CN109651794A - 一种低散发性、耐磨pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种低散发性、耐磨PC/ABS合金材料及其制备方法。其中，低散发性、耐磨PC/ABS合金材料由以下重量份数配比的原料制成：聚碳酸酯、ABS树脂、纳米矿晶、聚四氟乙烯、硅烷偶联剂1‑3份、MBS、抗氧剂、聚乙烯蜡。本发明通过纳米矿晶和聚四氟乙烯的协同作用，有效改善了PC/ABS合金材料气味大的问题，并提高了PC/ABS合金的耐刮擦、耐磨性能。发明提供的低散发性、耐磨PC/ABS合金材料的制备方法，简单易行，制备出的PC/ABS合金气味发散性小、耐磨并且银纹量小。使PC/ABS合金材料满足了汽车内饰塑料朝着美观、环保、健康的趋势发展。

Description

一种低散发性、耐磨PC/ABS合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料领域，特别涉及一种低散发性、耐磨PC/ABS合金材料及其制备方法。
背景技术
近年来，汽车行业飞速发展，以此同时，人们的消费观也在不断提高，车身除了要满足强度和使用寿命的要求外，还应满足性能、外观、安全、价格、环保、节能等方面的需求。随着各项安全环保法规的日益完善，对汽车内、外饰材料的性能要求也更加规范化和具体化。对于内饰材料而言，其主要的发展趋势就是：低密度、耐刮擦、耐候性、低光泽、免喷涂以及刚性/韧性的平衡表现等。此外，为了减少车内有害性挥发物对人体的伤害，还特别要求内饰材料必须具有低气味/低VOC的特性。
聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物(PC/ABS)，是由聚碳酸酯(简称PC)和聚丙烯腈(简称ABS)合金而成的热可塑性塑胶，结合了两种材料的优异特性，ABS材料的成型性和PC的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线(简称UV)等性质。PC/ABS较之PC提高了流动性，改善了加工性能，减少了制品对应力的敏感性，与ABS相比提高了耐热及耐候性，而且成本介于两者之间。因而广泛应用于汽车内饰、外饰、车灯等高强度、高耐热零件。然而，PC/ABS材料气味较大，限制了其在汽车内饰领域的应用。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种低散发性、耐磨PC/ABS合金材料及其制备方法。其中，一种低散发性、耐磨PC/ABS合金材料，所述合金材料由以下重量份数配比的原料制成：
进一步地，所述合金材料由以下重量份数配比的原料制成：
进一步地，所述聚碳酸酯重均分子量为20000-30000g/mol。
进一步地，所述ABS树脂为橡胶含量在35-75％的丙烯腈-丁二烯橡胶-苯乙烯组成的接枝共聚物。
进一步地，所述纳米矿晶由海泡石、凹凸棒土、硅藻土、膨润土制备而成。
进一步地，所述聚四氟乙烯的最高使用温度为290-300℃。
进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
进一步地，所述增韧剂为MBS。
进一步地，所述润滑剂至少包括如下至少一种：硬脂酸钙、聚乙烯蜡。
本发明通过纳米矿晶和聚四氟乙烯的协同作用，有效改善了PC/ABS合金材料气味大的问题，并提高了PC/ABS合金的耐刮擦、耐磨性能。
本发明提供一种低散发性、耐磨PC/ABS合金材料的制备方法，所述制备方法具体如下：
S10、将纳米矿晶置于150-200℃烘箱中烘料1-1.5h；
S20、将烘干的纳米矿晶与聚四氟乙烯按重量份数配比投入混合搅拌器中搅拌混合5-8min；然后将聚碳酸酯、ABS树脂、硅烷偶联剂、MBS、抗氧剂、聚乙烯蜡按重量份数配比继续投入混合搅拌器中搅拌混合5-15min，形成混料；
