CN1264920C - 一种pc/abs合金的制备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PC/ABS合金的制备，其特点在于，采用一种ABS/PP接枝马来酸酐(ABS/PP-g-MAH)作为PC/ABS的相容剂，它由聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、ABS/PP接枝马来酸酐 、抗氧剂、润滑剂及其它助剂均匀混合后进入双螺杆挤出机，出料，挤出后冷却、干燥、切粒即得成品。本发明的优点是具有良好的机械性能和加工性能，耐热性高，适合于注射成型。
Description
技术领域
本发明涉及一种PC/ABS合金的制备，可用于车用制件、家电制件等，属于高分子材料技术领域。
背景技术
PC透明度好，耐热性高，光稳定性好，尺寸稳定性好，是韧性最好的工程塑料，但是它对缺口敏感，产品内应力大，熔融粘度高，流动性差，成型困难。
ABS树脂是一种具有优良的耐冲击性能和良好的成型加工性能的通用热塑性树脂，它具有较高的性能/价格比，易于电镀、机械加工，尺寸稳定性好，但其耐热性和耐候性差。
以PC和ABS树脂为主要原料的共混物是一种重要的工程塑料合金，这种材料具有良好的成型流动性能，可用于成型大面积及复杂的制品，具有良好的耐低温冲击性能，较高的热变形温度及良好的光稳定性。
然而PC/ABS的简单共混物存在相容性差的缺点。PC和ABS中的SAN溶解度参数比较接近，PC为9.8(cal/cm3)0.5，SAN为9.3-9.6(cal/cm3)0.5，SAN与PC的相容性较好，然而，PC与ABS中的聚丁二烯难以相容，它们之间会造成薄弱的连接，使物理性能下降。已有许多文献报道了多种增容剂，可以改善ABS与PC的相容性，如SMA，PMMA，MBS，ACR，ABS-g-MA等常作为PC/ABS合金的相容剂。含有聚碳酸酯和ABS聚合物的热塑性模塑组合物已有三十多年的历史，各大公司申请了大量的专利，主要涉及到PC/ABS合金的增容、阻燃、解决熔接痕等领域。如US5008315公开了一种脱模性好的PC/ABS合金；CA2082983公开了一种PC/ABS低光泽合金的制法；TW416908公开了一种加入芳香族磷酸酯可以提高PC/ABS脱模性的方法，用以提高其物理机械性能，解决黑点；US6583204介绍了一种热稳定性好的阻燃PC/ABS，US5846665介绍了一种可电镀的PC/ABS合金，US5990208介绍了一种抗紫外线的PC/ABS的制备方法，US5847041涉及到一种PC/聚烯烃的合金，提到采用PP接枝马来酸酐后可改善与PC的相容性。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有良好的机械性能和加工性能的PC/ABS合金的制备。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种PC/ABS合金的制备，其特征在于，它由以下重量配比的原料制成：(％)
聚碳酸酯 50～80％、
丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物 5～60％、
ABS/PP接枝马来酸酐 5～60％、
抗氧剂 0.2～1.0％、
润滑剂 0.1～0.5％、
其它助剂 0.1～2.0％。
所述的聚碳酸酯为分子量为10000-30000的双酚A型聚碳酸酯；所述的丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)，其重量配比为苯乙烯含量30-65％，丙烯腈含量20-35％，丁二烯含量10-50％，ABS为乳液聚合或本体聚合均可；所述的ABS/PP接枝马来酸酐由以下重量配比的原料制成：ABS 50--70％，聚丙烯(PP)20-40％，马来酸酐(MAH)1.2-1.7％，引发剂0.08-1.2％，硬脂酸0.3-0.6％；所述的聚丙烯(PP)为均聚PP、嵌段共聚PP和无规共聚PP；所述的引发剂采用过氧化二异丙苯(DCP)或2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧化)己烷；所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯；所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺；所述的其它助剂是加工助剂、阻燃剂、脱模剂、光稳定剂、增韧剂、着色剂中的一种。
一种PC/ABS合金的制备方法，其方法如下：
(1)按重量配比称取原料；
