn树脂是以乙烯-甲基丙烯酸为基体的离子聚合物，其中离子为Na⁺、Zn²⁺、Mg²⁺或Li⁺。

优选地，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂，脂肪族缩水甘油醚环氧树脂中的一种或几种。

优选地，所述环氧树脂环氧当量为700-900g/mol。环氧当量的测试标准为GB/T4612-2008。

优选地，所述PA/ABS合金材料还包括其他助剂0-1份。

优选地，所述其他助剂包括抗氧剂和/或润滑剂。

优选地，所述抗氧剂重量份数为0.1-0.5份。

优选地，所述抗氧剂包括受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代醚类抗氧剂中的一种或几种。

优选地，所述润滑剂重量份数为0.2-0.5份。

优选地，所述润滑剂包括硬脂酸盐、改性乙撑双脂肪酸酰胺、超支化聚酯、脂肪族脂肪酸酯、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。

本发明还提供一种耐溶剂高模量PA/ABS合金材料的制备方法，包括：

将各组分混合，将得到的混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒，得到耐溶剂高模量PA/ABS合金材料。

优选地，所述混合转速为100～300r/min，混合时间为10～30min。

优选地，所述熔融挤出温度为160-250℃；双螺杆挤出机主机螺杆转速为250-350r/min。

本发明还提供一种耐溶剂高模量PA/ABS合金材料在汽车、摩托车或家用电器中的应用，例如用于汽车外饰件、燃油摩托车外饰件、挡泥板或家电装饰件。

本发明组分Surlyn树脂和相容剂中都含有甲基丙烯酸成分，两者有很好的相容性，Surlyn树脂可以与相容剂结合包覆在ABS相周围，阻隔溶剂向ABS内部渗透，使得合金材料耐溶剂性明显改善。

本发明添加的环氧树脂的环氧基可以与PA树脂发生交联反应，形成网络结构分子链，使得材料的弯曲模量提高。并且，该网络结构分子链分布在材料基体中可以起到阻隔溶剂渗透的作用，从而使得材料的耐溶剂性有一定改善。由于Surlyn树脂所含的极性官能团可以促进环氧树脂和PA树脂发生交联反应，使得Surlyn树脂组分周围的空间网络结构的交联点密度增加，起到提高阻隔溶剂效果的作用，材料的耐溶剂性进一步改善。交联点密度的增加也使得合金材料保持较高的弯曲模量。

有益效果

本发明Surlyn树脂和相容剂的复配，可以明显改善材料的耐溶剂性。并且Surlyn树脂和环氧树脂之间具有协同作用，可以提高材料的耐溶剂性和弯曲模量。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

