CN114456567A - 一种耐候pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程塑料技术领域，公开了一种耐候PC/ABS合金材料及其制备方法，以期克服现有材料耐候性能与材料其他性能无法兼顾的技术问题。本发明的耐候PC/ABS合金材料按重量份数计，包括以下组分：PC树脂30～90份，ABS树脂10～50份，增韧剂1～10份，聚酯稳定剂0.1～0.6份，光稳定剂0.2～1份，紫外线吸收剂0.2～2份，抗氧剂0.1～0.5份。本发明的PC/ABS合金材料具有良好流动性、韧性和耐候性能好。适用于户外设备或汽车内外饰件。

Description

一种耐候PC/ABS合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，具体涉及一种耐候PC/ABS合金材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)是一种性能优良的非结晶热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐热，尺寸稳定性好，吸水率低，但是不耐溶剂，粘度高，流动性差，聚丙烯腈(ABS)具有良好的耐溶剂性、流动性。将PC与ABS共混能够实现性能互补。但是ABS由于具有不饱和双键，在光照辐射和受热的情况下容易被氧化导致材料发黄，从而限制了其在一些外观件上的应用。

目前，改善PC/ABS合金组合物耐候性能主要通过添加各种光稳定剂、紫外线屏蔽剂等来实现。然而，紫外线吸收剂具有广泛的适用性，但由于其防护效果受制于朗伯-比耳定律，不能有效地保护制品表面和薄制品。光稳定剂效能突出，也能有效地保护制品表面和薄制品，但由于具有碱性，进入到PC基体中会诱导PC降解，导致材料韧性下降。

中国专利文献CN 105155134 B公布了一种耐候PC/ABS的制备方法，通过在PC/ABS上铺一层添加有光稳定剂的聚苯乙烯纤维膜，来加工提高制件的耐候性，但是这种制备方法工序复杂，对设备要求高，操作难度大。中国专利文献CN 102719077 A公布了一种耐候PC/ABS的制备方法，通过将耐候剂与乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物制成耐候母粒加入到PC/ABS中共混来改善耐候性，但是乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物具有环氧基团，会促进材料交联，流动性不好，不利于成型一些尺寸较大、薄壁以及结构复杂的制件。中国专利文献CN 109735080 B公布了一种耐候PC/ABS的制备方法，通过选用受阻胺光稳定剂与抗氧剂复配，并有选择性地采用了高分子量、低熔融指数的长链PC树脂，优选低Bd百分含量的ABS树脂搭配等手段提高基料的稳定性、改善材料的耐候性，但是这种制备方法存在流动性不佳的问题，应用受到较多的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种耐候PC/ABS合金材料及其制备方法，以期克服现有材料耐候性能与材料其他性能无法兼顾的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种耐候PC/ABS合金材料，按重量份数计，包括以下组分：

PC树脂30～90份，ABS树脂10～50份，增韧剂1～10份，聚酯稳定剂0.1～0.6份，光稳定剂0.2～1份，紫外线吸收剂0.2～2份，抗氧剂0.1～0.5份；

所述ABS树脂中，

与Cl^-的质量含量为：

所述n为

或Cl^-的质量含量值。

优选的，

与Cl^-的质量含量为：

例如

与Cl^-的质量含量值之和为1700ppm、1500ppm、1300ppm、1100ppm、900ppm、700ppm、600ppm、500ppm等。更优选的，

与Cl^-的质量含量为：

本发明合金材料中，特定

与Cl^-质量含量的ABS树脂中，老化过程中生色基团产生少，使得材料色差小、耐候性好；紫外线吸收剂与光稳定剂复配协同增效，紫外线吸收剂通过酚醌共振或者分子内氢键转换吸收光能量，转换成低害的热能；而光稳定剂可被PC树脂和ABS树脂因光氧化而产生的氧化性物质氧化为诸如氮氧自由基之类的结构，能够有效捕获和清除PC树脂和ABS树脂的自由基，以切断自动氧化链反应的方式实现光稳定作用，在保证耐候效果的同时降低光稳定剂的添加量，进一步降低其对PC树脂的降解作用。

此外，聚酯稳定剂能够与PC树脂降解过程中产生的活泼氢反应，及时阻止PC树脂的降解，同时还能与其他组分协同提高PC树脂的热稳定性，使得PC树脂能够保持更好的韧性。

作为本发明所述耐候PC/ABS合金材料的优选实施方式，其中所述ABS树脂10～50份、光稳定剂0.2～1份以母粒形式添加。

其中，所述增韧剂1～10份，紫外线吸收剂0.2～2份，抗氧剂0.1～0.5份可以根据实际生产需求，以母粒形式添加或直接添加。

作为本发明所述耐候PC/ABS合金材料的优选实施方式，所述PC树脂重均分子量为17000～30000。优选的，所述PC树脂重均分子量为20000～24000。在此范围内，PC树脂的重均分子量越高，合金材料韧性与流动性好，耐候效果越好。作为本发明所述耐候PC/ABS合金材料的优选实施方式，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚合物、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸类聚合物中的至少一种。

