一种PC/ABS复合材料及其制备方法与应用与流程

一种pc/abs复合材料及其制备方法与应用
技术领域
1.本发明涉及工程塑料技术领域，尤其是一种pc/abs复合材料及其制备方法与应用。


背景技术：

2.pc通常与abs共混做成合金材料，不同厂家pc合成方法及过程控制有差异，导致pc材料封端率不同，封端率越高，热稳定性越好、冲击性能也越优异；封端率低，端羟基含量高，pc及其合金材料容易发生异丙基链断裂、水解/醇解、碳酸键的重排等降解反应，导致产品出现外观、冲击等缺陷。
3.pc合金中pc/abs矿粉填充体系的热稳定性比较难控制，主要原因是滑石粉容易吸水，共混物中少量的水很难排出，导致滑石粉在pc/abs合金中的相容性不好，容易产生麻点、料花等外观不良，以及简支梁冲击强度低、热稳定性差、加工性能差等性能缺陷，而采用常见的增容剂增容后，共混物形态仍是相分离结构，很难确保分散相充分细化。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种pc/abs复合材料及其制备方法与应用。
5.为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种pc/abs复合材料，包括以下重量份的组分：聚碳酸酯30-80份、abs树脂30-55份、滑石粉5-25份、相容剂2-8份、扩链剂0.1-1.5份；其中，所述相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，扩链剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯四元无规共聚物。
6.本发明选用不同封端率的聚碳酸酯(封端率94-99％)进行试验，本发明甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(mbs类)和苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯四元无规共聚物(ras类扩链剂)共同作用，制备得到的pc/abs复合材料简支梁冲击强度高、热稳定性好，无外观缺陷。其中mbs类物质是丁二烯橡胶为核，起增韧作用，甲基丙烯酸甲酯为连续相的壳体，起到与基体树脂及扩链剂相容的作用；ras类扩链剂依托苯乙烯、丙烯腈与增韧剂和基体树脂相容，甲基丙烯酸甲酯与增韧剂相容起到协同作用，甲基丙烯酸缩水甘油酯吸收pc的端羟基等自由基，减少分子链的断裂，达到协同增韧和封端的效果。
7.优选地，所述abs树脂的橡胶相平均粒径为0.1-8.0μm，滑石粉的目数≥20000。
8.优选地，相容剂的重量份为3-6份、扩链剂的重量份为0.5-1份。发明人经过大量试验研究后发现，相容剂和扩链剂的重量份对pc/abs复合材料的综合性能有较大影响，采用上述重量份选择时，制备得到的pc/abs复合材料的简支梁冲击强度更高、热稳定性好性能更好。
9.优选地，所述相容剂的粒径≥200nm；进一步优选地，所述相容剂的粒径为200-300nm。发明人经过大量试验研究后发现，相容剂的粒径过小时，在材料中迁移过大，增韧效
果较差，会对制备得到的pc/abs复合材料的简支梁冲击强度、热稳定性、加工性能产生影响。
10.优选地，所述扩链剂的重均分子量为80000-100000。发明人经过大量试验研究后发现，分子量过小，活性基团含量过高会导致扩链剂本身不稳定；分子量过大，会降低体系的粘度，影响加工性能；分子量过大或过小均会对制备得到的pc/abs复合材料的简支梁冲击强度、热稳定性、加工性能产生影响。
11.优选地，所述的pc/abs复合材料，还包括以下重量份的组分：抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.2-0.8份；优选地，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂中的至少一种；所述润滑剂为酯类润滑剂、硅酮类润滑剂中的至少一种。
12.此外，本发明还提供了一种所述的pc/abs复合材料的制备方法，包括如下步骤：
13.(1)按配比称量各种原料；
14.(2)将步骤(1)中各种原料加入混合机中混合均匀，得到混合物料；
15.(3)将步骤(2)中得到的混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到所述pc/abs复合材料。
16.优选地，所述步骤(3)中，挤出机的工艺条件为：一区温度为80-120℃，二区温度为120-160℃，三区温度为200-230℃，四区温度为240-260℃，五区温度为240-260℃，六区温度为250-260℃，七区温度为250-260℃，八区温度为250-260℃，九区温度为250-260℃，机头温度为250-260℃，主机转速为400-500转/分。
17.进一步地，本发明提供了所述的pc/abs复合材料在汽车、家电领域的应用；优选地，本发明提供了所述的pc/abs复合材料在汽车天线盖板、牌照板，家电空调盖板、机壳中的应用。
18.相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明选用不同封端率的聚碳酸酯(封端率94-99％)进行试验，本发明甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯四元无规共聚物等组分共同作用，制备得到的pc/abs复合材料简支梁冲击强度高、热稳定性好、加工性能好、无外观缺陷。
具体实施方式
19.为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
20.实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到；本发明实施例及对比例所用抗氧剂、润滑剂、滑石粉完全相同。
21.现对实施例及对比例所用原料做如下说明，但不限于这些材料：
22.聚碳酸酯(pc)
23.聚碳酸酯1：pc-wb02，宁波坚锋新材料有限公司，封端率94.3％；
24.聚碳酸酯2：pc 1809-01，鲁西化工，封端率98.5％；
25.abs树脂
26.abs树脂1：本体法abs，橡胶相平均粒径为1.0-3.0μm，型号abs 8434，厂家高桥石化；
27.abs树脂2：乳液法abs，橡胶相平均粒径为0.1-1.0μm，型号abs pa-757，厂家奇美；
28.相容剂
29.相容剂1：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，em500，厂家lg化学，粒径200-300nm；
30.相容剂2：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，型号m-521，日本钟渊，粒径200-300nm；
