CN102558823A - 一种聚碳酸酯与abs合金及其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚碳酸酯与abs合金及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚碳酸酯与ABS合金及其制备方法和应用。所述聚碳酸酯与ABS合金，包括按重量份计的下述组分：(a)70～50份聚碳酸酯；(b)30～50份ABS树脂；(c)占成份(a)与(b)总重量的3～5％的阻燃剂；(d)占成份(a)与(b)总重量的2～5％的相容剂；(e)占成份(a)与(b)总重量的5～8％的增韧剂；以及(f)占成份(a)与(b)总重量的0.5～1.5％的润滑剂。本发明制得的合金，相容性好，不但维卡软化温度、热变形温度有所提高，而且冲击强度、拉伸强度、弯曲强度也都有明显提高，均优于现有技术；无论从热学性能还是力学性能，本发明的PC/ABS合金都有明显的改善，竞争力提高。

Description

一种聚碳酸酯与ABS合金及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种合金，具体地，涉及一种聚碳酸酯与ABS合金，以及它的制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯(Polycarbonate，缩写PC)是日常常见的一种材料。具有良好的抗冲击、抗热畸变性能，而且耐候性好、硬度高，因此适用于生产轿车和轻型卡车的各种零部件，其主要集中在照明***、仪表板、加热板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保险杠等。
ABS树脂是丙烯腈(Acrylonitrile)、1，3-丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene)三种单体的接枝共聚物。ABS树脂的优点是抗冲性、隔音性、耐划痕性及耐热性更好，比PP(聚丙烯)更美观，特别在横向抗冲性和使用温度都较为严格。
PC/ABS合金可综合两者的优良性能，一方面提高ABS的耐热性和拉伸强度，另一方面降低PC熔体粘度，改善加工性能，减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。
PC与ABS具有一定的相容性，但是，PC与ABS的相容性受两组分的型号、配比及加工工艺等因素影响很大。使得PC/ABS合金拉伸强度、伸长率和热变形温度有所下降，限制了应用领域。
专利申请CN200710026531.8公开了一种聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物合金，其主要包括以下组分，以重量份数表示为：聚碳酸酯(PC)56～75、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)15～25、相容剂2～4、增韧剂3～8、硅酮类阻燃剂5～7、环氧树脂0.5～1；抗氧剂0.1～0.3。
专利申请CN200610033864.9提供了一种由PC次料改性的PC/ABS合金的配方，由按质量份数计算的下列组分组成：PC回收料：40～70份、ABS：20～40份、接枝共聚物：3～10份、增韧剂：1～5份、环氧树脂：0.1～1份、抗氧剂：0.1～0.5份、催化型阻燃剂：0.08～0.5份、溴系阻燃剂：2～6份、锑系阻燃剂：1～2份、无机阻燃剂：1～2份、润滑剂：0.1～1份、聚四氟乙烯：0.2～0.8份。
上述技术中，PC/ABS合金的拉伸强度、热变形温度均较低，使得加工制品有缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚碳酸酯与ABS合金。该合金抗冲性好、抗拉伸性好、热变形温度高。
本发明的另一目的是提供一种所述聚碳酸酯与ABS合金的制备方法。
本发明的再一目的是提供所述聚碳酸酯与ABS合金在制备汽车内部零件、汽车内部装修部件、车轮盖事务机器、计算机和商业机器壳体、电器设备、草坪园艺机器、通讯器材、家用电器或照明设备中的应用。