(2)先制备ABS/PP接枝马来酸酐：将ABS、PP、马来酸酐(MAH)、引发剂、硬脂酸均匀混合后进入双螺杆挤出机，加工工艺如下：从喂料口到模头一区温度170-190℃，二区温度170-190℃，三区温度180-200℃，四区温度180-200℃，五区温度180-200℃，六区温度170-190℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为300转/分钟，压力为12-18Mpa。
(3)将聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、ABS/PP接枝物、抗氧剂、润滑剂及其它助剂均匀混合后进入双螺杆挤出机，加工工艺如下：从喂料口到模头一区温度220-240℃，二区温度240-250℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度230-250℃；停留时间为1.5-2.5分钟，主机转速300-450转/分钟，压力为12-18Mpa。
(4)出料，挤出后冷却、干燥、切粒即得成品。
本发明采用ABS/PP-g-MAH作为PC/ABS的相容剂，甚至直接代替ABS组份，制备的PC/ABS合金具有良好的机械性能和加工性能，导致PC/ABS合金拉伸性能、弯曲性能、和冲击性能都得到明显提高，且材料的加工性能得到改善，能改进喷流、提高熔体强度、降低制品的内应力。
本发明的优点是具有良好的机械性能和加工性能，耐热性高，适合于注射成型。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
聚碳酸酯为GE公司生产的Lexan 141，ABS为BASF公司生产的牌号为GP22，相容剂ABS/PP-g-MAH自制。
抗氧剂选用化学名称为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，商品名Irganox 1010，瑞士汽巴精化公司生产，辅助抗氧剂选用三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯，商品名Irganox 168，瑞士汽巴精化公司生产，用量为1010/168＝0.1/0.2
润滑剂为N，N’-乙撑双硬脂酰胺(EBS)，市售。
本发明的PC/ABS合金采用南京科亚公司生产的TE-35(L/D＝48)双螺杆挤出机生产，加工工艺如下：从喂料口到模头一区温度220-240℃，二区温度240-250℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度230-250℃，停留时间为1.5-2.5分钟，主机转速300-450转/分钟，压力为12-18Mpa。
ABS/PP-g-MAH的制备。
本发明首先涉及ABS/PP-g-MAH相容剂的制备，配方组成如下：ABS(GP22，德国BASF公司产品)69％，PP(F401，扬子石油化工股份有限公司产品)28.9％，马来酸酐(MAH)1.5％，引发剂DCP 0.1％，硬脂酸0.5％。
采用南京科亚公司生产的TE-35(L/D＝48)双螺杆挤出机生产，加工工艺如下：从喂料口到模头一区温度180℃，二区温度180℃，三区温度190℃，四区温度190℃，五区温度190℃，六区温度180℃；停留时间为2分钟，主机转速为300转/分钟，压力为15Mpa。产量约10kg/小时，通过红外光谱测试材料的接枝率为0.5％。
实施例1：
将PC重量比为44.2％，ABS重量比为50％，ABS/PP-g-MAH重量比为5％，1010/168重量比为0.1/0.2％，EBS重量比为0.5％，在高速混合器中将上述组分在室温下混匀，之后在双螺杆挤出机生产，加工条件为：从喂料口到模头一区温度235℃，二区温度245℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度245℃；停留时间为2分钟，主机转速450转/分钟，压力为15Mpa。
实施例2
将PC重量比为54.2％，ABS重量比为40％，ABS/PP-g-MAH重量比为5％，1010/168重量比为0.1/0.2％，EBS重量比为0.5％.用高速混合器在室温下干混，之后在双螺杆挤出机生产，加工条件为：从喂料口到模头一区温度235℃，二区温度245℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度245℃；停留时间为2分钟，主机转速450转/分钟，压力为15Mpa。
实施例3
