CN116925517B - 一种高韧性pcabs合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高韧性PCABS合金材料及其制备方法，所述高韧性PCABS合金材料包括质量份数如下的成分：PC树脂30‑60份、ABS树脂15‑30份、改性二氧化硅5‑10份、玻璃纤维7‑15份、相容剂2‑5份、助剂3‑5份；其中，所述改性二氧化硅，是羟基化二氧化硅与烷基二元酸反应所得产物；所述相容剂包括SMA树脂、丙烯酸树脂、POE树脂的共混物。本发明对二氧化硅进行改性处理，同时采用SMA树脂、丙烯酸树脂、POE树脂共混物作为相容剂与玻纤等材料复配，增强了多种组分间的相容性，并提高了分散效果，保证了PCABS合金材料的稳定性，同时韧性等力学性能良好，克服了现有产品中存在的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，特别是涉及一种高韧性PCABS合金材料及其制备方法。
背景技术
PCABS合金材料是一种工程塑料合金，既具有PC树脂的优良耐热耐候性、尺寸稳定性和耐冲击性能，又具有ABS树脂优良的加工流动性，兼具两种材料的优点，因此在电子、电器以及汽车等诸多领域被广泛应用。
为进一步提升PCABS合金的性能，满足各行业的需求，现有技术通常添加玻璃纤维等成分作为辅助材料，以实现力学性能的增强。然而，助剂、填料的加入虽然能够增强特定性能，但无机填料与基体树脂之间的相容性较差，在生产过程中可能导致分布不均、成品率较低的问题，过量的填料还会造成韧性、稳定性的下降，因此，如何在提升PCABS合金材料力学性能的同时保证良好的稳定性，满足生产和应用的需求，是本领域面对的难题。
综上所述，亟需研发一种新的技术方案，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
基于此，本发明开发了一种高韧性PCABS合金材料及其制备方法。本发明对二氧化硅进行改性处理，同时采用SMA树脂、丙烯酸树脂、POE树脂共混物作为相容剂与玻纤等材料复配，增强了多种组分间的相容性，并提高了分散效果，保证了PCABS合金材料的稳定性，同时韧性等力学性能良好，克服了现有产品中存在的缺陷。
本发明的一个目的在于，提供一种高韧性PCABS合金材料，所述高韧性PCABS合金材料包括质量份数如下的成分：
PC树脂 30-60份
ABS树脂 15-30份
改性二氧化硅 5-10份
玻璃纤维 7-15份
相容剂 2-5份
助剂 3-5份；
其中，
所述改性二氧化硅，是羟基化二氧化硅与烷基二元酸反应所得产物；
所述相容剂包括SMA树脂、丙烯酸树脂、POE树脂的共混物。
进一步地，所述助剂选自抗氧化剂、润滑剂、抗紫外剂的一种或多种。
进一步地，所述玻璃纤维的直径为10-15 μm。
进一步地，所述烷基二元酸选自十六烷基二酸、十八烷基二酸、二十烷基二酸或二十二烷基二酸中的一种或多种。
进一步地，所述相容剂中，SMA树脂、丙烯酸树脂、POE树脂的质量比为1:1:1-1:3:5。
进一步地，所述丙烯酸树脂为邻甲酚醛环氧丙烯酸树脂。
本发明的另一个目的在于，提供上述高韧性PCABS合金材料的制备方法，所述高韧性PCABS合金材料的制备方法包括如下步骤：
S1. 将羟基化二氧化硅，浸泡在烷基二元酸的有机溶剂中，加热、超声反应，得到改性二氧化硅；
S2. 将所述改性二氧化硅，与其他成分共混，并投入挤出机中，加热熔融、挤出并造粒，得到所述高韧性PCABS合金材料。
进一步地，步骤S1中，所述加热的温度为60-70℃，超声时间为30-60 min。
进一步地，步骤S2中，所述加热的温度为220-250℃。
进一步地，所述羟基化二氧化硅为二氧化硅和尿素混合球磨所得产物。
