CN115651372A - 一种用于进气格栅的高耐候材料、制备方法及进气格栅 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种用于进气格栅的高耐候材料、制备方法及进气格栅，属于高分子材料技术领域。一种用于进气格栅的高耐候材料，以重量份数计，原料包括：聚对苯二甲酸丁二醇酯：20‑40份，聚碳酸酯：20‑35份，短波纤维：20‑30份，增韧剂：0.2‑0.5份，酯交换抑制剂：0.2‑0.5份；复合紫外吸收剂：0.2‑1.0份。其能够有效解决现有的PC/PBT体系耐候性差的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种用于进气格栅的高耐候材料、制备方法及进气格栅。
背景技术
汽车电气件作为汽车电器系统的核心部件，不管是产品的结构设计，还是产品的使用环境，都对其成型的材料有着非常高的要求。不仅要求产品尺寸稳定性和刚性高，对产品也有一定的韧性要求。另外，由于电气件产品长期在室外环境下使用，因此还必须具有密封防水性能和耐老化性能。
传统的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料拥有良好的耐化学性、机械强度高、电绝缘性高、热稳定性好，但缺口冲击强度低、产品收缩率较大，尺寸稳定性差；PC材料拥有冲击强度高、耐热、产品尺寸稳定性好，但对缺口敏感，易应力开裂，流动性差。将PC与PBT简单熔融共混制得的PC/PBT体系,其界面黏结不良,会存在其力学强度不高，低温和室温冲击强度低的问题，注塑成型的产品无法满足汽车电气件长期耐候性的要求。
发明内容
本申请的目的在于提供一种用于进气格栅的高耐候材料，以解决现有的PC/PBT体系耐候性差的技术问题。
本发明实施例提供了一种用于进气格栅的高耐候材料，以重量份数计，原料包括：
聚对苯二甲酸丁二醇酯：20-40份，聚碳酸酯：20-35份，短波纤维：20-30份，增韧剂：0.2-0.5份，酯交换抑制剂：0.2-0.5份；复合紫外吸收剂：0.2-1.0份。
可选的，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.28-1.33；250℃、2.16kg的条件下，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量熔融指数为70-85g/10min。
可选的，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.32；250℃、2.16kg的条件下，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量熔融指数为80g/10min。
可选的，所述聚碳酸酯的相对密度为1.12-1.20；300℃、1.2kg的条件下，所述聚碳酸酯的质量熔融指数为15-20g/10min。
可选的，所述聚碳酸酯的相对密度为1.18；300℃、1.2kg的条件下，所述聚碳酸酯的质量熔融指数为20g/10min。
可选的，所述增韧剂为GMA类增韧剂。
可选的，所述酯交换抑制剂包括磷酸二氢钠、无水磷酸二氢钠、磷酸二氢二钠及无水磷酸二氢二钠中的任意一种。
可选的，所述复合紫外吸收剂为羟苯基苯并三唑类紫外吸收剂和苯亚甲基丙二酸酯型紫外吸收剂的组合物。
基于相同的技术构思，本发明实施例提供了一种上述任意一种用于进气格栅的高耐候材料的制备方法，包括如下步骤：
于100-120℃的条件下，将所述聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯干燥4-6h并混合，得到第一混合物；
于所述第一混合物中加入白矿物油100-120mL，混合60-120s，得到第二混合物；
于所述第二混合物中加入短波纤维、增韧剂、酯交换抑制剂及复合紫外吸收剂，混合60-120s，得到第三混合物；
将所述第三混合物经加热熔融和造粒，得到所述用于进气格栅的高耐候材料；
其中：所述造粒的温度为230-250℃。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种进气格栅，所述进气格栅的至少部分结构件采用上述任意一种用于进气格栅的高耐候材料制得。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的用于进气格栅的高耐候材料，通过增韧剂壳结构中的聚甲基丙烯酸甲酯能起到桥梁作用，减小两相之间的界面张力，增强界面作用力，使PC能够更加均匀地分散在PBT基材中。增韧剂对PBT/PC体系的相容性起到了明显的改善作用。使用羟苯基苯并三唑类紫外吸收剂和苯亚甲基丙二酸酯型紫外吸收剂进行了复配，形成了协同作用，吸收高能量的紫外线，起到物理屏障作用，并通过能量转换的将吸收的能量以热能或无害的低辐射释放出来或消耗掉，阻止高能量的紫外线引起高聚物发生光氧化分解，进而破坏材料的结构和性能，从而有效了提高材料的耐候性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。例如，室温可以是指10～35℃区间内的温度。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种用于进气格栅的高耐候材料，以重量份数计，原料包括：
