一种PC/ABS共聚物及其制备方法与流程

一种pc/abs共聚物及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种pc/abs共聚物及其制备方法。


背景技术：

2.在节能减排问题也受到全球关注的现代社会，汽车轻量化一直都是汽车工业持续关注的话题。高分子材料技术的高速发展使得“以塑代钢”成为可能。如今，汽车保险杠、扰流板、行李架等大尺寸制件已经逐渐“塑料化”，这减轻了车身的重量，可大幅降低汽车的燃油消耗。
3.汽车格栅、扰流板和行李架零件比较常用pc(聚碳酸酯)/abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)塑料进行制备。汽车生产厂家发现，pc/abs这种无定型塑料制备的上述长尺寸制件会在冷热交替明显的环境中，出现明显的尺寸变化现象，俗称“热胀冷缩”。尺寸的变化会导致一些诸如零件在卡扣安装的位置易断裂，零件使用寿命减短，零件与其他装备件之间会产生“嘎吱”的异响声等问题。现有技术对上述问题传统的解决办法是，通过设计和模流分析优化零件结构，降低零件“热胀冷缩”的程度；或者是在卡扣或导轨位置贴毛毡或者涂抹润滑油，然而这些方式使加工方式变得更复杂，并且提高了加工成本。


技术实现要素：

4.基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种pc/abs共聚物，该产品可无需引入润滑剂或隔离部件，通过材料本身即可有效解决传统pc/abs材料在制备汽车零件时容易产生的“热胀冷缩”及异响问题，一定程度上简化了零件结构上的设计，同时汽车零件在装配过程中可相应减少添加毛毡和涂抹润滑剂等工序，生产效率提升。
5.为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.一种pc/abs共聚物，包括以下重量份的组分：
7.pc树脂30～85份、abs树脂10～70份、防异响助剂1～5份、填充物2～30份以及加工助剂0.5～2份；所述防异响助剂包括乙烯基共聚物、苯乙烯基共聚物中的至少一种。
8.发明人经过实验后发现，添加一定量的防异响助剂以配合填充物分散在pc树脂和abs树脂中，可有效提升产品的阻尼性，降低产品因摩擦接触产生的振动幅度，可有效减少异响的发生；另一方面，由于防异响助剂和pc/abs合金互为异相结构，混合后会使原本的pc/abs合金连续相相态尺寸减少，降低产品的“热胀冷缩”程度(即产品的线性膨胀系数降低)，最终达到防异响、低收缩的效果。
9.但是，防异响助剂其选用的种类中分子链均较为柔软，其“热胀冷缩”的程度反而比pc/abs合金更高，若产品组分中防异响助剂的含量过高，反而会造成产品“热胀冷缩”现象恶化，同时其在产品组分中的分散性也会显著降低，造成产品防异响效果受到限制。
10.优选地，所述乙烯基共聚物为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-苯乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-辛烯-马来酸酐共聚物中的至少一种；
11.优选地，所述苯乙烯基共聚物为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-乙丙橡胶共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-乙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-氢化乙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-氢化乙烯-苯乙烯-马来酸酐共聚物中的至少一种；
12.更优选地，所述防异响助剂为苯乙烯基共聚物。
13.优选地，所述pc树脂在根据iso 1133-2011在300℃，1.2kg负荷下的熔体流动速率为3～22g/10min；
14.优选地，所述abs树脂在根据iso 1133-2011在220℃，10kg负荷下的熔体流动速率为5～40g/10min。
15.优选地，所述abs树脂的橡胶粒径为300～600nm。
16.发明人发现，当abs树脂的橡胶粒径为300～600nm范围内时，防异响及“热胀冷缩”效果最佳。当abs树脂橡胶粒径小于300nm时，由于橡胶尺寸太小，对超声波的损耗能力弱，因此防异响效果变弱；但橡胶粒径大于600nm时，在注塑成型过程中橡胶更容易被拉伸变长，在周围环境温度变化时产品更容易因橡胶回弹而发生收缩的现象，这导致产品线性膨胀系数变大，“热胀冷缩”程度大。
