CN117343522A - 一种高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂pc/pmma复合材料及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料及制备方法和应用,该高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料,包括以下重量份组分:透明PC树脂40~60,高流动透明PMMA树脂20~40,透明SAN树脂5~15,增韧剂5~15,受阻酚类抗氧剂0.2~0.6,亚磷酸酯类抗氧剂0.2~0.6,润滑剂0.2~0.5,紫外线吸收剂0.1~1.0,受阻胺光稳定剂0.1~0.8,黑色母1~4。本申请的PC/PMMA复合材料满足外饰饰件的高耐热、高耐候指标要求,并能获得通透性较好的高亮黑外观效果。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃材料技术领域,特别涉及一种高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料及制备方法和应用。
背景技术
免喷涂材料是一种新型模内带色注塑材料,因环保、低成本等特点已广泛应用于汽车外饰部件。
目前针对高亮黑免喷涂复合材料的技术研究有部分报道,例如,公开号为CN105858379 B提供了耐刮擦高光免喷涂PC/ASA合金材料及其制备方法,公开号CN107974023 BA供了一种免喷涂ASA-AES-PC合金料及制备方法,上述报告中耐热性能较好,但耐候性能欠佳,仅能满足内饰材料要求,且高亮黑通透性差;公开号为CN 108276718 B提供了一种高光免喷涂ASA/PMMA汽车进气格栅用复合材料及其制备方法,其耐候性能和高亮黑效果好,但耐热性能无法满足90℃、24h外饰饰板部件耐热要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料及制备方法和应用,其满足外饰饰件的高耐热、高耐候指标要求,并能获得通透性较好的高亮黑外观效果。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的:
一种高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料,包括以下重量份组分:
其中:
所述透明共聚PC树脂,在300℃/1.2kg条件下的熔融指数为15~25g/10min;
所述高流动透明PMMA树脂,在220℃/3.8kg条件下的熔融指数为7~17g/10min;
所述透明SAN树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物,该树脂按重量百分比计包括25~55%的苯乙烯和45~75%的丙烯腈,所述透明SAN树脂在220℃/3.8kg条件下的熔融指数为5~10g/10min。
优选地,所述增韧剂为MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)和/或ASA(丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物)高胶粉,其中,MBS中甲基丙烯酸甲酯为壳,丁苯橡胶为核的核-壳结构增韧剂,橡胶相含量在50-65%,ASA高胶粉橡胶相含量在45-55%。
优选地,所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1076和/或抗氧剂1010,其中,抗氧剂1076为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,抗氧剂1010为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168和/或抗氧剂618,其中,抗氧剂168为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯,抗氧剂618为二硬脂基季戊四醇亚磷酸酯。
优选地,所述润滑剂为PETs(季戊四醇硬脂酸脂)和/或EBS(N,N’-乙撑双硬脂酸酰胺)。
优选地,所述紫外线吸收剂为UV-P、UV-327和UV-360的至少一种,其中,UV-P为2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑,UV-327为2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑,UV-360为2,2-亚二甲基双(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)。
优选地,所述受阻胺光稳定剂为UV-770、UV-944和UV-622的至少一种,其中,UV-770为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,UV-944为聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨]],UV-622为聚[1-(2-羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸酯]。
优选地,所述黑色母为炭黑含量40~70%的母粒,母粒载体为工程树脂。
一种高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)按比例称取原材料;