聚对苯二甲酸丁二醇酯：20-40份，聚碳酸酯：20-35份，短波纤维：20-30份，增韧剂：0.2-0.5份，酯交换抑制剂：0.2-0.5份；复合紫外吸收剂：0.2-1.0份。
具体而言：
短玻纤维的作用为：短纤长度精度高，纤维量高，单丝直径一致，纤维在分散之前保持段状有很好的流动性，不产生静电，耐温度高，在产品中的拉力是一致的，能形成三维立体网状结构，从而使产品有很好的任性和抗张姓，冲击强度高。
增韧剂的作用为：减小两相之间的界面张力，增强界面作用力，使PC能够更加均匀地分散在PBT基材中，改善对PBT/PC体系的相容性。
酯交换抑制剂的作用为：减弱聚酯中残余催化剂的活性，并防止聚酯分子量的减小，有效防止聚酯合金中发生酯交换反应。
复合紫外吸收剂的作用为：解决单一紫外线吸收剂由于抗紫外途径单一，整体效果不佳的问题，通过紫外吸收剂的复配形成协同作用。
控制原料比例的原因在于：在此比例下，复合材料表现出最佳的力学性能和耐候性能。
作为一种可选的实施方式，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.28-1.33；250℃、2.16kg的条件下，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量熔融指数为70-85g/10min。
控制聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度的原因在于：合适密度的原料树脂更易于加工成型。
控制聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量熔融指数的原因在于：树脂的流动性好，易于加工。
优选地，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.32；250℃、2.16kg的条件下，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量熔融指数为80g/10min。
作为一种可选的实施方式，所述聚碳酸酯的相对密度为1.12-1.20；300℃、1.2kg的条件下，所述聚碳酸酯的质量熔融指数为15-20g/10min。
控制聚碳酸酯的相对密度的原因在于：合适密度的原料树脂更易于加工成型。
控制聚碳酸酯的质量熔融指数的原因在于：树脂的流动性好，易于加工。
优选地，所述聚碳酸酯的相对密度为1.18；300℃、1.2kg的条件下，所述聚碳酸酯的质量熔融指数为20g/10min。
作为一种可选的实施方式，所述增韧剂为GMA类增韧剂。
控制增韧剂种类的原因在于：GMA类增韧剂的分子链上含有能与基体树脂反应的活性基团，它能形成网络结构，增加一部分柔性链，另外核结构中含有的橡胶微粒，在受到冲击作用时，在其周围能够引发银纹和剪切带，消耗大量的冲击能。该GMA类增韧剂对于改善PBT/PC体系的相容性发挥了重要作用。
作为一种可选的实施方式，所述酯交换抑制剂包括磷酸二氢钠、无水磷酸二氢钠、磷酸二氢二钠及无水磷酸二氢二钠中的任意一种。
选取上述类别的酯交换抑制剂的原因在于：价格低廉，抑制聚酯合金中发生酯交换反应的效果好。
作为一种可选的实施方式，所述复合紫外吸收剂为羟苯基苯并三唑类紫外吸收剂和苯亚甲基丙二酸酯型紫外吸收剂的组合物。
选取上述类别的复合紫外吸收剂的原因在于：紫外线吸收剂通过吸收紫外光、耗散光能用机理，形成了协同作用，能有效提高材料的耐候性能。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了上述任意一种用于进气格栅的高耐候材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、于100-120℃的条件下，将所述聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯干燥4-6h并混合，得到第一混合物；
S2、于所述第一混合物中加入白矿物油100-120mL，混合60-120s，得到第二混合物；
S3、于所述第二混合物中加入短波纤维、增韧剂、酯交换抑制剂及复合紫外吸收剂，混合60-120s，得到第三混合物；
S4、将所述第三混合物经加热熔融和造粒，得到所述用于进气格栅的高耐候材料。
