CN1740229A - 聚碳酸酯/丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物材料及其制备方法 - Google Patents

聚碳酸酯/丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种本发明涉及有机化学领域，采用聚碳酸酯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物、丙烯腈－苯乙烯共聚物、增韧相容剂、聚四氟乙烯、润滑剂、抗氧剂为原料制备而成，它可以用下述方法制得：干燥、混合、挤出、切粒，最后制成高刚性、超高抗冲击聚碳酸酯/丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物材料；其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：a)聚碳酸酯40－70％、b)丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物15－40％、c)丙烯腈－苯乙烯共聚物5－15％、d)增韧相容剂3－15％、e)聚四氟乙烯1－3％、f)润滑剂0.2－1％、g)抗氧剂0.4－1％。

Description

聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机化学领域，具体地说是一种高刚性、超高抗冲击聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料及其制备方法。
背景技术
我们知道，聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)合金是一种重要的工程塑料合金，这种材料具有良好的成型性，良好的耐低温冲击性能和较高的热变形温度及光稳定性。它与PC相比降低了熔体粘度，改善了加工性能，并且大大提高了产品的耐应力开裂的性能。它与ABS相比提高了耐热性和耐候性。生产成本介于PC和ABS之间，又具有两者的良好性能，能够更好的应用于汽车，电子，电器等行业。近年来，PC/ABS合金发展较快，国外已经开发出一系列不同的PC/ABS合金，而我国在这方面的研究起步较晚，到目前为止尚处于应用开发阶段。
2005年公开的一个专利CN1580126A使用了一种ABS/PP接枝马来酸酐作为PC/ABS的相容剂，制备的合金具有良好的机械性能。
2005年还公开一个专利CN1605600A使用PC 20-90份，ABS 8-72份，相容剂2-8份，润滑剂0.1-0.3份制得了流动性优异、加工性能好的PC/ABS材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足，提供一种降低PC材料的熔体强度和高的加工温度，提高材料的耐磨性，生产出具有高刚性、超高抗冲击强度的合金材料及制备方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种高刚性、超高抗冲击聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料及其制备方法，采用聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、增韧相容剂、聚四氟乙烯、润滑剂、抗氧剂为原料制备而成，它可以用下述方法制得：干燥、混合、挤出、切粒，最后制成高刚性、超高抗冲击聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料；其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：
a)聚碳酸酯40-70％、b)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15-40％、c)丙烯腈-苯乙烯共聚物5-15％、d)增韧相容剂3-15％、e)聚四氟乙烯1-3％、f)润滑剂0.2-1％、g)抗氧剂0.4-1％。
上述方案中，以重量百分比计聚碳酸酯的量优选范围为50-70％；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的量以重量百分比计为20-40％；丙烯腈-苯乙烯共聚物中丙烯腈含量以重量百分比计优选范围为30-60％。增韧相容剂是含有丙烯酸酯官能团的接枝化合物或含有丙烯酸酯官能团化合物的共聚物，也可以将上述丙烯酸酯官能团的接枝化合物与含有丙烯酸酯官能团化合物的共聚物混合使用。润滑剂是硬脂酸酰胺系列或硅系列润滑剂，也可以是两者的混合物。
一种制造前述聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料的方法，它可以用下述方法得到：将聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、增韧相容剂、聚四氟乙烯、润滑剂、抗氧剂混合；
其技术特征是：将聚碳酸酯(PC)120℃干燥4小时，水分含量保证在0.03％以下；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)80℃干燥4小时；
将前述干燥好的40-70％聚碳酸酯(PC)、15-40％丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和5-15％丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)倒入高速混合机中，低速搅拌，搅拌同时加入3-15％增韧相容剂(KM-1)、1-3％聚四氟乙烯(PTFE)、0.2-1％润滑剂以及0.4-1％抗氧剂，搅拌；
最后将搅拌混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，共混加工温度为230-250℃，螺杆转速为150-250r/min，产物经过水冷，切粒。
上述聚碳酸酯(PC)树脂用量最好为50-70％，PC在材料组合物中为主要树脂，含量不可以过低，否则影响材料的基本性能；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)用量最好为20-40％，ABS含量在一定范围之内，既可以降低PC树脂的加工温度，又可降低熔体强度。
上述丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)用来调节PC/ABS材料中的丙烯腈含量，AS中丙烯腈含量在30-60％。丙烯腈成分对材料的刚性有很大影响，其含量增加则材料刚性增加，反之则刚性降低；同时丙烯腈含量对材料的冲击性能有影响，含量过多则冲击强度下降。
上述增韧相容剂(KM-1)用来增加PC和ABS两种材料的相容性，以获得性能更佳的合金材料，同时其还有增加材料冲击强度的作用。增韧相容剂可是含有丙烯酸酯官能团的接枝化合物，如乙烯接枝丙烯酸酯、全丙烯酸酯核-壳型抗冲击剂等或共聚化合物类，如丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)等，也可以是两者的混合物。
上述聚四氟乙烯(PTFE)在配方中只有增加材料耐磨性的作用，其含量在一定范围之内时对材料性能几乎没有影响。
上述润滑剂为硬脂酸酰胺系列，如乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、改性乙撑双硬脂酸酰胺等或硅系列润滑剂，如甲基含氢硅油、硅酮母粒、硅酮粉等，也可以是两者的混合物，用来增加材料内外润滑性能，降低材料熔体强度，增加流动性和加工性能。
本发明使用的聚碳酸酯(PC)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)、增韧相容剂(KM-1)、聚四氟乙烯(PTFE)、润滑剂和抗氧剂只有按照一定的比例配合效果才最好，制得达到刚性和超高冲击强度的PC/ABS合金材料。