(2)将步骤(1)中透明共聚PC树脂、高流动透明PMMA树脂、透明SAN树脂、增韧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、润滑剂及紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、黑色母依次放入混合机中搅拌均匀,得到混合料;
(3)将步骤(2)中得到的混合料经喂料口送入双螺杆挤出机,经过熔融、挤出、水冷、风干、切粒后即得到高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料。
优选地,步骤(2)中所述搅拌的时间为2~15min,更优选在,搅拌的时间为5~8min;步骤(3)中双螺杆挤出机的温度为210~280℃,螺杆转速为240~500rpm,更优选地,双螺杆挤出机从加料口到出口可分为10个温控区,各温控区的具体温度为210℃、220℃、235℃、240℃、245℃、255℃、265℃、265℃、260℃、260℃,螺杆转速为300~450rpm。
一种高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料在汽车外饰三角窗、D柱饰板及尾翼外饰板中的应用。
本发明上述技术方案,具有如下有益效果:
(1)利用透明共聚PC的有机硅成分,保证PC本身具有较好的耐候性能,同时保留PC的高光泽性和高耐热性能;
(2)添加了高流动透明PMMA树脂,增加PC/PMMA复合材料的通透效果,高亮黑目视品质感更佳;
(3)添加了透明SAN树脂,改善PC和PMMA的相容性,同时进一步增加PC/PMMA复合材料的通透效果;
(4)添加了特定的増韧组份,提高PC/PMMA复合材料的韧性,同时与SAN树脂形成协同体系,改善PC与PMMA之间的相容性,从而获得优异的综合性能;
(5)添加了特定的紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂,并利用炭黑优异的紫外线稳定剂功能,提高了PC/PMMA复合材料的耐候性能。
具体实施方式
现在将来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
下述实施例中使用的透明共聚PC树脂选用沙伯基础的产品;透明PMMA树脂选用美国盛禧奥的产品;高流动SAN树脂选用中国台湾奇美的产品;增韧剂选用韩国锦湖的产品;受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和紫外线吸收剂选用德国BASF的产品;分散剂选用湖北泊润化工的产品;受阻胺光稳定剂选用迪比喜化学产品;黑色母选用卡博特的产品。
此外,下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法,所使用的材料和试剂,如无特殊说明,均可从商业途径得到,实验中使用的设备如无特殊说明,均为本领域技术人员熟知的设备。
实施例1
(1)按重量份计,分别称取50份透明共聚PC树脂、35份高流动透明PMMA树脂、5份SAN树脂、10份ASA增韧剂、0.2份受阻酚类抗氧剂1010、0.2份亚磷酸酯类抗氧剂168、0.3份润滑剂PETs、0.5份紫外线吸收剂UV-P、0.3份受阻胺光稳定剂UV-770、2份黑色母;
(2)将步骤(1)中透明共聚PC树脂、高流动透明PMMA树脂、透明SAN树脂、增韧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、润滑剂及紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、黑色母依次放入混合机中搅拌6min,得到混合料;
(3)将步骤(2)中得到的混合料送入双螺杆挤出机,经熔融、挤出、水冷、风干、切粒得到高耐热高耐候高亮黑免喷涂PC/PMMA材料A1,其中双螺杆挤出机的温度区设定为210℃、220℃、235℃、240℃、245℃、255℃、265℃、265℃、260℃、260℃,螺杆转速为330rpm。
实施例2
(1)按重量份计,分别称取40份透明共聚PC树脂、40份高流动透明PMMA树脂、8份SAN树脂、12份ASA增韧剂、0.2份受阻酚类抗氧剂1010、0.2份亚磷酸酯类抗氧剂168、0.3份润滑剂PETs、0.5份紫外线吸收剂UV-P、0.3份受阻胺光稳定剂UV-770、2份黑色母;
(2)将步骤(1)中透明共聚PC树脂、高流动透明PMMA树脂、透明SAN树脂、增韧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、润滑剂及紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、黑色母依次放入混合机中搅拌6min,得到混合料;
(3)将步骤(2)中得到的混合料送入双螺杆挤出机,经熔融、挤出、水冷、风干、切粒得到高耐热高耐候高亮黑免喷涂PC/PMMA材料A2,其中双螺杆挤出机的温度区设定为210℃、220℃、235℃、240℃、245℃、255℃、265℃、265℃、260℃、260℃,螺杆转速为330rpm。
实施例3
(1)按重量份计,分别称取60份透明共聚PC树脂、28份高流动透明PMMA树脂、4份SAN树脂、8份ASA增韧剂、0.2份受阻酚类抗氧剂1010、0.2份亚磷酸酯类抗氧剂168、0.3份润滑剂PETs、0.5份紫外线吸收剂UV-P、0.3份受阻胺光稳定剂UV-770、2份黑色母;
(2)将步骤(1)中透明共聚PC树脂、高流动透明PMMA树脂、透明SAN树脂、增韧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、润滑剂及紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、黑色母依次放入混合机中搅拌6min,得到混合料;