采用分步混合的原因在于：使得树脂、短玻纤维及各种助剂混合均匀，更好地发挥各组分的作用。
作为一种可选的实施方式，所述造粒的温度为230-250℃。
控制造粒温度的原因在于：一是PBT树脂的熔点为220-225℃，230-250是其比较理想的加工温度范围。低了树脂不熔或者只有部分熔融，高了紫外吸收剂可能会发生部分降解。
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种进气格栅，所述进气格栅的至少部分结构件采用上述任意一种用于进气格栅的高耐候材料制得。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请进行详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种用于进气格栅的高耐候材料，以重量份计，原料包括：
聚对苯二甲酸丁二醇酯：48份，聚碳酸酯：30份，短波纤维：20份，GMA增韧剂：0.5份，酯交换抑制剂：0.5份，复合紫外吸收剂：1.0份；
其中：复合紫外吸收剂包括0.5份羟苯基苯并三唑类紫外吸收剂和0.5份苯亚甲基丙二酸酯型紫外吸收剂。
本实施例还提供了一种上述用于进气格栅的高耐候材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、于100℃的条件下，将所述聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯干燥4h并混合，得到第一混合物。
S2、于所述第一混合物中加入白矿物油100mL，混合60s，得到第二混合物。
S3、于所述第二混合物中加入短波纤维、增韧剂、酯交换抑制剂及复合紫外吸收剂，混合120s，得到第三混合物。
S4、将所述第三混合物经加热熔融和造粒，得到所述用于进气格栅的高耐候材料。
其中：造粒通过同向双螺杆挤出机实施，造粒温度为235℃。
实施例2
本实施例提供了一种用于进气格栅的高耐候材料，以重量份计，原料包括：
聚对苯二甲酸丁二醇酯：39份，聚碳酸酯：39份，短波纤维：20份，GMA增韧剂：0.5份，酯交换抑制剂：0.5份，复合紫外吸收剂：1.0份；
其中：复合紫外吸收剂包括0.6份羟苯基苯并三唑类紫外吸收剂和0.4份苯亚甲基丙二酸酯型紫外吸收剂。
本实施例还提供了一种上述用于进气格栅的高耐候材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、于110℃的条件下，将所述聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯干燥4h并混合，得到第一混合物。
S2、于所述第一混合物中加入白矿物油100mL，混合60s，得到第二混合物。
S3、于所述第二混合物中加入短波纤维、增韧剂、酯交换抑制剂及复合紫外吸收剂，混合120s，得到第三混合物。
S4、将所述第三混合物经加热熔融和造粒，得到所述用于进气格栅的高耐候材料。
其中：造粒通过同向双螺杆挤出机实施，造粒温度为240℃。
实施例3
本实施例提供了一种用于进气格栅的高耐候材料，以重量份计，原料包括：
聚对苯二甲酸丁二醇酯：32份，聚碳酸酯：46份，短波纤维：20份，GMA增韧剂：0.5份，酯交换抑制剂：0.5份，复合紫外吸收剂：1.0份；
其中：复合紫外吸收剂包括0.4份羟苯基苯并三唑类紫外吸收剂和0.6份苯亚甲基丙二酸酯型紫外吸收剂。
本实施例还提供了一种上述用于进气格栅的高耐候材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、于120℃的条件下，将所述聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯干燥4h并混合，得到第一混合物。
S2、于所述第一混合物中加入白矿物油100mL，混合60s，得到第二混合物。
S3、于所述第二混合物中加入短波纤维、增韧剂、酯交换抑制剂及复合紫外吸收剂，混合120s，得到第三混合物。
S4、将所述第三混合物经加热熔融和造粒，得到所述用于进气格栅的高耐候材料。
其中：造粒通过同向双螺杆挤出机实施，造粒温度为240℃。
对比例1
一种用于进气格栅的高耐候材料，与实施例1的区别仅在于：以重量份计，原料包括：
聚对苯二甲酸丁二醇酯：39.5份，聚碳酸酯：39.5份，短波纤维：20份，GMA增韧剂：0.5份，酯交换抑制剂：0.5份。
对比例2
一种用于进气格栅的高耐候材料，与实施例1的区别仅在于：以重量份计，原料包括：
聚对苯二甲酸丁二醇酯：39份，聚碳酸酯：39份，短波纤维：20份，GMA增韧剂：0.5份，酯交换抑制剂：0.5份，羟苯基苯并三唑类紫外吸收剂：1.0份。
对比例3
