CN116376209A - 一种hips/pom合金材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种HIPS/POM合金材料及其制备方法与应用，涉及HIPS/POM合金材料技术领域。本发明所述HIPS/POM合金材料包含如下重量份的成分：HIPS 50‑95份、POM 5‑25份、马来酸酐接枝SEBS 3‑20份、SMA 2‑6份、抗氧剂0.5‑2份、加工助剂2‑5份。本发明所述HIPS/POM合金材料具有良好的刚性、韧性以及耐磨、耐刮伤性能，适合应用于家电领域。
Description
技术领域
本发明涉及HIPS/POM合金材料技术领域，尤其涉及一种HIPS/POM合金材料及其制备方法与应用。
背景技术
高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是由橡胶相和连续的聚苯乙烯相构成的两相体系，具有良好的抗冲击性能和加工性能，已发展为世界上重要的聚合物商品，使其具有广泛的应用，如用于汽车、器械、电动产品、家具、家庭用具、电信、电子、计算机、一次性用品、医药、包装和娱乐市场。HIPS材料虽然用量很大，但是其作为外壳材料耐磨、耐刮伤性能很差，需要进行提高。
聚甲醛树脂(POM)为五大通用工程塑料之一，具有良好的耐磨性，但POM材料作为结晶性材料其成型稳定性差，也需要进行改性。
通过制备合金材料可以使一种材料兼具多种优良的性能，但HIPS和POM的相容性较差，暂无现有技术公开由HIPS和POM制备的合金材料。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种兼具良好的抗冲击性能以及耐磨性的HIPS/POM合金材料及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种HIPS/POM合金材料，包含如下重量份的成分：HIPS 50-95份、POM 5-25份、马来酸酐接枝SEBS 3-20份、SMA 2-6份、抗氧剂0.5-2份、加工助剂2-5份。
HIPS具有良好的抗冲击性能、POM具有良好的耐磨性，但两者的相容性较差，本发明通过选用马来酸酐接枝SEBS和SMA两种相容剂，对各成分的用量进行筛选，克服了上述技术问题，提高了HIPS和POM的相容性；实验发现，单一添加马来酸酐接枝SEBS会影响体系的力学性能，通过复配低成本的SMA可以制备出兼具良好的抗冲击性能和耐磨性的HIPS/POM合金材料。
优选地，所述HIPS的的熔体质量流动速率为3-6g/10min，参考ASTM D1238在200℃、5kg条件下测得；所述POM为注塑级POM。
优选地，所述马来酸酐接枝SEBS和SMA的重量比为(1-5)：1。马来酸酐接枝SEBS可以大幅改善体系的冲击性能及相容性，添加SMA可以改善体系的硬度，两者采用上述配比复配可以显著改善体系的综合性能。
优选地，所述HIPS/POM合金材料包含如下重量份的成分：HIPS 60-80份、POM 10-20份、马来酸酐接枝SEBS 5-10份、SMA 3-5份、抗氧剂0.3-2份、加工助剂2-5份。
通过对HIPS/POM合金材料中各成分的用量作上述优选，HIPS和POM之间的相容性可以得到进一步提升，材料的抗冲击性能和耐磨性可以得到大幅改善。
优选地，所述马来酸酐接枝SEBS的接枝率为0.8wt％-1.7wt％，所述SMA中马来酸酐的含量为18wt％-28wt％；进一步优选地，所述马来酸酐接枝SEBS的接枝率为1wt％-1.5wt％，所述SMA中马来酸酐的含量为18wt％-25wt％。
当马来酸酐接枝SEBS中马来酸酐的接枝率以及SMA中马来酸酐的含量满足上述要求时，两种相容剂以及HIPS、POM之间具有更好的相容性，并且更有利于加工，可以提高体系的均匀性，改善所述HIPS/POM合金材料的综合性能。
优选地，所述加工助剂为润滑剂，所述润滑剂为聚乙烯蜡、EBS、硬脂酸盐、石蜡中的至少一种。进一步优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡，聚乙烯蜡具有优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性，添加该润滑剂可以显著改善体系的加工性能，同时，添加聚乙烯蜡可以降低POM的降解风险，并且可以与马来酸酐接枝SEBS和SMA两种相容剂共同作用，改善所述HIPS/POM合金材料的综合性能。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076等，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168等。
