一种低线性膨胀系数的防异响PC/ABS材料及其制备方法与流程

一种低线性膨胀系数的防异响pc/abs材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种低线性膨胀系数的防异响pc/abs材料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，防异响材料越来越受大家的关注，主要是因为它可在异响方面解决人们的痛点，如生活中常出现的空调的异响、洗衣机的异响、风扇以及汽车中出现的各种异响。
3.对于pc/abs材料而言，由于其耐热优、韧性好等性能，可满足汽车内饰对材料的要求，因而其主要是用在汽车内饰中。随着新能源汽车的普及应用，车内环境中发动机噪音越来越小，大家对汽车内饰的要求越来越高，尤其是新能源汽车方面，内饰如果发生异响现象，会被明显察觉，这为驾驶者和乘坐者带来不良的体验，驾驶者的不良感受又可能会影响注意力，进而引发交通事故。汽车内饰中如面板、门板、扶手箱、安全带等位置均会由于安装不牢或者松动而出现异响现象，为克服异响的发生，提供一个舒适的驾驶和乘坐环境，人们对内饰的要求越来越高。
4.由于防异响材料能解决消费者的痛点，其越来越受主机厂的关注，目前多家主机厂都已开始引进此类特殊功能的材料。随着防异响材料使用的越来越多，车厂对此类材料的要求也越来越高，不仅想要此类材料赋予防异响的效果，还想要其能满足其他功能的需要。比如：现在人们对于汽车内饰个性化以及现代化的要求越来越高，汽车内饰显示屏由原来的单显示屏，慢慢要求双显示屏以及三显示屏，并且显示屏要求越来越大，因而对显示屏塑料边框以及后盖材料也有了更高的要求。由于显示屏一般是玻璃材料，其在高低温变化情况下尺寸稳定性较好，而对于塑料边框以及后壳来说，其受温度影响较大，热胀冷缩比较明显，相比于玻璃材料，塑料材料的线性膨胀系数较大，因此容易在高低温实验或者温度变化较大时，出现塑料边框开裂或者玻璃显示屏被挤碎等现象，不仅造成产品损坏，还会危害使用者使用安全。
5.因此需要一款既具有防异响功能，能够解决摩擦产生异响的问题，又具有低线性膨胀系数的材料，进而满足实验以及实际使用需求。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种低线性膨胀系数的防异响pc/abs材料及其制备方法，以解决现有技术中的防异响pc/abs材料的线性膨胀系数较高，容易发生热胀冷缩现象，进而引起材料开裂、设备损坏的问题，实现了pc/abs材料在防异响的基础上，具有低线性膨胀系数。
7.本发明的目的通过以下技术方案实现：
8.本发明第一方面公开了一种低线性膨胀系数的防异响pc/abs材料，包括如下重量百分比的组分：
[0009][0010]
各组分的重量百分比之和为100％；
[0011]
其中，所述的防异响添加剂采用相对分子量为10000-40000的改性乙烯基聚合物。
[0012]
防异响添加剂选用改性乙烯基聚合物，其既可与体系有良好的相容性，还能起到防异响的效果；其中，防异响效果主要是由于聚乙烯的作用，聚乙烯本身具有良好的自润滑作用，且流动性好，在加工过程中易迁移到材料表面，起到降低表面摩擦而达到降噪的效果；考虑到防异响添加剂与其他组分，如pc/abs、滑石粉、无机阻燃剂、玻纤等的相容性，因而采用改性的乙烯基聚合物。
[0013]
优选地，所述的pc树脂采用相对分子量为20000-28000的双酚a聚碳酸酯。
[0014]
优选地，所述的pc树脂采用通过光气法制备的相对分子量为20000-28000的双酚a聚碳酸酯。
[0015]
由光气法制备得到的双酚a聚碳酸酯的端羟基、羧基含量低，在制备本pc/abs材料的加工过程中，可减少其与滑石粉发生的酯交换反应，进而保证材料的稳定性；并且限定选用的双酚a聚碳酸酯的相对分子量为20000-28000，若选用过高相对分子量的双酚a聚碳酸酯，其流动性差，影响加工性能，加工困难，若选用过低相对分子量的双酚a聚碳酸酯，其力学性能低，冲击性能下降，无法满足各类应用环境下对物理性能的要求，如室外充电桩。因而，本材料通过限定双酚a聚碳酸酯的来源以及相对分子量，保证最终制得的材料能够具有优良的力学性能和抗冲击性能。
