CN114133733A - 高耐候玻纤增强耐磨pa-abs合金材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了高耐候玻纤增强耐磨PA‑ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA6 43‑45份、ABS 26‑30份、玻璃纤维20份、苯乙烯‑N‑苯基马来酰亚胺‑马来酸酐共聚物3‑5份或丙烯腈‑苯乙烯‑甲基丙烯酸共聚物3‑5份、第一耐磨剂2份或第二耐磨剂2‑6份、抗氧剂0.3份、光稳定剂0.25份、尼龙分散蜡0.1份、尼龙黑色母粒2份。本发明实现了PA‑ABS合金材料具有优秀的耐候性能和力学性能。

Description

高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料及制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料及制备方法。
背景技术
聚酰胺(简称PA)，俗称尼龙，因其具有很好的强度、耐磨性、耐油性和较大的温度使用范围，从而在汽车、电子、机械等领域得到了广泛应用。但是，随着近年来电子电气以及汽车工业迅速发展，对高强度、高韧性的工程塑料的需求日益增长，常用的聚酰胺工程塑料因其吸水率大、尺寸稳定性差、低温和干态冲击强度低的缺点逐渐无法满足许多汽车及电器部位制件的性能要求。而用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(简称ABS)对聚酰胺进行共混改性，能够在一定程度上改善聚酰胺的缺点，扩大聚酰胺的应用领域。共混所得PA/ABS合金兼有PA的耐油耐热性能和ABS的韧性刚性，因而在冲击强度和流动性方面都有提升。
现有专利号为CN201310344778.X一种高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料及其制备方法，具体公开了复合材料包括聚酰胺、ABS、相容剂、玻璃纤维，抗氧剂，润滑分散剂。当使用芘酮红着色PA/ABS时，马来酸酐接枝类助剂同芘酮染料在共混过程中发生化学反应，PA/ABS合金机械性能出现剧烈下降，该复合材料无法满足较为恶劣的气候环境，力学性能较差。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料及制备方法，从而实现PA-ABS合金材料具有优秀的耐候性能和力学性能。为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA6 43-45份、ABS26-30份、玻璃纤维20份、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物3-5份或丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物3-5份、第一耐磨剂2份或第二耐磨剂2-6份、抗氧剂0.3份、光稳定剂0.25份、尼龙分散蜡0.1份、尼龙黑色母粒2份。
具体的，所述第一耐磨剂为二硫化钼。
具体的，所述第二耐磨剂为耐磨剂A1401。
具体的，所述抗氧剂为抗氧剂616。
具体的，还包括稳定剂0.15份，稳定剂为Chimassorb944FDL。
具体的，所述光稳定剂为Tinuvin770。
具体的，还包括紫外线吸收剂0.15-0.6份，紫外线吸收剂为UV360。
具体的，所述尼龙分散蜡为OP蜡；所述尼龙黑色母粒为尼龙PA3785。
具体的，包括如下重量份的组分：PA6 43份、ABS 27份、玻璃纤维20份、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物5份、第二耐磨剂为5份、抗氧剂为0.3份、光稳定剂为0.25份、紫外线吸收剂0.6份、尼龙分散蜡0.1份、尼龙黑色母粒2份。
高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料制备方法，包括以下步骤：将高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料的各组分按比例称取放入高速混合机中搅拌均匀；混合后的物料加入双螺杆挤出机，加热、挤出、冷却造粒。
与现有技术相比，本发明高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料及制备方法的有益效果主要体现在：
制备的合金材料实现较优的耐候性，光老化性能强；具有较好的力学性能，体现在缺口冲击、抗拉屈服强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量，合金材料表面硬度增加，降低表面摩擦系数，改善相容性的同时具备较好的耐磨性能，制备的合金材料提高机械性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA645kg、ABS 30kg、玻璃纤维20kg、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物3kg、二硫化钼2kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
其中PA6选自湖南岳化，牌号YH800。ABS选自韩国锦湖，牌号HR-181。玻璃纤维选自巨石集团，牌号GF560A。第一相容剂为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物选自日本电气化学，牌号DENKA IP MS-NB。第一耐磨剂为二硫化钼选自东科石化。抗氧剂选自巴斯夫，牌号抗氧剂616。稳定剂选自巴斯夫，牌号Chimassorb944FDL。光稳定剂选自巴斯夫，牌号Tinuvin770。尼龙分散蜡为OP蜡选自科莱恩。尼龙黑色母粒选自卡博特，牌号PA3785。
将高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料的各组分按比例称取放入高速混合机中搅拌均匀；混合后的物料加入双螺杆挤出机，控制挤出温度230℃，挤出、冷却造粒。
性能测试：缺口冲击测试方法采用ISO179-1/eA标准，缺口冲击强度为5.2KJ/m2。抗拉伸屈服强度和断裂伸长率的测试方法采用ISO527：2012标准，抗拉伸屈服强度为65Mpa，断裂伸长率为3％。弯曲强度和弯曲模量的测试方法采用ISO178：2001标准，弯曲强度为112Mpa，弯曲模量为4650Mpa。PSA耐刮擦性能采用D45 5524-2011标准，耐磨耗等级为1.5，颜色变化率测试方法采用CIE2000△E标准，三个月后颜色变化DE值为5.7。
实施例2：
与实施例1的区别在于：
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA645kg、ABS 28kg、玻璃纤维20kg、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物5kg、二硫化钼2kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
性能测试：缺口冲击强度为5.8KJ/m2。抗拉伸屈服强度为70Mpa，断裂伸长率为3.2％。弯曲强度为115Mpa，弯曲模量为4750Mpa。耐磨耗等级为1.5。DE值为5.7。
实施例3：
与实施例1的区别在于：