此外，本发明还公开了一种所述HIPS/POM合金材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配比将各组分混合均匀，得到预混料；
(2)将预混料加入双螺杆挤出机中，熔融共混、挤出造粒，得到所述HIPS/POM合金材料。
优选地，所述双螺杆挤出机的温度分十个区，其一至二区温度为120～170℃，三至五区温度为160～180℃，六至十区温度为170～190℃。
此外，本发明还公开了所述HIPS/POM合金材料在家电行业中的应用。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：本发明首次通过添加马来酸酐接枝SEBS和SMA改善了HIPS和POM之间的相容性，制备出了兼具良好的抗冲击性能和耐磨性的HIPS/POM合金材料，扩大了两种材料的应用领域，适合用于制备家电外壳。此外，本发明通过对马来酸酐接枝SEBS中马来酸酐的接枝率、SMA中马来酸酐的含量进行优选，进一步改善了所述HIPS/POM合金材料的抗冲击性能、刚性以及耐磨性。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如无特殊说明，本发明使用的材料均可通过商业途径获得。
实施例和对比例中使用的材料如下：
HIPS：MA5210，雅士德；
POM：POM KP20，泰科纳；
马来酸酐接枝SEBS1：MAH接枝率为1.2wt％，自制；
马来酸酐接枝SEBS2：MAH接枝率为1.0wt％，自制；
马来酸酐接枝SEBS3：MAH接枝率为1.5wt％，自制；
马来酸酐接枝SEBS4：MAH接枝率为0.8wt％，自制；
马来酸酐接枝SEBS5：MAH接枝率为1.7wt％，自制；
马来酸酐接枝SEBS 1～5的制备方法为：将一定量的SEBS、马来酸酐、DCP、抗氧剂混合，在160-200℃下挤出反应，得到所述马来酸酐接枝SEBS1～5。
SMA1：Xiran SZ23110其中MAH含量为23wt％，Polyscope；
SMA2：SMA700，其中MAH含量为18wt％，华雯化工；
SMA3：SMA725，其中MAH含量为25wt％，华雯化工；
SMA4：Xiran SZ28110其中MAH含量为28wt％，Polyscope；
抗氧剂：抗氧剂1010和抗氧剂168质量比为1:1的复配物，市售；
润滑剂1：聚乙烯蜡，市售；
润滑剂2：EBS，市售；
润滑剂3：硬脂酸盐，市售；
实施例和对比例中使用的抗氧剂、润滑剂均为同种市售产品。
实施例1～12
本发明所述HIPS/POM合金材料的实施例，实施例1～12的配方如表1所示，制备方法如下：
(1)按配比将各组分混合均匀，得到预混料；
(2)将预混料加入双螺杆挤出机中熔融共混、挤出造粒，得到所述HIPS/POM合金材料；挤出机一至二区温度为160℃，三至五区温度为170℃，六至十区温度为180℃。
表1(重量份)
实施例13～14
本发明所述HIPS/POM合金材料的实施例，实施例13～14与实施例1的区别仅在于润滑剂的种类不同，实施例13～14使用的润滑剂分别为润滑剂2、润滑剂3。
实施例15～16
本发明所述HIPS/POM合金材料的实施例，实施例15与实施例1的区别仅在于马来酸酐接枝SEBS1和SMA1的用量不同，实施例15中马来酸酐接枝SEBS1的重量份为4份、SMA1的重量份为6份；实施例16与实施例2的区别仅在于马来酸酐接枝SEBS1和SMA1的用量不同，实施例16中马来酸酐接枝SEBS1的重量份为11份，SMA1的重量份为2份。
对比例1
一种HIPS/POM合金材料，所述HIPS/POM合金材料的制备方法与实施例1相同，配方如下：HIPS 47份、POM 30份、马来酸酐接枝SEBS1 25份、SMA15份、抗氧剂0.8份、润滑剂1 4份。
对比例2
一种HIPS/POM合金材料，所述HIPS/POM合金材料的制备方法与实施例1相同，区别仅在于，马来酸酐接枝SEBS1和SMA1的重量份不同，马来酸酐接枝SEBS1的重量份为2份、SMA1的重量份为8份。
对比例3
