CN109749389A - 一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与abs树脂合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料及其制备方法；目的是提供一种含有生物基可再生成分、环境友好型的、耐热性能和耐候性能优良的聚碳酸酯与ABS树脂合金。一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料包括如下重量份组分：异山梨醇型聚碳酸酯45～70％，ABS树脂30～50％，苯乙烯‑马来酸酐共聚物SMA树脂5～10％，抗氧剂剂0.2～1％，紫外光吸收剂0.3～1％。本发明制备的耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料具有良好的耐候性能、耐热性能和力学性能，适用于汽车内外饰材料设计，包括扰流板、仪表板及门板等。
Description
技术领域
本发明涉及改性高分子材料技术领域，涉及聚碳酸酯与ABS材料改性，具体涉及一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是20世纪50年代末发展起来的重要热塑性工程塑料，具有优异二而均衡的力学、电性能和成型加工性能，产品广泛应用于光学、电子电器、汽车工业、机械性能制造等方面。但是PC存在熔体黏度高，流动性较差，易高温水解，耐有机溶剂腐蚀性差，电绝缘性一般，产品内应力差等缺陷。然而，将PC与ABS按一定比例共混，获得ABS合金能够有针对性的改进PC性能上的不足，拓宽其应用范围。目前PC/ABS已经成为一种广泛应用的合金材料，它不仅提高了ABS的耐热性、抗冲击性能及拉伸强度，还降低了PC的成本和熔体粘度，改善了其加工性能。
目前，双酚A型聚碳酸酯(简称PC)作为应用范围最广、使用量最大的工程塑料，因其具有尺寸稳定性好、耐热性好、抗冲击强度高等优点被广泛地应用于各个工业领域，但从绿色环保和可持续发展的角度来看，其合成制备过程中用到的光气和二氯甲烷不符合绿色环保与可持续发展的理念。在低碳经济发展需求日益强烈的严峻形势下，以可再生资源为基础的生物基高分子材料迅速发展成为必然趋势。异山梨醇，被认为是仅此于乳酸的一类重要生物基原料是目前唯一实现工业化生产的糖醇类单体。以异山梨醇塑料原料可有效防止废弃塑料的环境污染问题。异山梨醇刚性分子和手性结构的特点使其可作为一种重要的聚合物单体用于构筑各种具有高玻璃转化温度和特殊性能的高分子。以异山梨醇为原料制备的生物基聚碳酸酯，作为高品质的工程塑料已实现产业化，被用于光学、能源和电子仪器等领域。
异山梨醇具有原料来源丰富、热稳定性好和刚性无毒等优点，在聚醚、聚酯、PU、PA和PC等高分子材料合成和改性领域已经得到广泛研究。刚性分子的引入可以使聚合物的玻璃化转变温度、热稳定性能和力学性能都能提高。
异山梨醇型聚碳酸酯与传统的双酚A型聚碳酸酯在结构方面有较大的差异，导致其在光学性能上具有比透明性高、双折射低、透明度高、亮度高、能较好地消除光传播失真等方面的特点，在物理机械性能上具有表面硬度高、刚性强、表面坚韧,耐划痕性强等方面的特点，加之异山梨醇型聚碳酸酯较双酚A型PC树脂具有更加良好的耐热性、耐光候性，在光学与能源相关材料、高性能玻璃换代品材料、电子仪器材料、汽车内外装材料、触控面板材料等领域具有广泛应用前景.
本发明的耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料及其制备方法，通过引入生物基的异山梨醇型聚碳酸酯，提高了材料的耐高温性和耐冲击性，其耐候性和耐化学药品性也明显增强。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料：包括如下重量份组分：
进一步地，所述的异山梨醇型聚碳酸酯，其特征在于：所述异山梨醇型聚碳酸酯是异山梨醇型聚碳酸酯是近年来新开发的一种新型生物基聚碳酸酯，采用从植物中提取的异山梨醇为原料并采用熔融酯交换法合成制备而成。
进一步地，所述的ABS树脂是：
①型号为PA757，PB含量为14wt％，AN含量28wt％；
②型号为PA747，PB含量为21wt％，AN含量22wt％。
进一步地，所述的耐热改性剂为主抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和辅助抗氧剂双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯(抗氧剂618)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、二硬脂酸酯基季戊四醇双亚磷酸酯类(抗氧剂619F)中的一种或多种的复配。
优选地，主抗氧剂1010和辅助抗氧剂619F的比例为(1-3):1，优选为1:1
进一步地，所述的紫外光稳定剂为紫外光吸收剂2-(2’-羟基-3’,5’-二特戊基)苯基骈***(UV-328)和2-(2'-羟基-3',5'-双-(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并***(UV-234)的其中一种。
本发明提供的聚碳酸酯/ABS合金材料的制备方法，将重量份组分的异山梨醇型聚碳酸酯45～70％，ABS树脂30～50％，苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA树脂5～10％，抗氧剂0.2～2％，紫外光稳定剂经过干燥后用高速混料机混合5～8min；混合后用加料器连续均匀加入双螺杆挤出机主机筒中，螺杆直径35mm，长径比L/D＝36。；主机筒分段控制温度，一区:40-100℃二区:245±10℃三区:240±10℃四区:240±10℃五区:230±10℃七区:230±10℃八区:230±10℃九区:230±10℃双螺杆转速为400转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
本发明的有益效果为：
(1)生物基的异山梨醇本身无毒性，具有原料来源丰富、可降解以及热稳定性好等优点。
(2)异山梨醇是刚性分子且具有手性结构，以它为原料合成的聚合物具有较高的玻璃化转变温度，提高了合金材料的耐热稳定性。
(3)异山梨醇型聚碳酸酯中脂肪族聚酯的饱和碳链成分饱和在一定程度上提高了材料部分的耐候性，使其有望用于汽车材料领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。所述实施例仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明所用原料：