(3)将步骤(2)中得到的混合料送入双螺杆挤出机,经熔融、挤出、水冷、风干、切粒得到高耐热高耐候高亮黑免喷涂PC/PMMA材料A3,其中双螺杆挤出机的温度区设定为200℃、210℃、220℃、235℃、245℃、255℃、265℃、265℃、260℃、260℃,螺杆转速为330rpm。
对比例1
(1)按重量份计,分别称取50份透普通PC树脂、35份高流动透明PMMA树脂、5份SAN树脂、10份ASA增韧剂、0.2份受阻酚类抗氧剂1010、0.2份亚磷酸酯类抗氧剂168、0.3份润滑剂PETs、0.5份紫外线吸收剂UV-P、0.3份受阻胺光稳定剂UV-770、2份黑色母;
(2)将步骤(1)中普通PC树脂、高流动透明PMMA树脂、透明SAN树脂、增韧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、润滑剂及紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、黑色母依次放入混合机中搅拌6min,得到混合料;
(3)将步骤(2)中得到的混合料送入双螺杆挤出机,经熔融、挤出、水冷、风干、切粒得到高耐热高亮黑免喷涂PC/PMMA材料B1,其中双螺杆挤出机的温度区设定为200℃、210℃、220℃、235℃、245℃、255℃、265℃、265℃、260℃、260℃,螺杆转速为330rpm。
对比例2
(1)按重量份计,分别称取60份透明共聚PC树脂、10份高流动透明PMMA树脂、10份SAN树脂、20份ASA增韧剂、0.2份受阻酚类抗氧剂1010、0.2份亚磷酸酯类抗氧剂168、0.3份润滑剂PETs、0.5份紫外线吸收剂UV-P、0.3份受阻胺光稳定剂UV-770、2份黑色母;
(2)将步骤(1)中透明共聚PC树脂、高流动透明PMMA树脂、透明SAN树脂、增韧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、润滑剂及紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、黑色母依次放入混合机中搅拌6min,得到混合料;
(3)将步骤(2)中得到的混合料送入双螺杆挤出机,经熔融、挤出、水冷、风干、切粒得到高耐热免喷涂PC/PMMA材料B2,其中双螺杆挤出机的温度区设定为200℃、210℃、220℃、235℃、245℃、255℃、265℃、265℃、260℃、260℃,螺杆转速为330rpm。
对比例3
(1)按重量份计,70份高流动透明PMMA树脂、10份SAN树脂、20份ASA增韧剂、0.2份受阻酚类抗氧剂1010、0.2份亚磷酸酯类抗氧剂168、0.3份润滑剂PETs、0.5份紫外线吸收剂UV-P、0.3份受阻胺光稳定剂UV-770、2份黑色母;
(2)将步骤(1)中高流动透明PMMA树脂、透明SAN树脂、增韧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、润滑剂及紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、黑色母依次放入混合机中搅拌6min,得到混合料;
(3)将步骤(2)中得到的混合料送入双螺杆挤出机,经熔融、挤出、水冷、风干、切粒得到高亮黑免喷涂PMMA材料B3,其中双螺杆挤出机的温度区设定为200℃、210℃、220℃、235℃、245℃、255℃、265℃、265℃、260℃、260℃,螺杆转速为330rpm。
按照上述制备方法制备的6种PC/PMMA复合材料A1、A2、A3、B1、B2、B3在90℃下干燥4h,然后按照要求注塑成型,进行相应的物理性能、硬度、制品外观评价分析,具体结果如下:
表1PC/PMMA复合材料的主要性能评价
各测试条件或标准如下:
基于ISO 180标准测试PC/PMMA材料的悬臂梁缺口冲击强度(Izod),试样尺寸为80mm*10mm*4mm,A型缺口;基于ISO175-1标准在弯曲应力0.45MPa条件下测试热变形温度(HDT),试样尺寸为80mm*10mm*4mm;
耐候性能:基于GB/T 32088标准中汽车外饰件试验方法B-1测试,照射强度(340nm)0.55W/m2,总辐照量2500kJ/m2(1894h),要求目视无变色、粉化、开裂等缺陷,目视比色法灰卡等级≥4,△E≤2.0,光泽保持率≥70%。
耐热性能:针对注塑的D柱饰板进行零部件测试,测试条件90℃、24h,要求成品尺寸、形状、外观、颜色、表面特征无明显变化。
高亮黑及通透性评价:在D65光源下对注塑的D柱饰板进行零部件外观效果评价;高亮黑效果分三个等级:明显>轻微>差;通透性效果分三个等级:强>弱>无。
由表1可以看出,本发明实施例1、2和3中得到的PC/PMMA复合材料A1、A2和A3具有优异的韧性、耐热性能好、耐候性能优,且高亮黑外观效果明显,可以替代高亮黑喷漆部件,满足零部件对应技术要求;相比A1、A2和A3,对比例1中得到的PC/PMMA复合材料B1,由于普通PC组份耐候性能差,表面存在发雾,无法满足制品外观要求;对比例2中得到PC/PMMA复合材料B2由于加入的PMMA含量少,微观结构中以PC为连续相,表面轻微发雾,外观效果有所欠缺;对比例3中得到PMMA复合材料B3,无PC组份,PMMA组份含量较高,零部件高亮黑外观效果及耐候性能均较好,但耐热性能无法满足零部件技术要求。
虽然本发明已以实施例公开如上,然其并非用于限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种不同的选择和修改,因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料,其特征在于,包括以下重量份组分:
其中:
所述透明共聚PC树脂,在300℃/1.2kg条件下的熔融指数为15~25g/10min;
所述高流动透明PMMA树脂,在220℃/3.8kg条件下的熔融指数为7~17g/10min;
所述透明SAN树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物,该树脂按重量百分比计包括25~55%的苯乙烯和45~75%的丙烯腈,所述透明SAN树脂在220℃/3.8kg条件下的熔融指数为5~10g/10min。
2.根据权利要求1所述的高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料,其特征在于,所述增韧剂为MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)和/或ASA(丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物)高胶粉,其中,MBS中甲基丙烯酸甲酯为壳,丁苯橡胶为核的核-壳结构增韧剂,橡胶相含量在50-65%,ASA高胶粉橡胶相含量在45-55%。
3.根据权利要求1所述的高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料,其特征在于,所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1076和/或抗氧剂1010,其中,抗氧剂1076为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,抗氧剂1010为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168和/或抗氧剂618,其中,抗氧剂168为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯,抗氧剂618为二硬脂基季戊四醇亚磷酸酯。
4.根据权利要求1所述的高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料,其特征在于,所述润滑剂为PETs(季戊四醇硬脂酸脂)和/或EBS(N,N’-乙撑双硬脂酸酰胺)。
5.根据权利要求1所述的高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料,其特征在于,所述紫外线吸收剂为UV-P、UV-327和UV-360的至少一种,其中,UV-P为2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑,UV-327为2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑,UV-360为2,2-亚二甲基双(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)。
6.根据权利要求1所述的高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料,其特征在于,所述受阻胺光稳定剂为UV-770、UV-944和UV-622的至少一种,其中,UV-770为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,UV-944为聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨]],UV-622为聚[1-(2-羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸酯]。
7.根据权利要求1所述的高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料,其特征在于,所述黑色母为炭黑含量40~70%的母粒,母粒载体为工程树脂。
8.根据权利要求1-7任一所述的高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)按比例称取原材料;
(2)将步骤(1)中透明共聚PC树脂、高流动透明PMMA树脂、透明SAN树脂、增韧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、润滑剂及紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、黑色母依次放入混合机中搅拌均匀,得到混合料;
(3)将步骤(2)中得到的混合料经喂料口送入双螺杆挤出机,经过熔融、挤出、水冷、风干、切粒后即得到高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料。
9.根据权利要求8所述的高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述搅拌的时间为2~15min;步骤(3)中双螺杆挤出机的温度为210~280℃,螺杆转速为240~500rpm。
10.根据权利要求1-7任一所述的高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料或根据权利要求8-9任一所述制备方法制备得到的高耐热、高耐候、高亮黑免喷涂PC/PMMA复合材料在汽车外饰三角窗、D柱饰板及尾翼外饰板中的应用。
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