一种HIPS/POM合金材料，所述HIPS/POM合金材料的制备方法与实施例1相同，区别在于，未添加SMA1，马来酸酐接枝SEBS1的重量份为10份。
对比例4
一种HIPS/POM合金材料，所述HIPS/POM合金材料的制备方法与实施例1相同，区别在于，未添加马来酸酐接枝SEBS1，SMA1的重量份为10份。
对实施例和对比例所述HIPS/POM合金材料进行性能测试，缺口冲击强度采用ISO180-2019进行测试，弯曲模量采用ISO178-2019进行测试，摩擦系数采用ISO 8295-2004进行测试，测试结果如表2所示。
表2
由上述测试结果可知，本发明所述HIPS/POM合金材料的缺口冲击强度均高于4kJ/m2，弯曲模量均在1600MPa以上，对钢的摩擦系数均在0.35以内，本领域公知，HIPS/POM合金材料的韧性增加，耐磨性会降低，难以同时达到上述效果，本发明通过对组分进行选择，可以保证所述HIPS/POM合金材料兼具良好的冲击性能、刚性以及耐磨性。
对比例1中HIPS的含量过少，POM的含量过高，体系的相容性较差，导致所述HIPS/POM合金材料的综合性能大幅衰减。对比例2～4中相容剂的种类及用量不符合本发明的限定，合金材料的抗冲击性能显著降低。
此外，对比实施例1～5的测试结果可以发现，所述HIPS/POM合金材料的成分优选为：HIPS 60-80份、POM 10-20份、马来酸酐接枝SEBS 5-10份、SMA 3-5份、抗氧剂0.5-2份、加工助剂2-5份。
对比实施例1与实施例6～12的测试结果可以发现，所述相容剂中，马来酸酐接枝SEBS的接枝率优选为1wt％-1.5wt％，SMA中马来酸酐的含量优选为18wt％-25wt％。
对比实施例1与实施例13～14的测试结果可以发现，润滑剂优选为聚乙烯蜡。
对比实施例4与实施例15～16的测试结果可以发现，马来酸酐接枝SBES与SMA的重量比优选为(1-5)：1，满足上述条件制备出的HIPS/POM合金材料兼具良好的冲击性能以及耐磨性能。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但并不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种HIPS/POM合金材料，其特征在于，包含如下重量份的成分：HIPS 50-95份、POM5-25份、马来酸酐接枝SEBS 3-20份、SMA 2-6份、抗氧剂0.5-2份、加工助剂2-5份。
2.如权利要求1所述HIPS/POM合金材料，其特征在于，所述马来酸酐接枝SEBS和SMA的重量比为(1-5)：1。
3.如权利要求1所述HIPS/POM合金材料，其特征在于，包含如下重量份的成分：HIPS60-80份、POM 10-20份、马来酸酐接枝SEBS 5-10份、SMA 3-5份、抗氧剂0.5-2份、加工助剂2-5份。
4.如权利要求1所述HIPS/POM合金材料，其特征在于，所述马来酸酐接枝SEBS的接枝率为0.8wt％-1.7wt％，所述SMA中马来酸酐的含量为18wt％-28wt％。
5.如权利要求1所述HIPS/POM合金材料，其特征在于，所述马来酸酐接枝SEBS的接枝率为1wt％-1.5wt％，所述SMA中马来酸酐的含量为18wt％-25wt％。
6.如权利要求1所述HIPS/POM合金材料，其特征在于，所述加工助剂为润滑剂，所述润滑剂为聚乙烯蜡、EBS、硬脂酸盐、石蜡中的至少一种。
7.如权利要求6所述HIPS/POM合金材料，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。
8.一种如权利要求1～7任一项所述HIPS/POM合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按配比将各组分混合均匀，得到预混料；
(2)将预混料加入双螺杆挤出机中，熔融共混、挤出造粒，得到所述HIPS/POM合金材料。
9.如权利要求8所述HIPS/POM合金材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的温度分十个区，其一至二区温度为120～170℃，三至五区温度为160～180℃，六至十区温度为170～190℃。
10.一种如权利要求1～7任一项所述HIPS/POM合金材料在家电行业中的应用。
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