本发明所生产的聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物合金材料具有良好的加工性能、高刚性和超高抗冲击强度，并且生产工艺简单。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
实施例1：将30kg聚碳酸酯(PC)120℃干燥4小时；15kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和2.5kg丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)80℃干燥4小时，丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)中的丙烯腈含量在60％。将干燥好的聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)倒入高速混合机中，低速搅拌。搅拌同时加入3.5kg乙烯接枝丙烯酸酯、0.5kg聚四氟乙烯(PTFE)、0.2kg乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)以及0.2kg抗氧剂，搅拌2分钟。将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出。共混加工温度为230-250℃，螺杆转速为180r/min，产物经过水冷，切粒。将生产出的材料在110℃干燥4小时，然后在注塑机上制备标准力学性能测试样条。注塑压力50-80Mpa，料筒温度230-250℃，模具温度60℃，注塑周期20s。样条的力学性能按照国家标准进行，性能为：
    熔融指数(g/10min)   拉伸强度(MPa) 弯曲强度(MPa)   缺口冲击强度(kJ/m2)  伸长率(％)
    12.2   54.6   81.7     101.2   56.8
实施例2：将70重量份聚碳酸酯(PC)120℃干燥4小时；25重量份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和6重量份丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)80℃干燥4小时，丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)中的丙烯腈含量在30％。将干燥好的聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)倒入高速混合机中，低速搅拌。搅拌同时加入3重量份丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、1重量份聚四氟乙烯(PTFE)、0.5重量份甲基含氢硅油，以及0.5重量份抗氧剂，搅拌2分钟。将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出。共混加工温度为230-250℃，螺杆转速为180r/min，产物经过水冷，切粒。将生产出的材料在110℃干燥4小时，然后在注塑机上制备标准力学性能测试样条。注塑压力50-80Mpa，料筒温度230-250℃，模具温度60℃，注塑周期20s。样条的力学性能按照国家标准进行，性能为：
    熔融指数(g/10min)   拉伸强度(MPa) 弯曲强度(MPa)   缺口冲击强度(kJ/m2)   伸长率(％)
    18.3     56.2   84.4   94.7     31.5
实施例3：按下列组分(重量％)将60份聚碳酸酯(PC)120℃干燥4小时；16.6份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和12份丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)80℃干燥4小时，丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)中的丙烯腈含量在38％。将干燥好的聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)倒入高速混合机中，低速搅拌。搅拌同时加入4份乙烯接枝丙烯酸酯与4份丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)混合物、1份聚四氟乙烯(PTFE)、0.1份乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)与0.6份甲基含氢硅油混合物，以及0.5重量份抗氧剂，搅拌2分钟。将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出。共混加工温度为230-250℃，螺杆转速为180r/min，产物经过水冷，切粒。
本实用新型还可通过下表所列实施例(重量％)来实现，其制备方法与前述实施例相同：其中PC为聚碳酸酯、ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、AS为丙烯腈-苯乙烯共聚物、KM-1为增韧相容剂、PTFE为聚四氟乙烯，I、乙烯接枝丙烯酸酯、II、全丙烯酸酯核-壳型抗冲击剂、III、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，a为乙撑双硬脂酸酰胺、b为改性乙撑双硬脂酸酰胺、c为甲基含氢硅油、d为硅酮母粒、e为硅酮粉。
 编号   PC   AS   KM-1   PTFE   润滑剂   抗氧剂  ABS
  AS中丙烯腈含量％   I   II  III   a   b   c   d   e
 实施4   40   5   40   0   4   6   3   0   1   0   0   0   1   40
 实施5   70   10   55   0   3.4   0   1   0   0   0   0.2   0   0.4   15
 实施6   50   15   50   12   0   3   2   0   0   0   0   0.5   0.5   17
 实施7   56   8   45   1   0   2   2   0   0.2   0   0.1   0   0.7   30
本发明所有的原材料，相容剂、耐磨剂、润滑剂和抗氧剂等以合适的比例相互配合、协同作用，使得利用本发明制备的PC/ABS合金材料具有以下优良性能：
1、良好的加工性能
在本PC/ABS合金材料中，由于各种助剂的配合使用，尤其是润滑剂的使用，使得材料具有优良的加工流动性能。加工温度与PC树脂比较有明显下降，在230-250℃即可以方便的加工成型，有很好的工艺适应性、稳定性与重现性，能够连续生产。如熔融指数达到20g/10min。
2、优异的力学性能
1)本发明的组分中有增韧相容剂和丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)。在各个组分合适的比例协同作用下，作为增韧相容剂，在PC与ABS之间起到了表面活性剂的作用，发生了一定的化学反应，促进了PC与ABS之间的分子链的扩散。在一定的含量范围内，增韧相容剂使合金材料的拉伸强度提高；同时由于丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)的存在，也对合金的拉伸强度有贡献。两种组分的协同作用保持了PC/ABS合金材料的高刚性。
2)本发明的组分中有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和增韧相容剂。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)与PC具有一定的相容性，可以保持和提高PC/ABS合金材料的冲击性能；同时由于增韧相容剂的存在，使得材料具有了超高的抗冲击性能。
如拉伸强度达到50-70MPa，弯曲强度达到80-95MPa，冲击强度达到100kJ/m2等。