作为本发明所述耐候PC/ABS合金材料的优选实施方式，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮类、苯并三氮唑类、三嗪类、草酰二苯胺类紫外线吸收剂中的至少一种。优选三嗪类紫外线吸收剂，其UV吸收峰蓝移，莫耳吸收系数更高，吸收紫外光的效率更高。

作为本发明所述耐候PC/ABS合金材料的优选实施方式，所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂。

作为本发明所述耐候PC/ABS合金材料的优选实施方式，所述抗氧剂为有机亚磷酸酯、烷基化的一元酚或者多元酚、多元酚和二烯的烷基化反应产物、对甲酚或者二环戊二烯的丁基化反应产物、烷基化的氢醌类、羟基化的硫代二苯基醚类、亚烷基-双酚、苄基化合物或多元醇酯类抗氧剂中的至少一种；优选的，所述抗氧剂为抗氧剂412S、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的至少一种。

作为本发明所述耐候PC/ABS合金材料的优选实施方式，所述聚酯稳定剂为碳化二亚胺及其聚合物、异氰酸酯及其聚合物、环氧化合物及其聚合物中的至少一种。

第二方面，本发明提供了一种耐候PC/ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：

按份数取所述PC树脂、ABS树脂、聚酯稳定剂、光稳定剂、增韧剂、紫外线吸收剂、抗氧剂，混合均匀，挤出造粒，即成；

其中，所述挤出温度为180℃～250℃，螺杆转速为300rpm～600rpm。

作为本发明所述耐候PC/ABS合金材料制备方法的优选实施方式，所述ABS树脂、光稳定剂以母粒形式添加；具体方法为：按比例将ABS树脂、光稳定剂混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中挤出并造粒制得母粒。

第三方面，本发明将所述耐候PC/ABS合金材料在户外设备或汽车内外饰件中应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明所用组份以及工序简单，依托常规的造粒设备即可实现，可操作性强；

(2)本发明的PC/ABS合金材料在实现耐候性能好的同时还具有良好的流动性与韧性，在一些耐候要求高、薄壁、对强度有较高要求的场景尤为适用，如户外设备、汽车内外饰件。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中，熔融指数按ASTM D1238要求测试，检测条件为260℃、5kg；缺口冲击强度按ASTM D256要求进行测试。

合金材料的抗UV测试按ISO 4892-2-2013的标准方法进行测试，测试时间为1000h，完成后测试样片表面的色差值变化△E；

△E的计算方法为：

检测材料老化前颜色，白度记为L1，红绿值记为a1，黄蓝值记为b1；检测材料老化后颜色，白度记为L2，红绿值记为a2，黄蓝值记为b2。按下式计算△E：

熔体流动速率按ASTMD1238-2010要求测试，检测条件为260℃、5kg；缺口冲击强度按ASTM D256-2010要求进行测试。

下述实施例及对比例所用的原材料说明如下，但不限于这些材料：

PC1：FN1700，台化出光，重均分子量17000

PC2：H-2000F，三菱化学，重均分子量20000；

PC3：S-2000F，三菱化学，重均分子量24000；

PC4：E-1000F，三菱化学，重均分子量30000。

ABS1：ABS 275，中石化，

ABS2：ABS 8391，高桥石化，

ABS3：ABS 8434，高桥石化，

ABS4：ABS PA-757，奇美化学，

所述ABS中，硫酸根离子与氯离子的测试方法，参照标准《BS EN14582-2016废弃物特征.卤素和硫含量.封闭***氧燃烧和测定方法》测试。

增韧剂1：M-521，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，日本钟渊；

增韧剂2：AX8900，乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，阿珂玛。

紫外线吸收剂1：Chiguard 1064，三嗪类紫外线吸收剂，奇钛化学；

紫外线吸收剂2：Chiguard 234，苯并三氮类紫外线吸收剂，奇钛化学。

光稳定剂：Chiguard 5050，受阻胺类光稳定剂，奇钛化学。

抗氧剂，RIANOX 168，市售。

聚酯稳定剂：Stabaxol P，聚碳化二亚胺，德国莱茵化学。

实施例1～9和对比例1～5的PC/ABS合金材料的组成组分如表1所示。

实施例1的PC/ABS合金材料的制备方法为：

按份数取所述PC树脂、ABS树脂、聚酯稳定剂、光稳定剂、增韧剂、紫外线吸收剂、抗氧剂，混合均匀，挤出造粒，即成；

其中，所述挤出温度为180℃～250℃，螺杆转速为300rpm～600rpm。

实施例2～9和对比例1～5的PC/ABS合金材料的制备方法为：

(1)按份数取所述ABS树脂、光稳定剂混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中挤出并造粒制得母粒；

