CN114773743B - 一种耐uvc的hips树脂组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐UVC的HIPS树脂组合物及其制备方法。本发明的耐UVC的HIPS树脂组合物包括GPPS树脂、增韧剂、耐候树脂、紫外吸收剂、钛白粉、炭黑。将GPPS、PP和SEBS进行复合获得一个相容性好的树脂基体,SEBS不仅是GPPS的有效增韧剂,同时其嵌段的结构有效地改善了GPPS和PP的相容性,获得了相容性和韧性优异的树脂基体。本发明获得的树脂组合物,机械性能和耐UVC性能优异,同时其具有与常规HIPS相当的挤出吸塑性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子树脂领域,具体涉及一种耐UVC的HIPS树脂组合物及其制备方法。
背景技术
HIPS被广泛地应用于家电产品上,市面上90%的冰箱内胆都是由HIPS挤出吸塑获得。而冰箱内部的抗菌消毒功能是消费者普遍关注的问题,但是目前杀灭细菌的方式以使用抗菌材料、TABT负离子杀菌等。这些方式的杀菌效率较低,针对的菌落品种较单一,且对病毒的抑制没有效果。因此冰箱的杀菌消毒仍是目前的一个行业痛点。
UVC消毒是医疗器械外壳常用的消毒方式,也逐渐成为家庭消毒的一种方式。UVC的能量高,对细菌和病毒的杀害能力强。如果将UVC安装在冰箱内,可以有效地起到杀菌消毒的效果。但是,由于冰箱内胆一般是白色的HIPS材料,其在UVC照射后材料分解严重,表现为变色明显,机械性能明显下降,如果在冰箱内装上UVC的消毒灯,不到一个月的时间,冰箱内胆材料会发生明显的变色和分解问题。
一款满足耐UVC的冰箱内胆材料,主要有三方面的性能要求:1、成型性:内胆材料一般是通过挤出吸塑成型,大部分材料都能满足挤出性能,但吸塑热成型对材料的要求很高;2、机械性能,主要是耐冲击性能,一般要求材料的缺口冲击强度必须≥10kJ/m2;3、耐UVC性能,保证在长时间的UVC照射下不变色(要求一年照射色差小于5),性能保持率在70%以上。
公布号为CN111286116A的中国发明专利公布了一种耐UVC照射的聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料,所述的复合材料由下述原料组成:聚乙烯、聚丙烯、沉淀硫酸钡、抗氧剂、紫外吸收剂(紫外线吸收剂UV-1577和受阻胺类光稳定剂2020),复合材料在紫外线持续照射后(253nm,2.6W,2500h),基本性能保持率在80%以上,颜色基本不变(色差1.5以下),大大提高了UVC灯源下聚丙烯/聚乙烯符合材料的耐候性能及使用寿命。但对于冰箱内胆来说,PP材料不能进行高效地吸塑成型(结晶性材料达到熔点后,熔体强度快速下降),同时材料的尺寸稳定性不好,因此这款材料并不适合冰箱内胆。
公布号为CN113088013A的中国发明专利公布了一种耐UVC的ASA树脂组合物,包括以下重量份的组分:SAN树脂40~74份,ASA橡胶粉20~40份,PMMA树脂5~15份,紫外吸收剂1~5份,所得的组合物可以在UVC紫外线持续照射(250nm,20W持续照射180天)后,色差<3,冲击保持率达到90%以上。这款材料具有优异的耐UVC性能,但是由于添加的紫外吸收剂达到了1~5份,有析出的风险,且这款材料的成本较高,并不适合大规模地生产冰箱内胆材料。
本发明开发的耐UVC的HIPS树脂组合物,可以在UVC紫外线持续照射(250nm,20W持续照射一年)后,色差<5,冲击保持率达到70%以上,同时其具有优异的机械性能和挤出吸塑性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中问题,提供一种耐UVC的HIPS树脂组合物及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下方案来实现:
本发明提供了一种耐UVC的HIPS树脂组合物,所述耐UVC的HIPS树脂组合物包括以下重量份数的各组分:
作为本发明的一个实施方案,所述GPPS树脂为挤出级别,在200℃,5kg下熔融指数为0.5~3g/10min。
作为本发明的一个实施方案,所述的增韧剂为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物SEBS。由于SEBS不含不饱和双键,因此其具有优异的耐UVC性能。