31.相容剂3：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，m-732，日本钟渊，粒径100nm；
32.相容剂4：san接枝改性树脂，hw-102m，嘉兴华雯化工股份有限公司，马来酸酐含量3-5％；
33.扩链剂
34.扩链剂1：苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯四元无规共聚物，ras-302，嘉兴华雯化工股份有限公司，重均分子量80000-100000；
35.扩链剂2：苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元无规共聚物，sag-008，上海佳易容，重均分子量80000-100000；
36.扩链剂3：苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元无规共聚物，sag-005上海佳易容，重均分子量60000-80000；
37.扩链剂4：苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸甲酯四元无规共聚物，sag-002，上海佳易容，重均分子量120000-140000；
38.扩链剂5：苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元无规共聚物，型号，sag-001，上海佳易容，重均分子量60000-90000；
39.滑石粉：htpultra5l，目数：30000，厂家意米法比；
40.抗氧剂：抗氧剂1，亚磷酸酯抗氧剂，型号：抗氧剂168(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)，市售；抗氧剂2：受阻酚类抗氧剂，型号：抗氧剂1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯)，市售；
[0041]
润滑剂：酯类润滑剂，市售；
[0042]
润滑剂：硅酮类润滑剂，市售；
[0043]
实施例1-15及对比例1-7
[0044]
实施例1-15及对比例1-7的pc/abs复合材料的组分及重量份选择如表1、表2、表3所示，其中，实施例1-15及对比例1-7的pc/abs复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0045]
(1)按配比称量各种原料；
[0046]
(2)将步骤(1)中各种原料加入混合机中混合均匀，得到混合物料；
[0047]
(3)将步骤(2)中得到的混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，挤出机的工艺条件为：一区温度为80-120℃，二区温度为120-160℃，三区温度为200-230℃，四区温度为240-260℃，五区温度为240-260℃，六区温度为250-260℃，七区温度为250-260℃，八区温度为250-260℃，九区温度为250-260℃，机头温度为250-260℃，主机转速为430转/分，得到所述pc/abs复合材料。
[0048]
表1
[0049][0050][0051]
表2
[0052]
[0053][0054]
表3
[0055]
[0056][0057]
性能测试
[0058]
将实施例1-15及对比例1-7制备的pc/abs复合材料进行相关性能测试，具体测试方法如下：
[0059]
(1)charpy冲击强度(简支梁冲击强度)：测试标准gb/t 1043.2-2008，测试条件23℃，摆锤4j；为满足要求，简支梁冲击强度≥30kj/m2；
[0060]
(2)熔体质量流动速率：测试标准gb/t 3682-2018，测试条件260℃/5kg；
[0061]
热滞留熔体质量流动速率：测试标准gb/t 3682-2018，测试条件，260℃滞留20min，260℃/5kg；具有相同(相似)结构的聚合物，热滞留后熔体质量流动速率变化率越大，说明聚合物热滞留时分子链破坏程度更大，分子链变短。分子量越小，流动速率变大，因此，聚合物的热稳定性就越差，熔体质量流动速率变化率＝(热滞留熔体质量流动速率-熔体质量流动速率)/熔体质量流动速率；为满足要求，熔体质量流动速率变化率≤30％；
[0062]
(3)热滞留样板银纹：测试标准，测试条件260℃滞留20min，注塑样板，在标准灯箱下目视评估外观，尤其是料花/银纹面积大小，1-5级；1级外观最差，表面麻点或者料花面积≥60％；2级，表面麻点或者料花面积40％≤2级≤60％；3级，表面麻点或者料花面积20％≤3级≤40％；4级表面麻点或者料花面积≤20％；5级外观最好，表面无麻点、料花；为满足要求，外观评级≥4级；
[0063]
测试结果如表4所示；
[0064]
表4
[0065][0066]
表5
[0067][0068]
[0069]
由上表可知，本发明实施例制备得到的pc/abs复合材料均满足简支梁冲击强度≥30kj/m2，熔体质量流动速率变化率≤30％，外观评级为4级及以上的要求。
[0070]
实施例1-2结果表明，不同封端率的聚碳酸酯在制备pc/abs复合材料的过程中，封端率越低的聚碳酸酯，热稳定越差，降解更严重；本发明选用封端率94.3％的聚碳酸酯，也可以满足要求。实施例1、3是看abs树脂种类的影响，从结果来看，abs树脂种类对制备得到的pc/abs复合材料的简支梁冲击强度、热稳定性、加工性能几乎无影响。
[0071]
实施例1、4-5结果表明，相容剂的粒径≤200nm时，制备得到的pc/abs复合材料的简支梁冲击强度、热稳定性、加工性能均较差，对外观也有些微影响。
[0072]
实施例1、6-8结果表明，扩链剂的重均分子量为80000-100000时，制备得到的pc/abs复合材料的简支梁冲击强度、热稳定性、加工性能更好。
[0073]
实施例1、10-13结果表明，相容剂的重量份为3-6份、扩链剂的重量份为0.5-1份时，制备得到的pc/abs复合材料的简支梁冲击强度、热稳定性、加工性能更好。
[0074]
对比例1-2是扩链剂和相容剂的种类不选择本发明特定的种类，对比例3、对比例5是看配方范围不在本发明特定选择下，对比例6-7是分别不含相容剂或扩链剂，从结果显示来看，制备得到的pc/abs复合材料的简支梁冲击强度、热稳定性、加工性能及外观均不满足要求。对比例4是看扩链剂不在本发明特定选择下，从结果显示来看，制备得到的pc/abs复合材料的简支梁冲击强度、加工性能及外观均不满足要求。
[0075]
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。