本发明提供的一种聚碳酸酯与ABS合金，包括按重量份计的下述组分：
(a)70～50份聚碳酸酯；
(b)30～50份ABS树脂；
(c)占成份(a)与(b)总重量的3～5％的阻燃剂；
(d)占成份(a)与(b)总重量的2～5％的相容剂；
(e)占成份(a)与(b)总重量的5～8％的增韧剂；以及
(f)占成份(a)与(b)总重量的0.5～1.5％的润滑剂。
本发明的聚碳酸酯与ABS合金，优选地，包括按重量份计的下述组分：
(a)65～55份聚碳酸酯；
(b)35～45份ABS树脂；
(c)占成份(a)与(b)总重量的3.5～4.5％的阻燃剂；
(d)占成份(a)与(b)总重量的3～4％的相容剂；
(e)占成份(a)与(b)总重量的6～7％的增韧剂；以及
(f)占成份(a)与(b)总重量的0.8～1.2％的润滑剂。
本发明的聚碳酸酯与ABS合金，更优选地，包括按重量份计的下述组分：
(a)70份聚碳酸酯；
(b)30份ABS树脂；
(c)占成份(a)与(b)总重量的3％的阻燃剂；
(d)占成份(a)与(b)总重量的2％的相容剂；
(e)占成份(a)与(b)总重量的3％的增韧剂；以及
(f)占成份(a)与(b)总重量的1％的润滑剂。
其中，所述聚碳酸酯的熔融指数在10.5g/10min以上(200℃，5公斤)，优选10.5～13g/10min。聚碳酸酯的粘度系数为55～65cm3/g(中低粘度)。
其中，所述ABS树脂的B含量(丁二烯含量)大于10％。优选12％～20％。
其中，所述阻燃剂为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂或磷-氮系阻燃剂。
进一步地，所述卤系阻燃剂为溴代三嗪，三(2，3-二溴丙基)异三聚氰酸酯，三聚氰胺氰尿酸盐，三溴苯酚或四溴双酚A。所述磷系阻燃剂为：磷酸三(2，4-二溴苯基)酯，三聚磷酸铝或磷酸三甲苯酯。所述氮系阻燃剂为三聚氰胺或三聚氰胺磷酸盐。所述磷-卤系阻燃剂为磷酸三甲苯酯-六溴环十二烷复合阻燃剂等。所述磷-氮系阻燃剂为磷酸三(2，4-二溴苯基)酯-三聚氰胺磷酸盐复合阻燃剂等。所述阻燃剂优选溴代三嗪，磷酸三(2，4-二溴苯基)酯。
所述阻燃剂的细度高于或等于2500目。
其中，所述相容剂为：马来酸酐接枝ABS，聚己酸内酯(PCL)，聚苯乙烯-b-聚乙烯(PS-b-PE)嵌段物，氯化聚乙烯，聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH接枝物)或聚乙烯接枝马来酸酐。优选聚丙烯接枝马来酸酐，马来酸酐接枝ABS或聚苯乙烯-b-聚乙烯(PS-b-PE)嵌段物。
其中，所述增韧剂为树脂共聚物类、橡胶类或热塑性弹性体类增韧剂。
进一步地，所述树脂共聚物类增韧剂为：MBS(甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物)，PBA/PMMA(聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯)型接枝共聚物或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。所述橡胶类增韧剂为：聚硫橡胶，聚丁二烯橡胶，丁晴橡胶，乙丙橡胶或丁苯橡胶。所述热塑性弹性体类增韧剂为：聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚酯类、间规1，2-聚丁二烯类、苯二甲酸酯类或聚酰胺类热塑性弹性体。
所述增韧剂优选MBS，PBA/PMMA或EVA。
所述增韧剂为具有核-壳结构的、且胶含量大于60％的接枝共聚物。
其中，所述润滑剂为脂肪酸，脂肪酸酯，脂肪酸酰胺，金属皂，烃类润滑剂或有机硅化合物。
进一步地，所述脂肪酸为：棕榈酸、油酸、亚油酸、硬脂酸、亚麻酸或花生四烯酸。所述脂肪酸酯为：丙二醇脂肪酸酯，乙二醇脂肪酸酯。所述脂肪酸酰胺为：乙撑双硬脂酰胺(EBS)、月桂酰胺、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、椰油酰胺基丙基二甲基叔胺或肉豆蔻酰胺基丙基二甲基叔胺等。所述金属皂为：硬脂酸钙或十二烷基硫酸钠等。所述烃类润滑剂为：微晶石蜡、液体石蜡、固体石蜡、氯化石蜡或聚乙烯蜡。所述有机硅化合物为：聚硅氧烷、硅油、二氧化硅或硅藻土。
