CN116874943A - 一种耐低温冲击的高光黑asa复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐低温冲击的高光黑ASA复合材料及其制备方法，以重量计数包括如下原料：AS树脂：56‑61份，增韧剂1：20‑25份，增韧剂2：5‑15份，增塑剂：3‑5份，助剂：0.5‑1份，黑色母2‑3份；所述增韧剂1和增韧剂2为两种不同种类和粒径的增韧剂。本发明通过在ASA材料配方体系中加入两种特定种类和粒径的增韧剂改善材料的低温韧性并确保材料高光黑效果的实现，同时加入特定种类的增塑剂配合特定的加工方法降低橡胶相的玻璃化转变温度，进一步改善ASA材料的低温韧性。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是一种耐低温冲击的高光黑ASA复合材料及其制备方法。
背景技术
ASA是苯乙烯—丙烯腈—丙烯酸酯的三元共聚物，与ABS相比，由于引入了不含双键的丙烯酸酯橡胶取代了丁二烯橡胶，因而耐候性有了明显地提高，比ABS高10倍左右，而其它力学性能、加工性能、电绝缘性和耐化学腐蚀性与ABS相似。但是ASA中丙烯酸酯橡胶的玻璃化转变温度为-40℃左右，ABS中丁二烯橡胶的玻璃化转变温度为-80℃左右，因此ASA的低温韧性远比ABS的低温韧性差，由此需要对ASA的低温韧性进行改善，扩大ASA材料在低温的应用范围。
中国专利CN105860316B-改善低温冲击韧性的ASA树脂组合物及其制备方法中公开的方法虽然可以改善ASA的低温韧性，但是在共混过程中获得的橡胶分散相的粒径比较大，通常在1000nm以上，而为了制备具有高光黑效果的高光黑ASA复合材料，一般要求橡胶相粒径在500nm以下，因此该方法难以获得具备高光黑效果的高光黑ASA复合材料。
中国专利CN109337276A一种耐低温冲击ASA树脂组合物中，采用含有端羟基或者端羧基的PDMS作为低温韧性改善剂改善ASA的低温韧性，但是PDMS目前批量化生产的产品比较少而且成本昂该，不适合工业化应用。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种耐低温冲击的高光黑ASA复合材料及其制备方法，有效提高了高光黑ASA复合材料在低温下的韧性。
技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：一种耐低温冲击的高光黑ASA复合材料，以重量计数包括如下原料：AS树脂：56-61份，增韧剂1：20-25份，增韧剂2：5-15份，增塑剂：3-5份，助剂：0.5-1份，黑色母2-3份；所述增韧剂1和增韧剂2为两种不同种类和粒径的增韧剂。本发明通过在ASA材料配方体系中加入两种特定种类和粒径的增韧剂改善材料的低温韧性并确保材料高光黑效果的实现，同时加入特定种类的增塑剂配合特定的加工方法降低橡胶相的玻璃化转变温度，进一步改善ASA材料的低温韧性。
所述AS树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物，平均分子量为10万-20万。该分子量下的AS树脂可作为综合性能较好的AS塑料使用，兼顾了材料的使用性能和加工性能。
更进一步的，所述增韧剂1为ASA高胶粉，且丙烯酸酯的胶含量在60％以上，粒径为100-150nm，硅含量在1％以上。
更进一步的，所述增韧剂1为三菱化学的ASA高胶粉，牌号为SX-006或者广州熵能的ASA高胶粉，牌号为LP-2068。
更进一步的，所述增韧剂2为一种以PMMA为壳层，硅/丙烯酸酯类共聚物为核层的高性能复合橡胶；其中丙烯酸酯橡胶含量在70％以上，硅含量5％以上，粒径为300-500nm。
更进一步的，所述增韧剂2为三菱化学的S-2030或美国HallStar的TegMeR812。
更进一步的，所述助剂为润滑剂和抗老化剂。
更进一步的，所述润滑剂包括乙撑双硬脂酰胺EBS、硬脂酸盐、季戊四醇硬脂酸酯PETS、PE蜡中的一种或多种。
更进一步的，所述抗老化剂包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)，二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](245)，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)中的一种或多种。
本发明还公开了上述耐低温冲击的高光黑ASA复合材料的制备方法，步骤1)将增韧剂1、增韧剂2、增塑剂加入高混机中高速搅拌2-3min；步骤2)将AS树脂，黑色母以及助剂加入到步骤1)所获得的物料中，用高混机继续搅拌4-5min，混合均匀，然后进行挤出造粒，即得。
更进一步的，所述挤出造粒采用双螺杆挤出机进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的挤出温度设置为：一区温度190～200℃，二区温度220～230℃，三区温度220～230℃，四区温度220～230℃，五区温度230～240℃，六区温度230～240℃，七区温度230～240℃，八区温度220～230℃，九区温度220～230℃，十区温度220～230℃，机头温度210～220℃。
有益效果：本发明具有以下优点：
本发明采用两种不同粒径的高胶粉复配保证了增韧剂对材料的增韧效果同时确保材料高光黑效果的实现；同时加入的两种高胶粉在组成结构上都含有一定量的硅，相较于普通高胶粉，提高了材料的低温韧性；增塑剂的加入降低了高胶粉中橡胶相的玻璃化转变温度，进一步提高了材料的低温韧性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明：实施例以及对比例中使用的原料来源如下：