异山梨醇型生物基聚碳酸酯，型号为DurabioD5380R(DB)，日本三菱化学公司；
ABS树脂：型号为PA757、PA747，镇江奇美；
接枝物：苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA树脂5～10％，日本出光；
耐热改性剂；
抗氧剂1010：受阻酚类抗氧剂，DOUBLE BOND CHEMICAL IND.Co.,Ltd.；
抗氧剂619F：亚磷酸酯类辅助抗氧剂，Chemtura公司；
紫外光稳定剂：
2-(2’-羟基-3’,5’-二特戊基)苯基骈***，UV-328，巴斯夫；
2-(2'-羟基-3',5'-双-(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并***，UV-234，巴斯夫；
产品性能测试方法：
将按上述方法制备的粒料，在90～110℃的鼓风烘箱中干燥3～4小时，然后通过注射成型制备标准样条。
熔体流动速率测试：按ISO 1133-1标准进行，测试条件260℃/5kg。
密度测试：按ISO 1183-1标准进行，试样尺寸为10×10×4mm，测试温度23℃。
拉伸性能测试：按ISO 527-2标准进行，试样尺寸为170×10×4mm，拉伸速度为50mm/min。
弯曲性能测试：按ISO 178标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm。
简支梁缺口冲击强度测试：按ISO 179-1标准进行，试样尺寸为80×10×4mm。
热变形温度测试：按ISO 75-2标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，条件为0.45MPa,120℃/h。
通过氙灯加速老化实验评价材料的耐候性：采用SAE J2412进行光照老化试验，测试条件：
辐照度：(0.55±0.01)W/(m2·nm)@340nm
关照：3.8h，黑板唯独：(89±2.5)℃，相对湿度：(50±10)％
黑暗：1h，黑板温度：(38±2.5)℃，相对湿度：(95±10)％
滤镜：Quartz/Boro
辐照量：488kj/m2
表1实施例1～4及对比例1～2材料配方表(重量％)
表2实施例1～4及对比例1～2测试结果
通过比较实施例1、2、3和对比例1、2的测试结果可看出，控制ABS树脂含量固定，异山梨醇型生物基聚碳酸酯的力学性能与传统PC/ABS材料的相比，材料的刚性和韧性都有明显提升。通过比较实施例4、7与实施例2可以看出，异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料的光照性能明显优于传统PC/ABS材料。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变形，这些简单变形均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.的一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料，其特征在于：包括如下重量份的原料：
2.根据权利要求1所述的一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料，其特征在于：所述异山梨醇型聚碳酸酯是采用从植物中提取的异山梨醇为原料并采用熔融酯交换法合成制备而成。
3.根据权利要求1所述的一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料，其特征在于：所述的ABS树脂是：
(1)型号为PA757，PB含量为14wt％，AN含量28wt％；
(2)型号为PA747，PB含量为21wt％，AN含量22wt％；
以上两种中的一种或两种混合。
4.根据权利要求1所述的一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料，其特征在于：所述的耐热改性剂为主抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和辅助抗氧剂双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯(抗氧剂618)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、二硬脂酸酯基季戊四醇双亚磷酸酯类(抗氧剂619F)中的一种或多种的复配。
5.根据权利要求4所述的一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料，其特征在于：主抗氧剂1010和辅助抗氧剂619F的比例为(1-3):1。
6.根据权利要求5所述的一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料，其特征在于：主抗氧剂1010和辅助抗氧剂619F的比例为为1:1
7.根据权利要求1所述的一种耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料，其特征在于：所述的紫外光稳定剂为紫外光吸收剂2-(2’-羟基-3’,5’-二特戊基)苯基骈***(UV-328)和2-(2'-羟基-3',5'-双-(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并***(UV-234)的其中一种。
8.根据权利要求1-7任意之一所述耐候性的异山梨醇型聚碳酸酯与ABS树脂合金材料的制备方法，其特征在于：
(1)将重量份组分的异山梨醇型聚碳酸酯45～70％，ABS树脂30～50％，苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA树脂5～10％，抗氧剂0.2～2％，紫外光稳定剂经过干燥后用高速混料机混合5～8min；
(2)混合后用加料器连续均匀加入双螺杆挤出机主机筒中，螺杆直径35mm，长径比L/D＝36。；主机筒分段控制温度，一区:40-100℃二区:245±10℃三区:240±10℃四区:240±10℃五区:230±10℃七区:230±10℃八区:230±10℃九区:230±10℃双螺杆转速为400转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
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