将PC重量比为64.2％，ABS重量比为30％，ABS/PP-g-MAH重量比为5％，1010/168重量比为0.1/0.2％，EBS重量比为0.5％.用高速混合器在室温下干混，之后在双螺杆挤出机生产，加工条件为：从喂料口到模头一区温度235℃，二区温度245℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度245℃；停留时间为2分钟，主机转速450转/分钟，压力为15Mpa。
实施例4
将PC重量比为54.2％，ABS/PP-g-MAH重量比为45％，1010/168重量比为0.1/0.2％，EBS重量比为0.5％.用高速混合器在室温下干混，之后在双螺杆挤出机生产，加工条件为：从喂料口到模头一区温度235℃，二区温度245℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度245℃；停留时间为2分钟，主机转速450转/分钟，压力为15Mpa。
对比例1
将PC重量比为44.2％，ABS重量比为55％，1010/168重量比为0.1/0.2％，EBS重量比为0.5％.用高速混合器在室温下干混，之后在双螺杆挤出机生产，加工条件为：加工条件为：从喂料口到模头一区温度235℃，二区温度245℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250(℃，六区温度245℃；停留时间为2分钟，主机转速450转/分钟，压力为15Mpa。
对比例2
将PC重量比为54.2％，ABS重量比为45％，1010/168重量比为0.1/0.2％，EBS重量比为0.5％.用高速混合器在室温下干混，之后在双螺杆挤出机生产，加工条件为：加工条件为：从喂料口到模头一区温度235℃，二区温度245℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度245℃；停留时间为2分钟，主机转速450转/分钟，压力为15Mpa。
对比例3
将PC重量比为64.2％，ABS重量比为35％，1010/168重量比为0.1/0.2％，EBS重量比为0.5％.用高速混合器在室温下干混，之后在双螺杆挤出机生产，加工条件为：加工条件为：从喂料口到模头一区温度235℃，二区温度245℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度245℃；停留时间为2分钟，主机转速450转/分钟，压力为15Mpa。
性能测试
缺口和无缺口冲击强度按DIN 53453执行，样条尺寸为50*6*4，测试设备为德国Zwick B5102.202冲击试验机。
拉伸性能测试按DIN 53455执行，样条为1B，测试设备为德国Zwick Z010电子拉力机，拉伸速度为50mm/min。
弯曲性能的测试按DIN 53452执行，样条尺寸为50*6*4，测试设备为ZwickZ010电子拉力机，跨距为40mm，速度为14mm/min。
熔体流动速率(MFR)的测试按DIN 53735执行，测试条件为265℃5kg。密度按DIN 53479进行测试。
球压痕硬度按测试标准DIN 53456执行，样条尺寸为Φ50*6，测试设备为Zwick硬度计，负荷为358N，30秒读数。
维卡软化温度按测试标准DIN 53460执行，测试设备为意大利CEAST公司的维卡热变形温度测试仪。
实施例和对比例配方及性能比较
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | |||
| 对比例 | 1 | 2 | 3 | ||||
| PC-110 | 44.2 | 54.2 | 64.2 | 54.2 | 44.2 | 54.2 | 64.2 |
| ABS GP 22 | 50 | 40 | 30 | - | 55 | 45 | 35 |
| ABS/PP-g-MAH | 5 | 5 | 10 | 45 | - |
| 1010/168 | 0.1/0.2 | 0.1/0.2 | 0.1/0.2 | 0.1/0.2 | 0.1/0.2 | 0.1/0.2 | 0.1/0.2 |
| EBS | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| charpy缺口冲击强度(kJ/m2) | 46.7 | 44.7 | 52.1 | 48.9 | 25.9 | 28.6 | 31.2 |
| Charpy无缺口冲击强度(kJ/m2) | 未断 | 未断 | 未断 | 未断 | 未断 | 未断 | 未断 |
| 拉伸强度(MPa) | 56.25 | 55.76 | 58.2 | 56.98 | 47.36 | 48.2 | 50.1 |
| 弯曲强度(MPa) | 79.1 | 84 | 82.5 | 80.61 | 72.77 | 74.4 | 75.5 |