所述润滑剂优选EBS或硬脂酸酰胺。
本发明提供的一种所述聚碳酸酯与ABS合金的制备方法，包括：以聚碳酸酯与ABS树脂作为基料按重量份配比进行混合后，再加入阻燃剂、相容剂、增韧剂和润滑剂，混合均匀后熔融挤出造粒。
上述制备方法中：
将聚碳酸酯与ABS树脂作为基料混合，混合时的温度为常温(25℃)，转速为1000～1500转/分钟，混合时间为10～15分钟。
所述挤出造粒使用的是双螺杆螺旋机。
其中，所述双螺杆螺旋机加工温度为：210～255℃，。各区温度分别为：一区温度：220～225℃、二区温度：230～240℃、三区温度：230～240℃、四区温度：235～245℃、五区温度：230～240℃、六区温度：230～240℃。
其中，所述双螺杆螺旋机的主机转速为350～450转/分钟，停留时间为1～2分钟。
此外，在将聚碳酸酯与ABS树脂作为基料混合前，需先将聚碳酸酯粒料在110～120℃下干燥6h；ABS粒料在80～90℃下干燥2～3h，分别制得干燥的粒料。
本发明所述的ABS树脂均为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂。
本发明提供的所述聚碳酸酯与ABS合金可以应用于汽车内部零件、汽车内部装修部件、车轮盖事务机器、计算机和商业机器壳体、电器设备、草坪园艺机器、通讯器材、家用电器或照明设备。
本发明制得的聚碳酸酯与ABS合金，相容性好，不但维卡软化温度、热变形温度都有所提高，而且冲击强度、拉伸强度、弯曲强度也都有明显提高，均优于现有技术。即无论从热学性能还是力学性能，本发明的PC/ABS合金都有明显的改善，竞争力提高。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例中所用试剂的购买渠道如下：
聚碳酸酯(PC)，德国拜耳公司；ABS树脂，台湾奇美实业股份有限公司；阻燃剂，山东寿光神润发海洋化工有限公司；相容剂，东莞市键桥化工有限公司；增韧剂，山东东营万达有限公司；润滑剂，青岛中塑经济发展有限公司。
实施例1
PC/ABS合金各组分按重量计：(a)PC粒料(熔融指数：13g/10min，粘度系数：56cm3/g)，Bayer 2605，500g；(b)ABS树脂粒料(B含量：12％)，奇美PA757，500g；(c)阻燃剂，2500目的溴代三嗪FR245，30g；(d)相容剂，马来酸酐接枝ABS共混物T15，20g；(e)增韧剂MBS M61(胶含量为61％)，30g；(f)润滑剂EBS 200，10g。
制备方法：将PC粒料与ABS粒料置于真空干燥箱中，PC粒料在115℃下干燥6h，制得干燥的PC粒料；ABS粒料在80℃下干燥3h，制得干燥的ABS粒料。以干燥的PC粒料与ABS粒料为基料，按上述比例混合后(混合时的温度为25℃，转速为1000转/分钟，混合时间为10分钟)，再加入阻燃剂、相容剂、增韧剂和润滑剂，混合均匀后置于双螺杆螺旋机中，经熔融挤出后造粒，制得PC/ABS合金粒料。双螺杆螺旋机的各区温度分别为：一区温度：220℃、二区温度：230℃、三区温度：230℃、四区温度：235℃、五区温度：230℃、六区温度：230℃；双螺杆停留时间1.5min，主机转速：400rpm。
PC/ABS合金粒料的性能测试如表1所示。
实施例2
PC/ABS合金各组分按重量计：(a)PC粒料(熔融指数：10.5g/10min，粘度系数：55cm3/g)，Bayer 2605，600g；(b)ABS树脂粒料(B含量：15％)，奇美PA757，400g；(c)阻燃剂，溴代三嗪FR245，30g；(d)相容剂，马来酸酐接枝ABS共混物T15，20g；(e)增韧剂MBS M61(胶含量为61％)，30g；(f)润滑剂EBS 200，10g。