[0016]
优选地，所述的abs胶粉的胶含量为50％。abs胶粉的加入主要是用于调节体系的韧性：由于滑石粉(矿物)填充会使体系韧性下降，因此需要通过添加胶量以补充韧性；同时，胶粉(胶含量)也不能过多，如果加入过量abs胶粉，一方面会影响体系的流动性，进而影响制备过程的挤出造粒以及产品的塑形，另一方面还会影响材料的线性膨胀系数，因而需要控制abs胶粉的加入量以及胶含量，以适量的进行增韧。
[0017]
优选地，所述的滑石粉的目数为5000目。由于滑石粉属于矿粉、无机物，几乎不受温度的影响，因而滑石粉的加入可以降低材料的线性膨胀系数，但是添加量不能太高，添加量太高一方面可以影响体系的韧性，另一方面影响下料，在双螺杆挤出过程中容易出现架桥等现象。通过滑石粉(滑石粉为无机物，其本身具有润滑特性，也可在一定程度上起到降燥的效果)与防异响添加剂(在加工过程中易迁移到材料表面，起到外润滑的作用)的联合使用，得到一种低线性膨胀系数的防异响pc/abs材料，可以作为显示屏的外壳和背板使用。
[0018]
优选地，所述的抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂的混合物；其中，所述的主抗氧剂选
自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸十八酯中的一种或两种；所述的辅抗氧剂选自硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基)季四醇二亚磷酸酯和季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯中的一种或几种。通过添加抗氧剂，能够提高pc/abs材料的抗氧效果，延缓老化降解，并且采用主抗氧剂和辅抗氧剂协同抗氧，能够有效提高材料的抗氧效果。
[0019]
优选地，所述的润滑剂选自硅烷聚合物、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺和聚烯烃蜡中的一种或几种。通过添加润滑剂，可以提高材料的加工流动性，从而在加工的过程中降低粘度及降低热损耗，提高材料的加工性能。
[0020]
优选地，所述的酯交换抑制剂为磷酸二氢钠。酯交换抑制剂的加入可以用于络合滑石粉中残留的金属离子来抑制滑石粉对pc树脂的降解，但此添加量不易过多，过多容易团聚堵塞挤出机网孔。
[0021]
优选地，所述的san树脂采用相对分子量为120000-130000的san树脂。
[0022]
本发明第二方面公开了一种制备如上任一所述的低线性膨胀系数的防异响pc/abs材料的方法，包括如下制备步骤：
[0023]
将除滑石粉以外的各组分按照重量百分比称取，并混合均匀；将滑石粉按照重量百分比称取；将混合物由双螺杆挤出机主喂料口加入，将滑石粉由双螺杆挤出机侧喂料口加入，经双螺杆挤出造粒后，得到所述的低线性膨胀系数的防异响pc/abs材料；
[0024]
其中，双螺杆挤出造粒的挤出温度为210-280℃，螺杆转速为400-600rpm。
[0025]
该制备方法中限定滑石粉走侧喂，减少其在双螺杆挤出机中的停留时间，减少滑石粉对pc树脂的降解，提高材料的稳定性。此外，还限定一定的挤出温度和螺杆转速，如挤出温度过高，加速滑石粉与pc树脂交换反应，加速降解，如挤出温度过低，材料难以塑化，挤出加工困难；如螺杆转速过高，剪切作用太大，挤出时产生热量多，材料容易发黄变色，如螺杆转速过低，则原料混合分散性差，速度太低，滑石粉在螺杆中的停留时间增加，增加滑石粉对pc树脂的降解，制品使用性能差。
[0026]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0027]