17.优选地，所述填充物为滑石粉、云母粉、硫酸钡、硅灰石、玻璃纤维、晶须、钛白粉、碳酸钙中的至少一种；
18.更优选地，所述填充物为滑石粉；
19.更优选地，所述滑石粉的目数为3000～6000目。
20.发明人发现，填充物的种类不同对产品的防异响及“热胀冷缩”程度有所影响，以滑石粉为填充物时制备的产品线性膨胀系数更低；而滑石粉的目数同样对产品性能存在进一步影响，以3000～6000目的滑石粉使用效果最佳。
21.优选地，所述填充物在pc/abs共聚物的组分中的重量份数为5～15份。
22.当填充物的添加量较少时，产品的线性膨胀系数较高，“热胀冷缩”程度较大，而随着填充物含量的逐渐增多，产品的线性膨胀系数降低，但又会对产品的防异响效果产生影响，经筛选，填充物的添加重量份数为5～15时产品的综合性能最佳。
23.更优选地，所述pc/abs共聚物，包括以下重量份的组分：
24.pc树脂40～60份、abs树脂30～50份、防异响助剂1～5份、填充物5～15份以及加工助剂0.5～2份。
25.优选地，所述加工助剂为抗氧剂、润滑剂、色粉中的至少一种；
26.更优选地，所述抗氧剂包括亚磷酸酯类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、硫代二丙酸酯类抗氧剂、硫醇类抗氧剂中的至少一种；
27.更优选地，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、聚乙烯蜡、eva蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺、有机硅润滑剂和季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种；
28.更优选地，所述色粉为颜料、染料中的至少一种。
29.本发明的另一目的在于提供所述pc/abs共聚物的制备方法，包括以下步骤：
30.将各组分按配比混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中共混挤出造粒，即得所述pc/abs共聚物。
31.本发明所述pc/abs共聚物的制备方法操作步骤简单，可实现工业化规模生产。
32.优选地，所述双螺杆挤出机中共混挤出造粒时的温度设置为200～260℃，螺杆转速设置为300～1000rpm。
33.本发明的目的在于提供所述pc/abs共聚物在制备汽车零件中的应用。
34.优选地，所述汽车零件为大尺寸零件。
35.由于汽车大尺寸零件若线性膨胀系数过高时的“热胀冷缩”现象非常明显，同时因摩擦接触产生的噪音问题也比小尺寸零件更加严重，因此若采用本发明所述防异响、低收缩的pc/abs共聚物作为底材制备这些零件，可有效解决上述问题。
36.本发明的有益效果在于，本发明提供了一种pc/abs共聚物，该产品可无需引入润滑剂或隔离部件，通过材料本身即可有效解决传统pc/abs材料在制备汽车零件时容易产生的“热胀冷缩”及异响问题，一定程度上简化了零件结构上的设计，同时汽车零件在装配过程中可相应减少添加毛毡和涂抹润滑剂等工序，生产效率提升。本发明还提供了所述pc/abs共聚物的制备方法及其应用。
具体实施方式
37.为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例及对比例对本发明作进一步说明，其目的在于详细地理解本发明的内容，而不是对本发明的限制。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施所设计的实验试剂及仪器，除非特别说明，均为常用的普通试剂及仪器。
38.各实施例及对比例所用原料如下：
39.pc树脂：三菱重工，在300℃、1.2kg负荷下的熔体质量流动速率为22g/10min；
40.abs1树脂：奇美化工，在220℃、10kg负荷下的熔体质量流动速率为20g/10min，其中的橡胶粒径400nm；
41.abs2树脂：锦湖石化，在220℃、10kg负荷下的熔体质量流动速率为5g/10min，其中的橡胶粒径100nm；
42.abs3树脂：国乔石化，在220℃、10kg负荷下的熔体质量流动速率为6g/10min，其中的橡胶粒径800nm；填充物1：意米法比，滑石粉，经筛选后的目数为5000目；
43.填充物2：孟都，滑石粉，经筛选后的目数为3000目；
44.填充物3：意米法比，滑石粉，经筛选后的目数为6000目；
45.填充物4：益瑞石，滑石粉，经筛选后的目数为1250目；
46.填充物5，益瑞石，滑石粉，经筛选后的目数为8000目；