制备方法：将PC粒料与ABS粒料置于真空干燥箱中，PC粒料在115℃下干燥6h，制得干燥的PC粒料；ABS粒料在80℃下干燥3h，制得干燥的ABS粒料。以干燥的PC粒料与ABS粒料为基料，按上述比例混合后(混合时的温度为25℃，转速为1500转/分钟，混合时间为15分钟)，再加入阻燃剂、相容剂、增韧剂和润滑剂，混合均匀后置于双螺杆螺旋机中，经熔融挤出后造粒，制得PC/ABS合金粒料。双螺杆螺旋机的各区温度分别为：一区温度：220℃、二区温度：235℃、三区温度：235℃、四区温度：235℃、五区温度：235℃、六区温度：235℃；双螺杆停留时间2min，主机转速：450rpm。
PC/ABS合金粒料的性能测试如表1所示。
实施例3
PC/ABS合金各组分按重量计：(a)PC粒料，Bayer 2805，700g(熔融指数：13g/10min，粘度系数：62cm3/g)；(b)ABS树脂粒料(B含量：20％)，奇美PA737，300g；(c)阻燃剂，溴代三嗪FR235，30g；(d)相容剂，马来酸酐接枝ABS共混物T25，20g；(e)增韧剂MBSM625(胶含量为62.5％)，30g；(f)润滑剂EBS 300，10g。
制备方法：将PC粒料与ABS粒料置于真空干燥箱中，PC粒料在115℃下干燥6h，制得干燥的PC粒料；ABS粒料在80℃下干燥2～3h，制得干燥的ABS粒料。以干燥的PC粒料与ABS粒料为基料，按上述比例混合后(混合时的温度为25℃，转速为1200转/分钟，混合时间为12分钟)，再加入阻燃剂、相容剂、增韧剂和润滑剂，混合均匀后置于双螺杆螺旋机中，经熔融挤出后造粒，制得PC/ABS合金粒料。双螺杆螺旋机的各区温度分别为：一区温度：225℃、二区温度：240℃、三区温度：240℃、四区温度：245℃、五区温度：240℃、六区温度：240℃；双螺杆停留时间1min，主机转速：350rpm。
PC/ABS合金粒料的性能测试如表1所示。
实施例4
(a)PC粒料，Bayer 2805，700g(熔融指数：13g/10min，粘度系数：56cm3/g)；(b)ABS树脂粒料(B含量：12％)，奇美PA737，300g；(c)阻燃剂，磷酸三(2，4-二溴苯基酯)，KroitePB-460，30g；(d)相容剂，聚苯乙烯-b-聚乙烯(PS-b-PE)嵌段物，PS511，20g；(e)增韧剂MBS M61(胶含量为61％)，30g；(f)润滑剂EBS 200，10g。
制备方法：同实施例1。
实施例5
(a)PC粒料，Bayer 2605，700g(熔融指数：13g/10min，粘度系数：62cm3/g)；(b)ABS树脂粒料(B含量：12％)，奇美PA757，300g；(c)阻燃剂，溴代三嗪FR245，30g；(d)相容剂，马来酸酐接枝ABS共混物T15，20g；(e)增韧剂，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，Nipoflex 630，30g；(f)润滑剂，硬脂酸酰胺，Impoe HE88，10g。
制备方法：同实施例1。
对比例1
PC/ABS合金各组分按重量计：(a)PC粒料，500g；(b)ABS粒料，500g；(c)相容剂T15，20g。
制备方法：将物料混合均匀后置于双螺杆螺旋机中，经熔融挤出后造粒，制得PC/ABS合金粒料，其性能测试如表1所示。其中，双螺杆参数设置为：一区温度：220℃、二区温度：230℃、三区温度：230℃、四区温度：235℃、五区温度：230℃、六区温度：230℃；停留时间1.8min，主机转速：400rpm，其他条件同实施例1。
对比例2
PC/ABS合金各组分比例：(a)聚碳酸酯(PC)75份；(b)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)12份、马来酸酐接枝ABS 2份、MBS 5份、聚硅氧烷5份、环氧树脂1份；抗氧剂29210.2份。
制备方法：将物料混合均匀后置于双螺杆螺旋机中，经熔融挤出后造粒，制得PC/ABS合金粒料，其性能测试如表1所示(实际测得的数据)。其中，双螺杆参数设置为：一区温度：220℃、二区温度：230℃、三区温度：230℃、四区温度：235℃、五区温度：230℃、六区温度：230℃；停留时间1.8min，主机转速：400rpm，其他条件同实施例1。
试验例
PC/ABS合金性能测试，各项性能测试标准如下：