S30、然后将混料加入到双螺杆挤出机中，在240-270℃下熔融挤出，再经过造粒、冷却得到所述低散发性、耐磨PC/ABS合金材料；所述螺杆机转速为200-500rpm，挤出过程采用双抽真空。
发明提供的低散发性、耐磨PC/ABS合金材料的制备方法，简单易行，制备出的PC/ABS合金气味发散性小、耐磨并且银纹量小。也使PC/ABS合金材料满足了汽车内饰塑料朝着美观、环保、健康的趋势发展。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“连接”或者“相连”等类似词语并非限定与物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接、光连接等，不管是直接的还是间接的。
本发明提供如下实施例，如表1所示：
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2
聚碳酸酯 75份 65份 65份 55份 65份 65份
ABS树脂 19.5份 16.3份 16.1份 24.5份 29.6 29.6
纳米矿晶 10份 13份 13份 14份 - 14.5份
聚四氟乙烯 0.1份 0.3份 0.5份 0.1份 - -
硅烷偶联剂 3份 2份 1份 2份 2份 3份
MBS 2份 1份 1份 2份 1份 1份
抗氧剂 0.4份 0.4份 0.4份 0.4份 0.4份 0.4份
聚乙烯蜡 1份 0.2份 0.5份 1份 1份 1份
实施例1
S10、将10纳米矿晶置于150℃烘箱中烘料1h；
S20、将烘干的纳米矿晶与0.1份聚四氟乙烯投入混合搅拌器中搅拌混合5min；然后将75份聚碳酸酯、19.5份ABS树脂、3份硅烷偶联剂、2份MBS、1份抗氧剂、1份聚乙烯蜡继续投入混合搅拌器中搅拌混合8min，形成混料；
S30、然后将混料加入到双螺杆挤出机中，在270℃下熔融挤出，再经过造粒、冷却得到所述低散发性、耐磨PC/ABS合金材料；所述螺杆机转速为200rpm，挤出过程采用双抽真空。该步骤中，240-270℃是PC/ABS合适的加工工艺，低于240℃不好加工，高于270℃容易降解
实施例2
S10、将13份纳米矿晶置于180℃烘箱中烘料1h；
S20、将烘干的纳米矿晶与0.3份聚四氟乙烯投入混合搅拌器中搅拌混合5min；然后将65份聚碳酸酯、16.3份ABS树脂、2份硅烷偶联剂、1份MBS、0.4份抗氧剂、0.2份聚乙烯蜡继续投入混合搅拌器中搅拌混合8min，形成混料；
S30、然后将混料加入到双螺杆挤出机中，在240℃下熔融挤出，再经过造粒、冷却得到所述低散发性、耐磨PC/ABS合金材料；所述螺杆机转速为500rpm，挤出过程采用双抽真空。
实施例3
S10、将13份纳米矿晶置于100℃烘箱中烘料1.5h；
S20、将烘干的纳米矿晶与0.5份聚四氟乙烯投入混合搅拌器中搅拌混合7min；然后将65份聚碳酸酯、16.1份ABS树脂、份硅烷偶联剂、1份MBS、0.4份抗氧剂、0.5份聚乙烯蜡继续投入混合搅拌器中搅拌混合15min，形成混料；
S30、然后将混料加入到双螺杆挤出机中，在260℃下熔融挤出，再经过造粒、冷却得到所述低散发性、耐磨PC/ABS合金材料；所述螺杆机转速为300rpm，挤出过程采用双抽真空。
实施例4
S10、将14份纳米矿晶置于100℃烘箱中烘料1.5h；
S20、将烘干的纳米矿晶与0.1份聚四氟乙烯按重量份数配比投入混合搅拌器中搅拌混合5min；然后将55份聚碳酸酯、24.5份ABS树脂、2份硅烷偶联剂、2份MBS、0.4份抗氧剂、1份聚乙烯蜡继续投入混合搅拌器中搅拌混合10min，形成混料；
S30、然后将混料加入到双螺杆挤出机中，在270℃下熔融挤出，再经过造粒、冷却得到所述低散发性、耐磨PC/ABS合金材料；所述螺杆机转速为350rpm，挤出过程采用双抽真空。
对比例1
S10、将65份聚碳酸酯、29.6份ABS树脂、2份硅烷偶联剂、1份MBS、0.4份抗氧剂、0.2份聚乙烯蜡与烘干的纳米矿晶投入混合搅拌器中搅拌混合15min，形成混料；