本发明的pc/abs材料体系中pc树脂的份数决定材料的耐热水平，因此pc树脂的份数不能过低；加入滑石粉来降低材料的线性膨胀系数；加入防异响添加剂使材料具有防异响效果，同时考虑到防异响添加剂与材料中其他组分的相容性，因此选用改性乙烯基聚合物作为防异响添加剂，保证防异响效果的同时还保证各组分之间的相容性。
[0028]
本发明的制备方法简单易行，生产稳定，制备得到的低线性膨胀系数的防异响pc/abs材料，其线性膨胀系数可达到5-6
×
10-5
/k，人耳响度优于普通防异响pc/abs材料，即该材料满足既具有防异响效果，又具有低线性膨胀系数效果的需求，可在显示屏等领域中应用。
具体实施方式
[0029]
下面以具体实施例对本发明进行详细说明。
[0030]
以下实施例和对比例中所使用的试剂和方法若未做特殊说明，则可以采用本领域技术人员可常规获得的市售产品或现有技术。
[0031]
以下实施例和对比例中采用的原料为：
[0032]
pc树脂：光气法双酚a型聚碳酸酯，相对分子量为23000；
[0033]
abs胶粉：胶含量为50％；
[0034]
滑石粉：粒径5000目；
[0035]
防异响添加剂：改性乙烯基聚合物；
[0036]
抗氧剂：2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和硫代二丙酸二硬脂酸酯的混合物，混合质量比为1:1；
[0037]
润滑剂：硬脂酸丁酯；
[0038]
酯交换抑制剂：磷酸二氢钠，粉状。
[0039]
以下实施例和对比例中性能测试采用的方法：
[0040]
(1)简支梁缺口冲击：23℃，4j，采用iso 179：塑料的简支梁冲击性能检测的标准试验方法；
[0041]
(2)灰分：采用iso 3451-1:2019：塑料灰分测定，测试条件：950℃
[0042]
(3)线性膨胀系数：采用iso 11359-2:1999：塑料，热力学分析；测试条件：-40℃-80℃；
[0043]
(3)人耳响度：组装设备，设备原理为通过运动摩擦产生的声音，再用声音接收设备接收这种声音，并经软件处理转变为人耳响度数值，用于测试人耳响度条件100mm/min，200g。
[0044]
实施例1
[0045]
一种低线性膨胀系数、防异响pc/abs材料，按以下步骤制备：
[0046]
(1)按照重量百分比计算，各原料按表1原料组分含量称取备用；
[0047]
(2)将步骤(1)中称取的各组分，除了滑石粉之外其余加入混料桶中混合均匀，得到混合物；
[0048]
(3)将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆挤出机在主喂进行下料，将滑石粉在侧喂进行下料，进行双螺杆挤出造粒，挤出温度为240℃，螺杆转速为500rpm，得到一种低线性膨胀系数，防异响pc/abs材料，然后经注塑成型后制得测试样条，进行性能测试，测试结果见表2。
[0049]
实施例2
[0050]
一种低线性膨胀系数、防异响pc/abs材料，按以下步骤制备：
[0051]
(1)按照重量百分比计算，各原料按表1原料组分含量称取备用；
[0052]
(2)将步骤(1)中称取的各组分，除了滑石粉之外其余加入混料桶中混合均匀，得到混合物；
[0053]
(3)将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆挤出机在主喂进行下料，将滑石粉在侧喂进行下料，进行双螺杆挤出造粒，挤出温度为240℃，螺杆转速为500rpm，得到一种低线性膨胀系数，防异响pc/abs材料，然后经注塑成型后制得测试样条，进行性能测试，测试结果见表2。
[0054]
对比例1
[0055]
一种低线性膨胀系数、防异响pc/abs材料，按以下步骤制备：
[0056]
(1)按照重量百分比计算，各原料按表1原料组分含量称取备用；
[0057]
(2)将步骤(1)中称取的各组分加入混料桶中混合均匀，得到混合物；
[0058]
(3)将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆挤出机在主喂进行下料，进行双螺杆挤出造粒，挤出温度为240℃，螺杆转速为500rpm，得到一种低线性膨胀系数，防异响pc/abs材料，然后经注塑成型后制得测试样条，进行性能测试，测试结果见表2。