进一步地，所述挤出机选自双螺杆挤出机。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种高韧性PCABS合金材料及其制备方法，所述高韧性PCABS合金材料中，首先采用二氧化硅与尿素混合球磨处理实现表面羟基化，然后与烷基二元酸进行类酯化反应，得到改性二氧化硅作为填料，其表面引入了大量羟基、长链烷基以及羧基，具有良好的分散性，同时与玻璃纤维及有机树脂基体的相容性较好。本发明还采用SMA树脂、邻甲酚醛环氧丙烯酸树脂、POE树脂的共混物作为相容剂，该共混物引入了环氧基、酚羟基、苯基等结构，进一步改善了多种成分之间的相容性，同时给PCABS合金材料带来了更多柔性链段，并且，多种组分的活性官能团之间能够进行化学交联，从而形成立体网状结构，大大改善了复合材料的韧性、强度。另一方面，改性二氧化硅、相容剂等成分中的未交联的羟基等官能团易与玻璃纤维表面的羟基或者PC、ABS树脂中的含氧基团之间形成氢键等分子间作用力，进一步提高了复合材料的稳定性，使得本发明能够在多种环境下稳定使用，扩展了应用范围。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。
本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
应当理解，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用成分的量或所有数字，应被理解为在所有情况下，被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。
本发明实施例中的PC树脂牌号为PC IR2200。
本发明实施例中的ABS树脂牌号为ABS275。
本发明实施例中的相容剂为SMA树脂、丙烯酸树脂、POE树脂的共混物，所述SMA树脂、丙烯酸树脂、POE树脂的质量比为1:3:5；
其中，
所述SMA树脂牌号为克雷威利SMA 2000；
所述丙烯酸树脂为邻甲酚醛环氧丙烯酸树脂，牌号为力森诺科高分子材料SP-4060；
所述POE树脂牌号为埃克森5061。
本发明实施例中的玻璃纤维牌号为巨石公司988A，直径13 μm。
本发明实施例中的助剂包括质量比1:1的抗氧剂1010和抗紫外剂UV327。
本发明实施例中的“份”均指质量份数。
本发明实施例中羟基化二氧化硅的制备方法包括如下步骤：
将质量比2:2:1的二氧化硅、尿素和水混合均匀后，球磨处理1 h，经洗涤、离心、干燥得到羟基化二氧化硅。
实施例1
一种高韧性PCABS合金材料，所述高韧性PCABS合金材料包括质量份数如下的成分：
PC树脂 30份
ABS树脂 15份
改性二氧化硅 5份
玻璃纤维 7份
相容剂 2份
助剂 3份；
所述高韧性PCABS合金材料的制备方法包括如下步骤：
S1. 以乙醇为溶剂，将羟基化二氧化硅与十六烷基二酸混合（所述羟基化二氧化硅与十六烷基二酸的质量比为1:5），70℃超声反应60 min，经洗涤、过滤、干燥得到改性二氧化硅；
S2. 按上述质量份数，将所述改性二氧化硅，与其他成分共混，然后加入双螺杆挤出机中230℃熔融挤出造粒，得到所述高韧性PCABS合金材料。
实施例2
一种高韧性PCABS合金材料，所述高韧性PCABS合金材料包括质量份数如下的成分：
PC树脂 60份
ABS树脂 30份
改性二氧化硅 10份
玻璃纤维 15份
相容剂 5份
助剂 5份；
所述高韧性PCABS合金材料的制备方法包括如下步骤：
S1. 以乙醇为溶剂，将羟基化二氧化硅与十八烷基二酸混合（所述羟基化二氧化硅与十八烷基二酸的质量比为1:5），70℃超声反应60 min，经洗涤、过滤、干燥得到改性二氧化硅；
S2. 按上述质量份数，将所述改性二氧化硅，与其他成分共混，然后加入双螺杆挤出机中230℃熔融挤出造粒，得到所述高韧性PCABS合金材料。
实施例3
一种高韧性PCABS合金材料，所述高韧性PCABS合金材料包括质量份数如下的成分：
PC树脂 45份
ABS树脂 23份
改性二氧化硅 8份
玻璃纤维 11份
相容剂 4份
助剂 4份；
所述高韧性PCABS合金材料的制备方法包括如下步骤：