47.填充物6：益瑞石，碳酸钙，经筛选后的目数为5000目；
48.填充物7：西盟化工，硫酸钡，经筛选后的目数为5000目；
49.防异响助剂1：科腾，1152，苯乙烯-氢化乙烯-苯乙烯共聚物；
50.防异响助剂2：埃克森美孚，vitamaxx，乙烯-丙烯共聚物；
51.抗氧剂：市售受阻酚类抗氧剂；
52.润滑剂：市售季戊四醇硬脂酸酯。
53.各实施例和对比例所用原料均为同一市售品种。
54.实施例1～20
55.本发明所述pc/abs共聚物及其制备方法的实施例，所述pc/abs共聚物的组分成分如表1所示。
56.表1
57.[0058][0059]
所述pc/abs共聚物的制备方法，包括以下步骤：
[0060]
将各组分按配比混合均匀后，转移至双螺杆挤出机中共混挤出造粒，即得所述pc/abs共聚物；
[0061]
所述双螺杆挤出机中共混挤出造粒时的温度设置为200～260℃，螺杆转速设置为700rpm。
[0062]
对比例1～6
[0063]
各对比例与实施例的差别仅在于组分及配比不同，如表2所示。
[0064]
表2
[0065]
组分份数对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5对比例6pc树脂90450505050abs1树脂49044444444防异响助剂111 811填充物155151535 抗氧剂0.50.50.50.50.50.5润滑剂0.50.50.50.50.50.5
[0066]
效果例1
[0067]
将各实施例及对比例所得产品进行性能测试，所述测试项目及方法如下：
[0068]
(1)防异响性：根据标准vda 230-206-2005进行测试，测试条件为40n，速度4mm/s。记录各产品的rpn值；
[0069]
rpn共1～10级，rpn＝1～3，判定为防异响；rpn＝4～6，判定为中噪音；rpn＝7～10，判定为高噪音。
[0070]
(2)线性膨胀系数：根据标准iso 11359-2 1999进行测试，测试温度为-40～90℃，单位为10-5
/k；
[0071]
产品的线性膨胀系数越高，其“热胀冷缩”现象越明显。
[0072]
测试结果如表3和4所示。
[0073]
表3
[0074][0075]
表4
[0076]
性能对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5对比例6rpn569253线性膨胀系数8.67.66.07.44.08.5
[0077]
从表3和4可以看出，本发明各实施例产品的具有优异的防异响效果(rpn至为1～3级)，同时线性膨胀系数也较低(≤7.5*10-5
/k)，“热胀冷缩”现象更不明显。从实施例1～5可知，相比于没有添加填充物的对比例6，各实施例产品具有良好的防异响、低收缩的效果；随着产品组分中的填充物含量提升，产品的线性膨胀系数降低，同时rpn值保持较为稳定，当其添加量在5～15份时产品综合性能最佳，而到填充物的添加量进一步提升时，产品的rpn值存在上升的趋势，当其达到对比例5所述的35份时，产品的rpn值达到3级以上，无法达到防异响标准。从实施例4、实施例6和7可知，相比于不添加防异响助剂的对比例3产品，各实施例产品的防异响效果较好，随着防异响助剂的添加量增多，产品的rpn值持续降低，但由于防异响助剂的本质线性膨胀系数较高，其含量越高，反而会造成产品的线性膨胀系数有所提升，同时当其添加量＞5份，如对比例4所示，该组分的分散性将会变差，线性膨胀系数持续增大，防异响效果也受到了限制。
[0078]
从实施例2与实施例8对比可知，当防异响助剂为苯乙烯基共聚物时其制备的产品性能更好，而从实施例2与实施例13及14对比可知，当填充物种类不同时，产品的线性膨胀系数也有所不同，当填充物为滑石粉时产品效果最好；从实施例2和实施例9～12对比可知，产品中的填充物为滑石粉时，其目数不同，产品的线性膨胀系数也会发生进一步改变，当优选3000～6000目的滑石粉时产品的性能最佳。对比实施例2、17和18可知，当abs橡胶粒径为300-600nm范围内，rpn数值最低，线性膨胀系数最小。当橡胶粒径小于300nm时，由于橡胶尺寸太小，对超声波的损耗能力弱，因此rpn更大。但橡胶粒径大于600nm时，在注塑成型过程中橡胶更容易被拉伸变长，在周围环境温度变化时产品更容易因橡胶回弹而发生收缩的现象，这导致产品线性膨胀系数变大。
[0079]
从对比例1和2可知，pc树脂和abs树脂的配比不当，同样也会引起产品的防异响性能和收缩性能大幅度削弱。
[0080]
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。