Claims (7)

1、一种聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料，采用聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、增韧相容剂、聚四氟乙烯、润滑剂、抗氧剂为原料制备而成，它可以用下述方法制得：干燥、混合、挤出、切粒，最后制成聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料；其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：
a)聚碳酸酯40-70％、b)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15-40％、c)丙烯腈-苯乙烯共聚物5-15％、d)增韧相容剂3-15％、e)聚四氟乙烯1-3％、f)润滑剂0.2-1％、g)抗氧剂0.4-1％。
2、根据权利要求1所述聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料，其特征在于所说的聚碳酸酯以重量百分比计为50-70％。
3、根据权利要求1所述聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料，其特征在于所说的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物以重量百分比计为20-40％。
4、根据权利要求1所述聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料，其特征在于所说的丙烯腈-苯乙烯共聚物中丙烯腈含量以重量百分比计优选范围为30-60％。
5、根据权利要求1所述聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料，其特征在于所说的增韧相容剂是含有丙烯酸酯官能团的接枝化合物或含有丙烯酸酯官能团化合物的共聚物，也可以将上述丙烯酸酯官能团的接枝化合物与含有丙烯酸酯官能团化合物的共聚物混合使用。
6、根据权利要求1所述聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料，其特征在于所说的润滑剂是硬脂酸酰胺系列或硅系列润滑剂，也可以是两者的混合物。
7、一种制造权利要求1的聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料的方法，它可以用下述方法得到：将聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、增韧相容剂、聚四氟乙烯、润滑剂、抗氧剂混合；
其技术特征是：将聚碳酸酯120℃干燥4小时，水分含量保证在0.03％以下；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物80℃干燥4小时；
将前述干燥好的40-70％聚碳酸酯、15-40％丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和5-15％丙烯腈-苯乙烯共聚物倒入高速混合机中，低速搅拌，搅拌同时加入3-15％增韧相容剂、1-3％聚四氟乙烯、0.2-1％润滑剂以及0.4-1％抗氧剂，搅拌；最后将搅拌混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，共混加工温度为230-250℃，螺杆转速为150-250r/min，产物经过水冷，切粒。
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