S1. 以乙醇为溶剂，将羟基化二氧化硅与二十二烷基二酸混合（所述羟基化二氧化硅与二十二烷基二酸的质量比为1:5），70℃超声反应60 min，经洗涤、过滤、干燥得到改性二氧化硅；
S2. 按上述质量份数，将所述改性二氧化硅，与其他成分共混，然后加入双螺杆挤出机中230℃熔融挤出造粒，得到所述高韧性PCABS合金材料。
对比例1
一种PCABS合金材料，本对比例与实施例1的区别在于：将改性二氧化硅替换为未改性二氧化硅，其他成分及制备方法与实施例1相同。
对比例2
一种PCABS合金材料，本对比例与实施例1的区别在于：将相容剂中的丙烯酸树脂替换为聚甲基丙烯酸甲酯（可乐丽公司PARAPET GF），其他成分及制备方法与实施例1相同。
对比例3
一种PCABS合金材料，本对比例与实施例1的区别在于：将相容剂替换为等质量的SMA树脂（华雯SMA700），其他成分及制备方法与实施例1相同。
测试例
测试方法：
对实施例1-3和对比例1-3制备的PCABS合金材料，进行性能测试，按照ISO 527、ISO 178、ISO 179等标准测定拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度。
测试结果如表1所示。
表1 性能测试结果
根据表1可以得出，实施例1-3制备的高韧性PCABS合金材料具备优异的力学性能，拉伸强度可达90 MPa、弯曲强度可达142 MPa、冲击强度可达13 KJ/m2，而对比例1-3替换了改性二氧化硅或相容剂成分，导致复合材料的相容性、稳定性下降，因此力学性能明显降低，证明本发明中的改性二氧化硅与相容剂、多种树脂复配，对产品的性能具有明显的促进作用。综上所述，本发明的高韧性PCABS合金材料具有良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种高韧性PCABS合金材料，其特征在于，所述高韧性PCABS合金材料包括质量份数如下的成分：
PC树脂 30-60份
ABS树脂 15-30份
改性二氧化硅 5-10份
玻璃纤维 7-15份
相容剂 2-5份
助剂 3-5份；
其中，所述改性二氧化硅，是羟基化二氧化硅与烷基二元酸反应所得产物；
所述羟基化二氧化硅为二氧化硅和尿素混合球磨所得产物；
所述相容剂为SMA树脂、邻甲酚醛环氧丙烯酸树脂、POE树脂的共混物，混合物中SMA树脂、邻甲酚醛环氧丙烯酸树脂、POE树脂的质量比为1:1:1-1:3:5；
所述烷基二元酸选自十六烷基二酸、十八烷基二酸、二十烷基二酸或二十二烷基二酸中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述高韧性PCABS合金材料，其特征在于，所述助剂选自抗氧化剂、润滑剂、抗紫外剂的一种或多种。
3.根据权利要求1所述高韧性PCABS合金材料，其特征在于，所述玻璃纤维的直径为10-15 μm。
4.权利要求1-3任一项所述高韧性PCABS合金材料的制备方法，其特征在于，所述高韧性PCABS合金材料的制备方法包括如下步骤：
S1. 将羟基化二氧化硅，浸泡在烷基二元酸的有机溶剂中，加热、超声反应，得到改性二氧化硅；
S2. 将所述改性二氧化硅，与PC树脂、ABS树脂、玻璃纤维、相容剂、助剂共混，并投入挤出机中，加热熔融、挤出并造粒，得到所述高韧性PCABS合金材料。
5.根据权利要求4所述高韧性PCABS合金材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述加热的温度为60-70℃，超声时间为30-60 min。
6.根据权利要求4所述高韧性PCABS合金材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述加热的温度为220-250℃。
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