一种用于进气格栅的高耐候材料，与实施例1的区别仅在于：以重量份计，原料包括：聚对苯二甲酸丁二醇酯：39份，聚碳酸酯：39份，短波纤维：20份，GMA增韧剂：0.5份，酯交换抑制剂：0.5份，苯亚甲基丙二酸酯型紫外吸收剂：1.0份。
实验例
对实施例1-3和对比例1-3提供的用于进气格栅的高耐候材料进行性能检测，具体结果见下表。
测试内容：通过模具注塑成标准样条，拉伸强度按ISO 527-2：2012测试，拉伸速率50mm/mim；弯曲强度按ISO 178：2019测试，简支梁缺口冲击强度按ISO 179：2010测试；熔体质量流动速率(MFR)按ISO 1133-1：2011测试，温度和负荷按250℃，2.16kg测试；热变形温度按ISO 75-2：2013测试，压力按0.45MPa测试；耐老化性能按GB/T 16422.2—2014测试，循环序号1，滤镜B/B，测试总能量1 260kJ，测试总时间687h。。
从上表的性能对比测试可以看出，与对比例1-3相比，本发明实施例1-3制得的用于进气格栅的高耐候材料，增韧剂对PBT/PC体系的相容性起到了明显的改善作用。另外在体系中通过苯亚甲基丙二烯酯类紫外线吸收剂吸收高能量的紫外线，对基材起到物理屏障作用，以及苯并三唑类紫外线吸收剂以能量转换的形式将吸收的能量以热能或无害的低辐射释放出来或消耗掉，阻止高能量的紫外线引起高聚物发生光氧化分解，进而破坏材料的结构和性能。这两种紫外线吸收剂吸收紫外光、耗散光能的作用机理，形成了协同作用，有效提高了材料的耐候性能。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于进气格栅的高耐候材料，其特征在于，以重量份数计，原料包括：
聚对苯二甲酸丁二醇酯：20-40份，聚碳酸酯：20-35份，短波纤维：20-30份，增韧剂：0.2-0.5份，酯交换抑制剂：0.2-0.5份，复合紫外吸收剂：0.2-1.0份。
2.根据权利要求1所述的用于进气格栅的高耐候材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.28-1.33；
250℃、2.16kg的条件下，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量熔融指数为70-85g/10min。
3.根据权利要求2所述的用于进气格栅的高耐候材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对密度为1.32；
250℃、2.16kg的条件下，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量熔融指数为80g/10min。
4.根据权利要求1所述的用于进气格栅的高耐候材料，其特征在于，所述聚碳酸酯的相对密度为1.12-1.20；
300℃、1.2kg的条件下，所述聚碳酸酯的质量熔融指数为15-20g/10min。
5.根据权利要求4所述的用于进气格栅的高耐候材料，其特征在于，所述聚碳酸酯的相对密度为1.18；
300℃、1.2kg的条件下，所述聚碳酸酯的质量熔融指数为20g/10min。
6.根据权利要求1所述的用于进气格栅的高耐候材料，其特征在于，所述增韧剂为GMA类增韧剂。
7.根据权利要求1所述的用于进气格栅的高耐候材料，其特征在于，所述酯交换抑制剂包括磷酸二氢钠、无水磷酸二氢钠、磷酸二氢二钠及无水磷酸二氢二钠中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的用于进气格栅的高耐候材料，其特征在于，所述复合紫外吸收剂为羟苯基苯并三唑类紫外吸收剂和苯亚甲基丙二酸酯型紫外吸收剂的组合物。
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的用于进气格栅的高耐候材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
于100-120℃的条件下，将所述聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯干燥4-6h并混合，得到第一混合物；
于所述第一混合物中加入白矿物油100-120mL，混合60-120s，得到第二混合物；
于所述第二混合物中加入短波纤维、增韧剂、酯交换抑制剂及复合紫外吸收剂，混合60-120s，得到第三混合物；
将所述第三混合物经加热熔融和造粒，得到所述用于进气格栅的高耐候材料；
其中：所述造粒的温度为230-250℃。
10.一种进气格栅，其特征在于，所述进气格栅的至少部分结构件采用权利要求1-8中任意一项所述的用于进气格栅的高耐候材料制得。
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