| 弯曲模量(MPa) | 2308 | 2384 | 2300 | 2248 | 2199 | 2240 | 2287 |
| MFR(g/10min) | 25.5 | 26 | 23.5 | 24.9 | 26 | 24.5 | 24.5 |
| 密度(g/cm3) | 1.110 | 1.128 | 1.149 | 1.132 | 1.108 | 1.128 | 1.145 |
| 球压痕硬度(MPa) | 118 | 120 | 121.2 | 117.8 | 113.8 | 116.7 | 116.7 |
| 维卡软化温度(5kg)(℃) | 109.8 | 114.4 | 120.5 | 116.7 | 106.3 | 110.6 | 114.5 |
从上表中可以看出，相同PC/ABS配比的情况下，含ABS/PP-g-MAH增容剂的体系PC/ABS合金的冲击性能、弯曲性能、球压痕硬度和维卡软化温度均得到不同程度提高，特别是缺口冲击强度有较大幅度提高，说明ABS/PP-g-MAH是PC/ABS合金优良的相容剂。
Claims (10)
1.一种PC/ABS合金，其特征在于，它由以下重量配比的原料制成：(％)
聚碳酸酯 50～80％、
丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物 5～60％、
ABS/PP接枝马来酸酐 5～60％、
抗氧剂 0.2～1.0％、
润滑剂 0.1～0.5％、
其它助剂 0.1～2.0％。
2.根据权利要求1所述的一种PC/ABS合金，其特征在于，所述的聚碳酸酯为分子量为10000-30000的双酚A型聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种PC/ABS合金，其特征在于，所述的丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，其重量配比为苯乙烯含量30-65％，丙烯腈含量20-35％，丁二烯含量10-50％，ABS为乳液聚合或本体聚合均可。
4.根据权利要求1所述的一种PC/ABS合金，其特征在于，所述的ABS/PP接枝马来酸酐由以下重量配比的原料制成：ABS 50-70％，聚丙烯20-40％，马来酸酐1.2-1.7％，引发剂0.08-1.2％，硬脂酸0.3-0.6％。
5.根据权利要求1或4所述的一种PC/ABS合金，其特征在于，所述的聚丙烯为均聚PP、嵌段共聚PP和无规共聚PP。
6.根据权利要求1或4所述的一种PC/ABS合金，其特征在于，所述的引发剂采用过氧化二异丙苯或2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧化)己烷。
7.根据权利要求1所述的一种PC/ABS合金，其特征在于，所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯。
8.根据权利要求1所述的一种PC/ABS合金，其特征在于，所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
9.根据权利要求1所述的一种PC/ABS合金，其特征在于，所述的其它助剂是加工助剂、阻燃剂、脱模剂、光稳定剂、增韧剂、着色剂的一种。
10.根据权利要求1所述的一种PC/ABS合金的制备方法，其方法如下：
(1)按重量配比称取原料；
(2)先制备ABS/PP接枝马来酸酐
将ABS、PP、马来酸酐、引发剂、硬脂酸均匀混合后进入双螺杆挤出机，加工工艺如下：从喂料口到模头一区温度170-190℃，二区温度170-190℃，三区温度180-200℃，四区温度180-200℃，五区温度180-200℃，六区温度170-190℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为300转/分钟，压力为12-18Mpa；
(3)将聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、ABS/PP接枝马来酸酐、抗氧剂、润滑剂及其它助剂均匀混合后进入双螺杆挤出机，加工工艺如下：从喂料口到模头一区温度220-240℃，二区温度240-250℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度230-250℃；
停留时间为1.5-2.5分钟，主机转速300-450转/分钟，压力为12-18Mpa；(4)出料，挤出后冷却、干燥、切粒即得成品。
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