作为本发明的一个实施方案,所述的SEBS中苯乙烯的含量为25~40%。苯乙烯含量高于40%,对GPPS树脂的增韧效率较低,低于25%,与GPPS树脂的相容性差。
作为本发明的一个实施方案,所述的耐候树脂为聚丙烯PP树脂。优选地,PP树脂为共聚型高抗冲级别,缺口冲击强度为6kJ/m2以上。
作为本发明的一个实施方案,所述的紫外吸收剂为水杨酸酯、二苯甲酮、苯并***类的UV吸收剂中的一种或多种。紫外吸收剂优选叔辛基苯基水杨酸酯和2-氰基-3-苯基乙基水杨酸酯。
作为本发明的一个实施方案,所述的钛白粉为锐钛型钛白粉。商品化的钛白粉主要有锐钛型和金红石型两种,锐钛型具有比金红石型更优异的耐候性能。
作为本发明的一个实施方案,所述的炭黑为色素炭黑。一般的色素炭黑具有优异的吸收紫外光的性能。
本发明还提供了一种透耐UVC的HIPS树脂组合物的制备方法,所述制备方法具体包括以下步骤:
S1、按以下重量份数对各组分备料:
S2、将步骤S1中各成分按上述重量百分比充分混合后,熔融挤出并冷却造粒,得到耐UVC的HIPS树脂组合物。
作为本发明的一个实施方案,步骤S2中所述熔融挤出的温度为180-220℃。各组分混合置于螺杆机中挤出,螺杆转速为500-600转/分钟。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明获得了一个相容性好的树脂基体:将GPPS、PP和SEBS进行复合,SEBS不仅是GPPS的有效增韧剂,同时其嵌段的结构有效地改善了GPPS和PP的相容性,获得了相容性和韧性优异的树脂基体;
(2)本发明获得了一个耐候性优异的树脂基体:采用SEBS增韧GPPS,而不是传统的SBS或者HIPS,因为SEBS不含不饱和的双键,其比丁二烯橡胶具有更为优异的耐候性能;同时本发明采用PP进一步改善了体系的耐UVC性能;
(3)本发明优选紫外吸收剂为叔辛基苯基水杨酸酯和2-氰基-3-苯基乙基水杨酸酯,原因是两者在UVC波段处的吸收最强;
(4)本发明采用了一个特殊的白色色粉体系,具有优异的耐UVC性能:高含量钛白粉和超低含量炭黑。高含量的钛白粉具有有效反射紫外线的作用;超低含量的炭黑,具有优异的紫外线吸收性能。这样的色粉方案,有效地保护了树脂基体免受UVC紫外线的破坏,提高了材料耐UVC的性能,同时获得的产品具有高白度的外观特点;
(5)本发明获得的树脂组合物,机械性能和耐UVC性能优异,同时其具有与常规HIPS相当的挤出吸塑性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实例在本发明技术方案的前提下进行实施,提供了详细的实施方式和具体的操作过程,将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明。需要指出的是,本发明的保护范围不限于下述实施例,在本发明的构思前提下做出的若干调整和改进,都属于本发明的保护范围。
实施例1~8
一种耐UVC的HIPS树脂组合物,其制备方法包括以下步骤:
按表1中配方成分的重量百分比,将原料加入到高速混合机中充分混合后,再置于螺杆机中,在200℃挤出温度和500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出,冷却造粒,即得到产品。
对比例1-6
一种耐UVC的HIPS树脂组合物,按表2中配方成分的重量百分比,其制备方法实施例1-8相同。
其中,表1和表2的材料如下:
GPPS1:GP550N,熔融指数为1.9g/10min,台化;
GPPS2:GP5250N,熔融指数9g/10min,台化;
SEBS1:H1041,苯乙烯含量30%,旭化成;
SEBS2:8903P,苯乙烯含量35%,Dynaron;
SEBS3:A1535,苯乙烯含量57%,科腾;
SEBS4:H1062,苯乙烯含量18%,旭化成;
PP1:共聚,4204,缺口冲击强度45kJ/m2,台塑;
PP2:共聚,BA3805,缺口冲击强度7kJ/m2,韩国SK;
PP3:均聚,1080,缺口冲击强度3.5kJ/m2,台塑;
紫外吸收剂1:叔辛基苯基水杨酸酯;
紫外吸收剂2:2-氰基-3-苯基乙基水杨酸酯;
紫外吸收剂3:2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁苯基)苯并***;
钛白:市售锐钛型钛白粉;
炭黑:市售;
性能评价方式及其实施标准;
机械性能测试:
对实施例1~6和对比例1~6所制得的HIPS树脂组合物进行机械性能测试,结果如表1-2所示:
挤出吸塑性能:挤出成3mm厚的板,进行5cm*5cm*5cm的吸塑验证。