(2)取步骤(1)所得母粒与所述重量份数的PC树脂、聚酯稳定剂、增韧剂、紫外线吸收剂、抗氧剂混合均匀，挤出造粒，即得PC/ABS合金材料；

其中，所述挤出温度为180℃～250℃，螺杆转速为300rpm～600rpm。

表1：实施例和对比例PC/ABS合金材料组分(重量份)及其测试结果

续表1：实施例和对比例PC/ABS合金材料组分(重量份)及其测试结果

从上述实施例与对比例可以看到，实施例1～9的合金材料兼顾冲击性能、熔融指数以及色差，熔融指数＞15g/10min，缺口冲击≥500KJ/m²，ΔE＜2.8；而对比例1～5的合金材料则或缺口冲击强度低、或色差大，或者熔融指数低，无法兼顾三者的平衡。

实施例1的合金材料中，没有将述ABS树脂、光稳定剂以母粒的形式添加入材料中，所有组分直接混合制备，受阻胺光稳定剂会催化PC树脂分解，导致合金材料的熔融指数和缺口冲击偏低。

实施例9的合金材料使用苯并三氮类紫外线吸收剂，而实施例7使用进一步优选的三嗪类紫外线吸收剂，实施例9与实施例7的合金材料比，实施例9的合金材料色差更大一些。

与实施例7相比，对比例1的合金材料中，采用的ABS树脂，其

与Cl^-含量为

在该ABS树脂老化过程中，酸根离子会催化反应，更容易产生生色基团，导致合金材料色差大、耐候性差；

对比例2的合金材料中，采用的增韧剂为乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物具有环氧基团，会促进合金材料交联，使得合金材料流动性差、熔融指数低；

对比例3的合金材料中，添加有光稳定剂，未添加紫外吸收剂，导致合金材料色差大；对比例4的合金材料中，添加有紫外吸收剂，未添加光稳定剂，导致合金材料色差大；对比例5的合金材料中，未添加聚酯稳定剂，使得合金材料韧性差。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种耐候PC/ABS合金材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

PC树脂30～90份，ABS树脂10～50份，增韧剂1～10份，聚酯稳定剂0.1～0.6份，光稳定剂0.2～1份，紫外线吸收剂0.2～2份，抗氧剂0.1～0.5份；

所述ABS树脂中，

与Cl^-的质量含量为：

所述n为

或Cl^-的质量含量值。

2.根据权利要求1所述的耐候PC/ABS合金材料，其特征在于，其中所述ABS树脂10～50份、光稳定剂0.2～1份以母粒形式添加。

3.根据权利要求1所述的耐候PC/ABS合金材料，其特征在于，所述PC树脂重均分子量为17000～30000。

4.根据权利要求1所述的耐候PC/ABS合金材料，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚合物、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸类聚合物中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的耐候PC/ABS合金材料，其特征在于，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮类、苯并三氮唑类、三嗪类、草酰二苯胺类紫外线吸收剂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的耐候PC/ABS合金材料，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂。

7.根据权利要求1所述的耐候PC/ABS合金材料，其特征在于，所述抗氧剂为有机亚磷酸酯、烷基化的一元酚或者多元酚、多元酚和二烯的烷基化反应产物、对甲酚或者二环戊二烯的丁基化反应产物、烷基化的氢醌类、羟基化的硫代二苯基醚类、亚烷基-双酚、苄基化合物或多元醇酯类抗氧剂中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的耐候PC/ABS合金材料，其特征在于，所述聚酯稳定剂为碳化二亚胺及其聚合物、异氰酸酯及其聚合物、环氧化合物及其聚合物中的至少一种。

9.权利要求1～8任一项所述耐候PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按份数取所述PC树脂、ABS树脂、聚酯稳定剂、光稳定剂、增韧剂、紫外线吸收剂、抗氧剂，混合均匀，挤出造粒，即成；

其中，所述挤出温度为180℃～250℃，螺杆转速为300rpm～600rpm。

10.权利要求1～8任一项所述耐候PC/ABS合金材料在户外设备或汽车内外饰件中的应用。