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA645kg、ABS 30kg、玻璃纤维20kg、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物3kg、耐磨剂A1401为2kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
其中，第二耐磨剂选自日本日油，牌号耐磨剂A1401。
性能测试：缺口冲击强度为5.4KJ/m2。抗拉伸屈服强度为68Mpa，断裂伸长率为3.2％。弯曲强度为115Mpa，弯曲模量为4700Mpa。耐磨耗等级为1.7。DE值为5.7。
实施例4：
与实施例3的区别在于：
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA645kg、ABS 28kg、玻璃纤维20kg、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物5kg、耐磨剂A1401为2kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
性能测试：缺口冲击强度为6.5KJ/m2。抗拉伸屈服强度为74Mpa，断裂伸长率为3.5％。弯曲强度为117Mpa，弯曲模量为4800Mpa。耐磨耗等级为1.7。DE值为5.7。
实施例5：
有实施例1的区别在于:
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA645kg、ABS 30kg、玻璃纤维20kg、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物3kg、二硫化钼为2kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
其中，第二相容剂为丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物选自日本UMG，牌号UMGAXS Resin S601N。
性能测试：缺口冲击强度为7.5KJ/m2。抗拉伸屈服强度为82Mpa，断裂伸长率为4.1％。弯曲强度为128Mpa，弯曲模量为5100Mpa。耐磨耗等级为2。DE值为5.6。
实施例6：
与实施例5的区别在于：
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA645kg、ABS 28kg、玻璃纤维20kg、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物5kg、二硫化钼为2kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
性能测试：缺口冲击强度为9.5KJ/m2。抗拉伸屈服强度为88Mpa，断裂伸长率为4.5％。弯曲强度为135Mpa，弯曲模量为5350Mpa。耐磨耗等级为2。DE值为5.6。
实施例7：
与实施例5的区别在于：
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA645kg、ABS 30kg、玻璃纤维20kg、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物3kg、耐磨剂A1401为2kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
性能测试：缺口冲击强度为7.8KJ/m2。抗拉伸屈服强度为84Mpa，断裂伸长率为4.1％。弯曲强度为132Mpa，弯曲模量为5150Mpa。耐磨耗等级为2.2。DE值为5.5。
实施例8：
与实施例7的区别在于:
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA645kg、ABS 28kg、玻璃纤维20kg、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物5kg、耐磨剂A1401为2kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
性能测试：缺口冲击强度为11KJ/m2。抗拉伸屈服强度为95Mpa，断裂伸长率为4.1％。弯曲强度为145Mpa，弯曲模量为5650Mpa。耐磨耗等级为2.5。DE值为5.5。
实施例9：
与实施例8的区别在于:
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA644kg、ABS 28kg、玻璃纤维20kg、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物5kg、耐磨剂A1401为3kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
性能测试：缺口冲击强度为10.5KJ/m2。抗拉伸屈服强度为93Mpa，断裂伸长率为4.1％。弯曲强度为142Mpa，弯曲模量为5575Mpa。耐磨耗等级为2.6。DE值为5.3。
实施例10：
与实施例9的区别在于:
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA643kg、ABS 28kg、玻璃纤维20kg、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物5kg、耐磨剂A1401为4kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
性能测试：缺口冲击强度为10KJ/m2。抗拉伸屈服强度为92Mpa，断裂伸长率为4％。弯曲强度为138Mpa，弯曲模量为5500Mpa。耐磨耗等级为2.8。DE值为5.2。
实施例11：
与实施例10的区别在于:
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA643kg、ABS 27kg、玻璃纤维20kg、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物5kg、耐磨剂A1401为5kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
性能测试：缺口冲击强度为9.5KJ/m2。抗拉伸屈服强度为88Mpa，断裂伸长率为4％。弯曲强度为135Mpa，弯曲模量为5400Mpa。耐磨耗等级为3.5。DE值为5.1。
实施例12：
与实施例11的区别在于：
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA643kg、ABS 26kg、玻璃纤维20kg、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物5kg、耐磨剂A1401为6kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、紫外线吸收剂0.15kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
其中，紫外线吸收剂选自利安隆，牌号UV360。
性能测试：缺口冲击强度为8.8KJ/m2。抗拉伸屈服强度为83Mpa，断裂伸长率为3.8％。弯曲强度为130Mpa，弯曲模量为5250Mpa。耐磨耗等级为3。DE值为2.5。
实施例13:
与实施例12的区别在于：