AS树脂：80HF，宁波甬兴
增韧剂1：SX-006，三菱化学，粒径：150nm，硅含量：3％
LP-2068，广东熵能科技，粒径：150nm，硅含量：2％
M-130，日本钟渊，粒径：150nm，硅含量：0
增韧剂2：S-2030，三菱化学，粒径500nm，硅含量：5％
M-140,日本钟渊，粒径：500nm，硅含量：0
增塑剂：领苯二甲酸二丁酯，DBP，江苏森迪化工科技有限公司酯类增塑剂，Tegmer812,
润滑剂：EBS，日本花王；
抗老化剂：1010，168,天津利安隆
黑色母：卡博特，XP6801D
实施例1：
1)以重量计算称取SX-006：25份，SX-2030：10份，增塑剂Tegmer812：5份放入高混机中搅拌3min；2)再称取80HF：57.1份，润滑剂EBS：0.5份，1010：0.2份，168：0.2份，黑色母XP6801D：2份，加入到步骤1)所获得物料中，用高混机继续搅拌4-5min，混合均匀后挤出造粒。
挤出温度设置：一区温度200℃，二区温度210℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度220℃，注塑成标准样条进行一系列性能测试。
实施例2：
其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于增韧剂1使用的是硅含量：2％的LP-2068代替SX-006。
以重量计算称取LP-2068：25份，SX-2030：10份，增塑剂Tegmer812：5份放入高混机中搅拌3min；2)再称取80HF：57.1份，润滑剂EBS：0.5份，1010：0.2份，168：0.2份，黑色母XP6801D：2份，加入到步骤1)所获得物料中，用高混机继续搅拌4-5min，混合均匀后挤出造粒。
挤出温度设置：一区温度200℃，二区温度210℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度220℃，注塑成标准样条进行一系列性能测试。
对比例1：
其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于增韧剂1使用的是硅含量为0的M130代替SX-006。
1)以重量计算称取M130：25份，SX-2030：10份，增塑剂Tegmer812：5份放入高混机中搅拌3min；2)再称取80HF：57.1份，润滑剂EBS：0.5份，1010：0.2份，168：0.2份，黑色母XP6801D：2份，加入到步骤1)所获得物料中，用高混机继续搅拌4-5min，混合均匀后挤出造粒。
挤出温度设置：一区温度200℃，二区温度210℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度220℃，注塑成标准样条进行一系列性能测试。
对比例2：
其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于增韧剂2使用的是硅含量为0的M140代替S-2030。
1)以重量计算称取SX-006：25份，M140：10份，增塑剂Tegmer812：5份放入高混机中搅拌3min；2)再称取80HF：57.1份，润滑剂EBS：0.5份，1010：0.2份，168：0.2份，黑色母XP6801D：2份，加入到步骤1)所获得物料中，用高混机继续搅拌4-5min，混合均匀后挤出造粒。
挤出温度设置：一区温度200℃，二区温度210℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度220℃，注塑成标准样条进行一系列性能测试。
对比例3：
其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于增韧剂1使用的是硅含量为0的M130代替SX-006。增韧剂2使用的是硅含量为0的M140代替S-2030。
1)以重量计算称取M130：25份，M140：10份，增塑剂Tegmer812：5份放入高混机中搅拌3min；2)再称取80HF：57.1份，润滑剂EBS：0.5份，1010：0.2份，168：0.2份，黑色母XP6801D：2份，加入到步骤1)所获得物料中，用高混机继续搅拌4-5min，混合均匀后挤出造粒。
挤出温度设置：一区温度200℃，二区温度210℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度220℃，注塑成标准样条进行一系列性能测试。
对比例4：
其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于并未添加SX-006，只添加一种增韧剂2。
1)以重量计算称取SX-2030：35份，增塑剂Tegmer812：5份放入高混机中搅拌3min；2)再称取80HF：57.1份，润滑剂EBS：0.5份，1010：0.2份，168：0.2份，黑色母XP6801D：2份，加入到步骤1)所获得物料中，用高混机继续搅拌4-5min，混合均匀后挤出造粒。
挤出温度设置：一区温度200℃，二区温度210℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度220℃，注塑成标准样条进行一系列性能测试。
对比例5：
其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于并未添加增塑剂Tegmer812。