S20、然后将混料加入到双螺杆挤出机中，在240℃下熔融挤出，再经过造粒、冷却得到所述低散发性、耐磨PC/ABS合金材料；所述螺杆机转速为500rpm，挤出过程采用双抽真空。
对比例2
S10、将65份聚碳酸酯、29.6份ABS树脂、14.5份纳米矿晶、2份硅烷偶联剂、1份MBS、0.4份抗氧剂、0.2份聚乙烯蜡与烘干的纳米矿晶投入混合搅拌器中搅拌混合15min，形成混料；
S20、然后将混料加入到双螺杆挤出机中，在240℃下熔融挤出，再经过造粒、冷却得到所述低散发性、耐磨PC/ABS合金材料；所述螺杆机转速为500rpm，挤出过程采用双抽真空。
对比例3
S10、将65份聚碳酸酯、16.1份ABS树脂、13份纳米矿晶、0.5份聚四氟乙烯、1份硅烷偶联剂、1份MBS、0.4份抗氧剂、0.5份聚乙烯蜡与烘干的纳米矿晶投入混合搅拌器中搅拌混合10min，形成混料；
S20、然后将混料加入到双螺杆挤出机中，在260℃下熔融挤出，再经过造粒、冷却得到所述低散发性、耐磨PC/ABS合金材料；所述螺杆机转速为300rpm。
其中，聚碳酸酯选自日本帝人的L-1250Y；ABS树脂选自吉林石化的0215A，橡胶含量在35-75％；纳米矿晶，市售；聚四氟乙烯PTFE，市售；偶联剂为硅烷偶联剂，市售；增韧剂为核壳结构MBS抗冲击改性剂，选自罗门哈斯的EXL-2690；抗氧剂为Ciba公司的抗氧剂1076和抗氧剂168，其重量比为1：1；润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，市售。
为检验本发明提供的低散发性、耐磨PC/ABS合金材料在实际中的应用，将合金材料进行耐刮擦(色差DE)、耐磨、VOC、气味等级测试，测试标准依次为GMW14688标准、ASTMD4060-01标准、VDA277标准和VDA270标准；银纹量通过肉眼检测即可观察出，存在大量银纹的等级为3级，存在少量银纹的等级为2级，肉眼难以观察出银纹则等级为1级。测试结果如表2所示：
表2
从实施例1-4和对比例1、2可以看出，实施例1-4的TVOC、气味等级明显低于对比例1-3，由此可见，本发明提供的PC/ABS合金材料有效改善了气味较大的问题。
本发明通过纳米矿晶和聚四氟乙烯的协同作用，有效改善了PC/ABS合金材料气味大的问题，并且制备出的PC/ABS合金材料色差、磨损失量、都有所降低；由此可见本发明提高了PC/ABS合金的耐刮擦、耐磨性能。
所述纳米矿晶由海泡石、凹凸棒土、硅藻土、膨润土制备而成。其中海泡土和凹凸棒的纳米晶格可以吸附空气中的甲醛、苯、氨等有毒有害的纳米级小分子极性物质，而硅藻土除了可以吸附微米级的大分子空气杂质、还为纳米矿晶提供吸附通道，提高纳米矿晶的吸附效果。硅藻土能明显增强产品的刚性和强度，沉降体积达95％，并可提高产品的耐热、耐磨、抗老化等性能，硅藻土来源广泛且价格低廉，具有比表面积大和多孔结构的特点，不仅启到填充材料增强的作用，还因为多孔结构吸附了树脂中存在的小分子还可减少树脂的用量，降低成本。
所述均分子量选用20000-30000g/mol的聚碳酸酯重，这个均分子量过高不适用于注塑，分子量太低只适用于薄件。
所述ABS树脂为橡胶含量在35-75％的丙烯腈-丁二烯橡胶-苯乙烯组成的。若橡胶含量太低不易于增韧，若橡胶含量太高不易于分散。所述聚四氟乙烯的最高使用温度为290-300℃，其具有极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及化学稳定性，在本发明中主要起外润滑作用。温度的设定是为了避免温度过高，导致聚四氟乙烯降解的问题。
所述偶联剂为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，把两种性质悬殊的材料连接在一起提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用。