L值:按照ASTM D2244进行L值测试,表示材料的白度,L值越大,材料越白。
Charpy缺口冲击强度:按照ISO 179-1:2010(E)标准测试,冲击能量为4J,测试温度为23℃;
拉伸强度:按照ISO 527:2012(E)标准测试,测试条件为50mm/min;
耐候性(UVC):250nm,20W持续照射180天后测试色差和光冲击和拉伸强度的保持率。
表1实施例配方重量份数及性能
表2对比例配方重量份数及性能
对比例1,相比实施例1,去掉了炭黑。材料的耐UVC性能明显下降;
对比例2,相比实施例1,降低了钛白粉的用量。钛白粉相当于一种无机填料,本发明中钛白粉的用量下降后,材料的熔体稳定性下降,材料在吸塑过程中,容易出现壁厚不均的问题。同时由于钛白粉用量的下降,材料的白度下降,耐UVC性能也下降;
对比例3,相比实施例1,去掉了PP。PP是改善耐UVC的关键,也是体系韧性的改善关键,因此PP去掉后韧性下降,耐UVC性能下降;
对比例4,相比实施例1,提高了紫外吸收剂的用量。由于紫外吸收剂加入量过剩,在UVC照射时,容易出现析出问题,析出问题也导致了材料性能保持率的下降;
对比例5,相比实施例1,用高熔融指数的GPPS替换低熔融指数的GPPS。高流动的GPPS导致材料的熔体强度下降,材料的吸塑性能下降;
对比例6,相比实施例1,用高苯乙烯含量的SEBS替换原来的SEBS。虽然高苯乙烯含量的SEBS和GPPS的相容性改善,但作为相容剂对于改善GPPS和PP的相容性的作用下降,因此体系相容性差,机械性能、耐UVC性能和吸塑性能均下降;
对比例7,相比实施例1,用低苯乙烯含量的SEBS替换原来的SEBS。同对比例6,体系相容性差,机械性能、耐UVC性能和挤出吸塑性能均下降明显。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明方法的前提下,还可以做出若干改进和补充,这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种耐UVC的HIPS树脂组合物,其特征在于,所述耐UVC的HIPS树脂组合物包括以下重量份数的各组分:
所述GPPS树脂为挤出级别,在200℃,5kg下熔融指数为0.5~3g/10min;
所述增韧剂为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物SEBS;
SEBS中苯乙烯的含量为25~40%;
所述的耐候树脂为聚丙烯PP树脂;
所述的钛白粉为锐钛型钛白粉;
所述的炭黑为色素炭黑。
2.根据权利要求1所述的耐UVC的HIPS树脂组合物,其特征在于,所述的紫外吸收剂包括水杨酸酯、二苯甲酮、苯并***类UV吸收剂中的一种或多种。
3.一种如权利要求1所述的耐UVC的HIPS树脂组合物的制备方法,其特征在于,所述制备方法具体包括以下步骤:
S1、按以下重量份数对各组分备料:
S2、将步骤S1中各成分按上述重量百分比充分混合后,熔融挤出并冷却造粒,得到耐UVC的HIPS树脂组合物。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述熔融挤出的温度为180-220℃。
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Citations (4)
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KR20000031502A (ko) * | 1998-11-06 | 2000-06-05 | 이영일 | 내열성이 우수한 열가소성 수지 조성물 |
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2022
- 2022-04-21 CN CN202210422243.9A patent/CN114773743B/zh active Active
Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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李卫平等.《材料腐蚀原理与防护技术》.北京:北京航空航天大学出版社,2020,第181页. * |
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