1)以重量计算称取SX-006：26.1份，SX-2030：10份，放入高混机中搅拌3min；2)再称取80HF：61份，润滑剂EBS：0.5份，1010：0.2份，168：0.2份，黑色母XP6801D：2份，加入到步骤1)所获得物料中，用高混机继续搅拌4-5min，混合均匀后挤出造粒。
挤出温度设置：一区温度200℃，二区温度210℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度220℃，注塑成标准样条进行一系列性能测试。
对比例6：
其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于制备方法不同，具体如下：
称取80HF：57.1份，SX-006：30份，SX-2030：5份，增塑剂Tegmer812：5份，润滑剂EBS：0.5份，1010：0.2份，168：0.2份，黑色母XP6801D：2份，一起加入到高速混合机中搅拌5min，混合均匀，然后经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度设置：一区温度200℃，二区温度210℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度220℃，注塑成标准样条进行一系列性能测试。
测试方法与数据：
将实施例1-2和对比例1-6制备而成的样板样条进行拉伸强度，断裂伸长率，弯曲强度，弯曲模量，缺口冲击强度和低温缺口冲击的测试，测试方法如下：
拉伸强度、断裂伸长率采用ISO 527-2进行测试；
弯曲强度、弯曲模量采用ISO 178-2003进行测试；
冲击强度采用ISO 180-2000进行测试；
L值采用内部方法，制作标准色板，用色差仪评价。
具体测试结果数据如表1所示：
表1实施例和对比例的材料性能测试数据
从表1数据可以看出，比较实施例1和实施例2以及对比例1,2,3,可以发现，含硅的高胶粉增韧效果比不含硅的高胶粉增韧效果更好，低温韧性表现更佳，而且高胶粉含硅越多，低温韧性表现越好；对比对比例4和其它例子可以看出，如果在配方体系中单独使用粒径较大的高胶粉S-2030，材料的L值比较高，无法达到高光黑的黑度要求；对比对比例6和实施例1可以发现，如果不采用将增塑剂和高胶粉先行混合的工艺，则无法充分发挥增塑剂对高胶粉的增塑作用，进而不利于进一步提高材料的低温韧性。
应当指出，以上具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种耐低温冲击的高光黑ASA复合材料，其特征在于以重量计数包括如下原料：AS树脂：56-61份，增韧剂1：20-25份，增韧剂2：5-15份，增塑剂：3-5份，助剂：0.5-1份，黑色母2-3份；所述增韧剂1和增韧剂2为两种不同种类和粒径的增韧剂。
2.根据权利要求1所述的耐低温冲击的高光黑ASA复合材料，其特征在于：所述AS树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物，平均分子量为10万-20万。
3.根据权利要求1所述的耐低温冲击的高光黑ASA复合材料，其特征在于：所述增韧剂1为ASA高胶粉，且丙烯酸酯的胶含量在60％以上，粒径为100-150nm，硅含量在1％以上。
4.根据权利要求1所述的耐低温冲击的高光黑ASA复合材料，其特征在于：所述增韧剂2为一种以PMMA为壳层，硅/丙烯酸酯类共聚物为核层的高性能复合橡胶；其中丙烯酸酯橡胶含量在70％以上，硅含量5％以上，粒径为300-500nm。
5.根据权利要求1所述的耐低温冲击的高光黑ASA复合材料，其特征在于：所述增塑剂为耐高低温的酯类增塑剂。
6.根据权利要求1所述的耐低温冲击的高光黑ASA复合材料，其特征在于：所述助剂为润滑剂和抗老化剂。
7.根据权利要求6所述的耐低温冲击的高光黑ASA复合材料，其特征在于：所述润滑剂包括乙撑双硬脂酰胺EBS、硬脂酸盐、季戊四醇硬脂酸酯PETS、PE蜡中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的耐低温冲击的高光黑ASA复合材料，其特征在于：所述抗老化剂包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)，二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](245)，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)中的一种或多种。
9.一种权利要求1-8任一项所述的耐低温冲击的高光黑ASA复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1)将增韧剂1、增韧剂2、增塑剂加入高混机中高速搅拌2-3min；步骤2)将AS树脂，黑色母以及助剂加入到步骤1)所获得的物料中，用高混机继续搅拌4-5min，混合均匀，然后进行挤出造粒，即得。
10.根据权利要求9所述的耐低温冲击的高光黑ASA复合材料的制备方法，其特征在于：所述挤出造粒采用双螺杆挤出机进行挤出造粒；所述双螺杆挤出机的挤出温度设置为：一区温度190～200℃，二区温度220～230℃，三区温度220～230℃，四区温度220～230℃，五区温度230～240℃，六区温度230～240℃，七区温度230～240℃，八区温度220～230℃，九区温度220～230℃，十区温度220～230℃，机头温度210～220℃。
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