MBS在PC和ABS相界面上起到界面活性剂的作用，得PC和ABS之具有较好的相容性，降低了两组分间的界面张力，且MBS中的橡胶相在材料受到应力时能够引发银纹，改善材料的冲击强度，提高材料韧性。MBS只有在受到较大应力时情况下才会产生银纹，在生产制备过程中，该材料并不会产生以下的气纹银纹。
聚乙烯蜡用于提高塑料加工流动性和脱模性，降低扭矩、减少设备摩擦、冲模容易、减少制品不良率，消除塑料熔体破裂，减少模头积聚物，显著提高塑料的冲击强度。
对比实施例1-3与对比例3，采用本发明提供的制备方法制备而成的PC/ABS合金材料，在降低发散性的同时，产生的银纹量也少；而对比例3中虽然也采用了本发明提供的配方组分，但并未采用本发明提供的方法制备，故其生产出的PC/ABS合金材料出现了大量银纹。由于在PC/ABS合金材料制备过程中，易产生银纹，尤其是纳米矿晶多孔材料，其空隙中携带的大量气体在PC/ABS合金制备时会加剧银纹现象，导致合金材料的外观出现缺陷。为解决该问题，本发明一方面，通过步骤S10中的高温干燥，使纳米矿晶在高温下释放气体后再与其他组分混合反应，从而避免纳米矿晶带来过多气体，而导致大量银纹的问题。另一方面，在10-14份的纳米矿晶以及0.1-0.5份的聚四氟乙烯的配比范围内，能够平衡气味与银纹问题，在实现低发散性的同时，避免了大量银纹的产生。
另外，由于聚四氟乙烯比较难熔融加工，而它又具有易聚热的特点，为了避免较多的聚四氟乙烯聚集而导致的聚热问题，本发明通过干燥后的纳米矿晶首先与聚四氟乙烯混合，多孔的纳米矿晶能够吸附聚四氟乙烯，在后续的混合搅拌时，纳米矿晶能够带动聚四氟乙烯分散，从而提高了聚四氟乙烯的分散性，通过提高分散性，使聚四氟乙烯分散均匀，从而避免聚四氟乙烯的分散不均而导致的合金材料出现局部聚热问题。
发明提供的低散发性、耐磨PC/ABS合金材料的制备方法，简单易行，制备出的PC/ABS合金气味发散性小、耐磨并且银纹量小。也使PC/ABS合金材料满足了汽车内饰塑料朝着美观、环保、健康的趋势发展。
尽管本文中较多的使用了诸如聚碳酸酯、ABS树脂、纳米矿晶、聚四氟乙烯、偶联剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种低散发性、耐磨PC/ABS合金材料，其特征在于：所述合金材料由以下重量份数配比的原料制成：
2.根据权利要求1所述的低散发性、耐磨PC/ABS合金材料，其特征在于：所述合金材料由以下重量份数配比的原料制成：
3.根据权利要求1所述的低散发性、耐磨PC/ABS合金材料，其特征在于：所述聚碳酸酯重均分子量为20000-30000g/mol。
4.根据权利要求1所述的低散发性、耐磨PC/ABS合金材料，其特征在于：所述ABS树脂为橡胶含量在35-75％的丙烯腈-丁二烯橡胶-苯乙烯组成的接枝共聚物。
5.根据权利要求1所述的低散发性、耐磨PC/ABS合金材料，其特征在于：所述纳米矿晶由海泡石、凹凸棒土、硅藻土、膨润土制备而成。
6.根据权利要求1所述的低散发性、耐磨PC/ABS合金材料，其特征在于：所述聚四氟乙烯的最高使用温度为290-300℃。
7.一种低散发性、耐磨PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体如下：
S10、将纳米矿晶置于150-200℃烘箱中烘料1-1.5h；
S20、将烘干的纳米矿晶与聚四氟乙烯按重量份数配比投入混合搅拌器中搅拌混合5-8min；然后将聚碳酸酯、ABS树脂、硅烷偶联剂、MBS、抗氧剂、聚乙烯蜡按重量份数配比继续投入混合搅拌器中搅拌混合5-15min，形成混料；
S30、然后将混料加入到双螺杆挤出机中，在240-270℃下熔融挤出，再经过造粒、冷却得到所述低散发性、耐磨PC/ABS合金材料；所述螺杆机转速为200-500rpm，挤出过程采用双抽真空。
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