试剂来源：

PA树脂：PA6 HY2800A，海阳化纤集团；

ABS高胶粉：ABS HR181，锦湖石油化工株式会社；

ABS树脂：ABS DG-417，天津大沽化工股份有限公司；

相容剂1：丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸聚合物，S601N，日本UGM株式会社；

相容剂2：苯乙烯-N-苯基马来酸酰亚胺-马来酸酐共聚物，MS-NB，日本电器化学；

耐溶剂助剂：Surlyn树脂，Surlyn9910，美国杜邦公司；

乙烯丙烯酸酯共聚物：ELVALOY 4170，美国杜邦公司；

环氧树脂1：双酚A型环氧树脂，环氧当量为762g/mol，牌号0194，南通星辰合成材料有限公司；

环氧树脂2：双酚A型环氧树脂，环氧当量为870g/mol，牌号CYD-014U，巴陵石化；

环氧树脂3：双酚A型环氧树脂，环氧当量为475g/mol，牌号0191，南通星辰合成材料有限公司；

环氧树脂4：双酚A型环氧树脂，环氧当量为1750g/mol，牌号0197，南通星辰合成材料有限公司；

抗氧剂：受阻胺抗氧剂IRGANOX 1098和亚磷酸酯抗氧剂Revonox 608按重量比1:1.5的混合物，市售；

润滑剂：硬脂酸盐TR044W，市售；

如未特别说明，本发明平行的实施例和对比例中的某一组分(例如抗氧剂、润滑剂)均为相同的市售产品。

PA/ABS合金材料的制备方法：按照表1、表2配比，将各组分投入到高混机，以转速300r/min，混合30min；然后将得到的混合物加入双螺杆挤出机中，经挤出、冷却并切粒得到PA/ABS合金材料，其中，双螺杆挤出机的第一温区到第十温区的温度(℃)依次为160、250、250、240、210、210、210、210、220、230，机头230℃；主机螺杆转速为300r/min。

性能测试：

(1)弯曲模量：按照ISO 178-2019标准测试，跨距为64mm，测试速度为2mm/min；

(2)耐溶剂性：

C1：参考汽车油漆中溶剂的成分，使用丙酮/乙酸乙酯质量比为1：1的混合溶剂，作为评价PA/ABS合金材料的耐溶剂性；

C2：将缺口冲击试样在室温下自然放置24h后，取一部分浸入C1中混合溶剂中30min。然后，取出试样拭去表面残余溶剂，室温下自然放置一小时后测试悬臂梁缺口冲击强度；悬臂梁缺口冲击强度按照ISO 180-2019标准进行测试，缺口冲击试样为国标A型，深2mm；

C3：按照C2中测试标准测试室温下自然放置24h、未经溶剂浸泡的缺口冲击试样的悬臂梁缺口冲击强度；

C4：计算经溶剂浸泡后的悬臂梁缺口冲击强度保持率，该保持率＝经溶剂浸泡的缺口冲击试样的悬臂梁缺口冲击强度/未经溶剂浸泡的缺口冲击试样的悬臂梁缺口冲击强度×100％。

表1实施例1-9配比(重量份数)

表2对比例配比(重量份数)

由表1-2可知，对比例1不添加相容剂，其材料的耐溶剂性明显低于实施例1。对比例2采用其他相容剂，其材料的耐溶剂性明显低于实施例1。对比例3不添加环氧树脂，其材料的耐溶剂性和弯曲模量明显低于实施例1。对比例4不添加surlyn树脂，其材料的耐溶剂性和弯曲模量明显低于实施例1。对比例5添加乙烯丙烯酸酯共聚物，其材料的耐溶剂性和弯曲模量明显低于实施例1。由此可见，本发明Surlyn树脂和相容剂的复配，可以明显改善材料的耐溶剂性，并且Surlyn树脂和环氧树脂之间具有协同作用，可以提高材料的耐溶剂性和弯曲模量。

Claims (9)

1.一种耐溶剂高模量PA/ABS合金材料，其特征在于，所述合金材料组分按照重量份数包括：

所述相容剂为丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸聚合物；

所述耐溶剂助剂为Surlyn树脂；所述环氧树脂环氧当量为700-900g/mol。

2.根据权利要求1所述的PA/ABS合金材料，其特征在于，所述合金材料组分按照重量份数包括：

3.根据权利要求1所述的PA/ABS合金材料，其特征在于，所述Surlyn树脂是以乙烯-甲基丙烯酸为基体的离子聚合物，其中离子为Na⁺、Zn²⁺、Mg²⁺或Li⁺。

4.根据权利要求1所述的PA/ABS合金材料，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂，脂肪族缩水甘油醚环氧树脂中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的PA/ABS合金材料，其特征在于，所述PA/ABS合金材料还包括其他助剂0-1份。

6.根据权利要求5所述的PA/ABS合金材料，其特征在于，所述其他助剂包括抗氧剂和/或润滑剂。

7.一种如权利要求1-6任一所述PA/ABS合金材料的制备方法，包括：

将各组分混合，将得到的混合物通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒，得到耐溶剂高模量PA/ABS合金材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出温度为160-250℃。

9.一种如权利要求1-6任一所述PA/ABS合金材料在汽车、摩托车或家用电器中的应用。