[0059]
对比例2
[0060]
一种低线性膨胀系数、防异响pc/abs材料，按以下步骤制备：
[0061]
(1)按照重量百分比计算，各原料按表1原料组分含量称取备用；
[0062]
(2)将步骤(1)中称取的各组分加入混料桶中混合均匀，得到混合物；
[0063]
(3)将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆挤出机在主喂进行下料，进行双螺杆挤出造粒，挤出温度为240℃，螺杆转速为500rpm，得到一种低线性膨胀系数，防异响pc/abs材料，然后经注塑成型后制得测试样条，进行性能测试，测试结果见表2。
[0064]
对比例3
[0065]
一种低线性膨胀系数、防异响pc/abs材料，按以下步骤制备：
[0066]
(1)按照重量百分比计算，各原料按表1原料组分含量称取备用；
[0067]
(2)将步骤(1)中称取的各组分，除了滑石粉之外其余加入混料桶中混合均匀，得到混合物；
[0068]
(3)将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆挤出机在主喂进行下料，将滑石粉在侧喂进行下料，进行双螺杆挤出造粒，挤出温度为240℃，螺杆转速为500rpm，得到一种低线性膨胀系数，防异响pc/abs材料，然后经注塑成型后制得测试样条，进行性能测试，测试结果见表2。
[0069]
表1实施例1-2和对比例1-3的原料组分含量
[0070]
原料组分对比例1对比例2对比例3实施例1实施例2pc树脂6060606060abs胶粉1010101010滑石粉//101010san树脂28.523.518.313.38.3防异响添加剂/5/510抗氧剂11111润滑剂0.50.50.50.50.5酯交换抑制剂//0.20.20.2
[0071]
注：表中“/”表示不含有该组分。
[0072]
表2实施例1-2和对比例1-3的性能测试结果
[0073]
测试项目对比例1对比例2对比例3实施例1实施例2简支梁缺口冲击52kj/m245kj/m235kj/m231kj/m228kj/m2灰分0％0％10％10％10％线性膨胀系数8.4
×
10-5
/k8.5*10-5
/k5.8*10-5
/k6.0*10-5
/k6.0*10-5
/k人耳响度54sone10sone24sone9sone7sone
[0074]
由上述测试结果可知，比较对比例1和对比例2可以看出，添加防异响添加剂可有效达到防异响效果，同时此防异响添加剂的加入可在一定程度上影响材料的冲击性能，冲击由原来的52kj/m2降低到45kj/m2，这主要是因为防异响添加剂并不是和基材完全相容，分
子量相对较低，影响材料的冲击性能。
[0075]
由测试结果可知，对比例3相比于对比例1，加入滑石粉，可降低材料的线性膨胀系数，提高材料的尺寸稳定性，同时滑石粉的加入与对比例1相比，其人耳响度会有一定的下降，主要是因为滑石粉为无机物，其本身具有润滑特性，也可在一定程度上起到降燥的效果。实施例1与对比例3相比，在添加滑石粉的体系基础上加入防异响添加剂，可有效提高材料的防异响效果，同时滑石粉与防异响添加剂的协效作用，与对比例2相比，其防异响效果会更好。
[0076]
由测试结果可知，实施例和对比例中滑石粉的加入可降低体系的线性膨胀系数，也可一定程度上提高材料的防异响特性，但没有防异响添加剂的加入，其防异响效果还不够明显，因此在实施例1与实施例2中加入一定量的防异响添加剂，其人耳响度会大幅度的降低，有效提高防异响效果。但添加量添加到10份以上，其防异响效果提高的不明显，同时添加防异响添加剂也会降低材料的冲击性能，添加量越高，降低的越明显，因此从实验结果来看，添加5份的效果较好，同时材料的韧性以及线性膨胀系数不大。
[0077]
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。