维卡软化温度按照ISO 306测试，条件为50N，50K/h；热变形温度按照ISO 75进行，压力为1.80MPa；简支梁冲击强度测试按ISO179进行，试样尺寸为55×6×4，缺口深度为试样厚度的三分之一；拉伸性能测试按照ISO527-2进行，试样尺寸为150×10×4，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO178进行，试样尺寸为80×10×4，拉伸速度为2mm/min，跨距为64mm。
表1.实施例1～3及对比例1制得的PC/ABS合金性能表
Figure BDA0000138295520000091
由上述实验结果可知，本发明的PC/ABS合金与传统PC/ABS合金相比，不但维卡软化温度、热变形温度都有所提高，而且冲击强度、拉伸强度、弯曲强度也都有明显提高。即无论从热学性能还是力学性能，本发明的PC/ABS合金都有明显的改善，竞争力提高。

Claims (10)

1.一种聚碳酸酯与ABS合金，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
(a)70～50份聚碳酸酯；
(b)30～50份ABS树脂；
(c)占成份(a)与(b)总重量的3～5％的阻燃剂；
(d)占成份(a)与(b)总重量的2～5％的相容剂；
(e)占成份(a)与(b)总重量的5～8％的增韧剂；以及
(f)占成份(a)与(b)总重量的0.5～1.5％的润滑剂。
2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
(a)65～35份聚碳酸酯；
(b)35～45份ABS树脂；
(c)占成份(a)与(b)总重量的3.5～4.5％的阻燃剂；
(d)占成份(a)与(b)总重量的3～4％的相容剂；
(e)占成份(a)与(b)总重量的6～7％的增韧剂；以及
(f)占成份(a)与(b)总重量的0.8～1.2％的润滑剂。
3.根据权利要求1或2所述的合金，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
(a)70份聚碳酸酯；
(b)30份ABS树脂；
(c)占成份(a)与(b)总重量的3％的阻燃剂；
(d)占成份(a)与(b)总重量的2％的相容剂；
(e)占成份(a)与(b)总重量的3％的增韧剂；以及
(f)占成份(a)与(b)总重量的1％的润滑剂。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的合金，其特征在于，所述聚碳酸酯的熔融指数在10.5g/10min以上，ABS树脂的B含量大于10％。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的合金，其特征在于，所述阻燃剂为：卤系阻燃剂，磷系阻燃剂，氮系阻燃剂，磷-卤系阻燃剂或磷-氮系阻燃剂。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的合金，其特征在于，所述相容剂为：马来酸酐接枝ABS，聚己酸内酯，聚苯乙烯-b-聚乙烯嵌段物，氯化聚乙烯，聚丙烯接枝马来酸酐或聚乙烯接枝马来酸酐。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的合金，其特征在于，所述增韧剂为：树脂共聚物类，橡胶类或热塑性弹性体类增韧剂。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的合金，其特征在于，所述润滑剂为：脂肪酸，脂肪酸酯，脂肪酸酰胺，金属皂，烃类润滑剂或有机硅化合物。
9.权利要求1～8任意一项所述的聚碳酸酯与ABS合金的制备方法，其特征在于，包括：以聚碳酸酯与ABS树脂作为基料按重量份配比进行混合后，再加入阻燃剂、相容剂、增韧剂和润滑剂，混合均匀后熔融挤出造粒。
10.权利要求1～8任意一项所述的聚碳酸酯与ABS合金在制备汽车内部零件、汽车内部装修部件、车轮盖事务机器、计算机和商业机器壳体、电器设备、草坪园艺机器、通讯器材、家用电器或照明设备中的应用。
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