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA643kg、ABS 27kg、玻璃纤维20kg、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物5kg、耐磨剂A1401为5kg、抗氧剂616为0.3kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、紫外线吸收剂0.6kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
性能测试：缺口冲击强度为9.4KJ/m2。抗拉伸屈服强度为87Mpa，断裂伸长率为4％。弯曲强度为134Mpa，弯曲模量为5350Mpa。耐磨耗等级为3.5。DE值为1.8。
对比例：
与实施例12的区别在于，
本实施例为高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，包括如下重量份的组分：PA650kg、ABS 30kg、玻璃纤维20kg、抗氧剂616为0.3kg、稳定剂Chimassorb944FDL为0.15kg、光稳定剂Tinuvin770为0.25kg、OP蜡0.1kg、尼龙黑色母粒PA3785为2kg。
性能测试：缺口冲击强度为4.5KJ/m2。抗拉伸屈服强度为60Mpa，断裂伸长率为2％。弯曲强度为105Mpa，弯曲模量为4300Mpa。耐磨耗等级为1。DE值为6.3。实施例1-13和对比例的试验数据表格如下：
组分(实施例) 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 12# 13# 对比例
PA6 45 45 45 45 45 45 45 45 44 43 43 43 43 50
ABS 30 28 30 28 30 28 30 28 28 28 27 26 27 30
玻璃纤维 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
第一相容剂 3 5 3 5
第二相容剂 3 5 3 5 5 5 5 5 5
第一耐磨剂 2 2 2 2
第二耐磨剂 2 2 2 2 3 4 5 6 5
抗氧剂 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
稳定剂 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
光稳定剂 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
紫外线吸收剂 0.15 0.6
尼龙分散蜡 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
尼龙黑色母粒 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
性能
缺口冲击KJ/m<sup>2</sup> 5.2 5.8 5.4 6.5 7.5 9.5 7.8 11 10.5 10 9.5 8.8 9.4 4.5
抗拉屈服强度Mpa 65 70 68 74 82 88 84 95 93 92 88 83 87 60
断裂申长率％ 3 3.2 3.2 3.5 4.1 4.5 4.1 4.1 4.1 4 4 3.8 4 2
弯曲强度Mpa 112 115 115 117 128 135 132 145 142 138 135 130 134 105
弯曲模量Mpa 4650 4750 4700 4800 5100 5350 5150 5650 5575 5500 5400 5250 5350 4300
耐磨耗等级 1.5 1.5 1.7 1.7 2 2 2.2 2.5 2.6 2.8 3.5 3 3.5 1
根据以上试验数据分析，实施例13的试验数据综合表现最优，相对比实施例12，组分中同时加入稳定剂和光稳定剂时，紫外线吸收剂的投量减少，稳定剂会存在析出风险，因此实施例1-11的试验数据中未添加紫外线吸收剂；实施例13中单独投入光稳定剂，紫外线吸收剂的投量增大，能达到更好性能，DE值小于3，颜色变化率较低，实现较优的耐候性，光老化性能强。同时，实施例13具有较好的力学性能，体现在缺口冲击、抗拉屈服强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量，通过PA6、ABS、玻璃纤维、第二相容剂、第二耐磨剂的协同作用，改善相容性的同时具备较好的耐磨性能，制备的合金材料提高机械性能；合金材料表面硬度增加，降低表面摩擦系数。
在本发明的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，其特征在于：包括如下重量份的组分：PA643-45份、ABS 26-30份、玻璃纤维20份、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物3-5份或丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物3-5份、第一耐磨剂2份或第二耐磨剂2-6份、抗氧剂0.3份、光稳定剂0.25份、尼龙分散蜡0.1份、尼龙黑色母粒2份。
2.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，其特征在于：所述第一耐磨剂为二硫化钼。
3.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，其特征在于：所述第二耐磨剂为耐磨剂A1401。
4.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂616。
5.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，其特征在于：高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料还包括稳定剂0.15份，所述稳定剂为Chimassorb944FDL。
6.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，其特征在于：所述光稳定剂为Tinuvin770。
7.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，其特征在于：高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料还包括紫外线吸收剂0.15-0.6份，所述紫外线吸收剂为UV360。
8.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，其特征在于：所述尼龙分散蜡为OP蜡；所述尼龙黑色母粒为尼龙PA3785。
9.根据权利要求7所述的高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料，其特征在于：包括如下重量份的组分：PA6 43份、ABS 27份、玻璃纤维20份、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物5份、第二耐磨剂为5份、抗氧剂为0.3份、光稳定剂为0.25份、紫外线吸收剂0.6份、尼龙分散蜡0.1份、尼龙黑色母粒2份。
10.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将高耐候玻纤增强耐磨PA-ABS合金材料的各组分按比例称取放入高速混合机中搅拌均匀；混合后的物料加入双螺杆挤出机，加热、挤出、冷却造粒。
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