一種免噴涂PC/ASA復(fù)合材料及其制備方法與流程

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>有機(jī)化合物處理,合成應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種免噴涂PC/ASA復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚碳酸酯(PC)是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的工程塑料之一。其中產(chǎn)量最大、用途最廣的是雙酚A型聚碳酸酯。雙酚A型聚碳酸酯具有優(yōu)良的耐沖擊強(qiáng)度、耐蠕變性、耐熱性和耐寒性，可在-100℃～140℃溫度范圍內(nèi)使用，可見光的透過率可達(dá)90％左右，具有較高的抗張強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、伸長率和剛性，耐老化性，電性能優(yōu)良且吸水率低。PC材料廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣等領(lǐng)域。但PC同樣具有耐油性、耐磨性和加工性能欠佳的缺點(diǎn)，而使其應(yīng)用受到限制。

丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA)，由于選用丙烯酸酯單元替代了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)中的丁二烯單元，體系中不含有雙鍵，因此材料的耐候性得到了大幅度的提高。ASA同時(shí)還保留了良好的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性以及易于加工等優(yōu)點(diǎn)，適用于戶外裝飾材料、運(yùn)動(dòng)器材以及汽車飾件等。

PC樹脂與ASA具有一定的相容性，將二者共混，制備的PC/ASA復(fù)合材料綜合了PC和ASA的優(yōu)良性能，通常用于汽車免噴涂內(nèi)飾件。但汽車免噴涂內(nèi)飾件對材料的耐磨性、光澤度和耐候性具有較高的要求。

以大眾汽車為例，其對汽車免噴涂內(nèi)飾件的耐磨性要求為：經(jīng)PV3.3.3水磨實(shí)驗(yàn)，20個(gè)循環(huán)試驗(yàn)后，材料表面光澤度保持率為50-60％(普通PC/ASA材料的光澤度保持率低于20％)；光澤度要求為：20°測試角度下，光澤度≥90％(相同測試角度下，普通PC/ASA材料的光澤度為75-80％)；耐候性要求為：經(jīng)PV1303耐光照測試，5周期后材料灰度等級≥4級(相同測試條件下，普通PC/ASA材料的灰度等級≤2.5級)。

普通的PC/ASA復(fù)合材料的性能遠(yuǎn)不能滿足上述要求，需要對PC/ASA復(fù)合材料進(jìn)行相應(yīng)改性。CN 106084716A公開了一種耐候高光免噴涂PC/ASA合金材料及其制備方法，雖然通過添加耐候劑和抗氧劑提高了材料的耐候性能，但是該文件并不涉及對耐磨性能的改進(jìn)。CN 105885379A公開了一種耐刮擦高光免噴涂PC/ASA合金材料及其制備方法，該P(yáng)C/ASA合金材料按重量份數(shù)計(jì)，由50-70份PC樹脂、10-40份ASA樹脂、5-20份耐刮擦劑、0.1-1份相容劑、0.1-1份抗氧劑、0.1-1份潤滑劑和2-5份炭黑母粒組成。為了獲得足夠的耐刮擦性能，該P(yáng)C/ASA合金材料中添加了大量的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等耐刮擦劑。但耐刮擦劑與基體材料的相容性較差，其在提高耐刮擦性能的同時(shí)，對PC/ASA合金材料的機(jī)械性能也有較大的負(fù)面影響。

因此，在本領(lǐng)域期望得到一種兼具良好的耐磨性能、機(jī)械性能和較高光澤度的免噴涂PC/ASA復(fù)合材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種免噴涂PC/ASA復(fù)合材料及其制備方法。該P(yáng)C/ASA復(fù)合材料同時(shí)具有良好的耐磨性能、機(jī)械性能和較高的光澤度。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種免噴涂PC/ASA復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括如下組分：

本發(fā)明中，相容劑和偶聯(lián)劑具有改善各組分之間的相容性，提高界面粘結(jié)強(qiáng)度的作用；增光劑使材料具有金屬光澤，具有提高材料表面光澤度的作用；耐刮擦劑具有提高材料耐磨性能的作用。但上述各組分并非只相互獨(dú)立地發(fā)揮各自相應(yīng)的作用，每一種組分都會(huì)對復(fù)合材料的多種性能有影響(例如，增光劑除了能提高材料表面的光澤度，其還會(huì)影響耐磨性和機(jī)械性能)。因此，各組分需要在特定的配比下相互配合，才能得到同時(shí)具有良好的耐磨性能、機(jī)械性能和較高的光澤度的免噴涂PC/ASA復(fù)合材料。

本發(fā)明中，所述PC的質(zhì)量份數(shù)可以是60份、62份、65份、68份、70份、72份、75份、78份、80份、82份、85份、88份、90份、92份或95份等。

所述ASA的質(zhì)量份數(shù)可以是5份、8份、10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份或40份等

所述相容劑的質(zhì)量份數(shù)可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等。

所述增光劑的質(zhì)量份數(shù)可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等。

所述耐刮擦劑的質(zhì)量份數(shù)可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。

所述偶聯(lián)劑的質(zhì)量份數(shù)可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等。

優(yōu)選地，所述免噴涂PC/ASA復(fù)合材料按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括如下組分：

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述免噴涂PC/ASA復(fù)合材料按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括如下組分：

優(yōu)選地，所述免噴涂PC/ASA復(fù)合材料按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，還包括0.1-0.5份潤滑劑；潤滑劑的質(zhì)量份數(shù)可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份等。

優(yōu)選地，所述潤滑劑選自季戊四醇硬脂酸酯、N,N′-乙撐雙硬脂酰胺或酰胺蠟中的一種或至少兩種的組合；例如可以是季戊四醇硬脂酸酯與N,N′-乙撐雙硬脂酰胺的組合、季戊四醇硬脂酸酯與酰胺蠟的組合、N,N′-乙撐雙硬脂酰胺與酰胺蠟的組合或季戊四醇硬脂酸酯、N,N′-乙撐雙硬脂酰胺與酰胺蠟三者的組合。

優(yōu)選地，所述免噴涂PC/ASA復(fù)合材料按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，還包括1-5份光穩(wěn)定劑；光穩(wěn)定劑的質(zhì)量份數(shù)可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述光穩(wěn)定劑的質(zhì)量份數(shù)為1-3份。

優(yōu)選地，所述光穩(wěn)定劑為紫外線吸收劑和/或自由基捕獲劑。

優(yōu)選地，所述紫外線吸收劑為苯并三唑類光穩(wěn)定劑和/或三嗪類光穩(wěn)定劑。

優(yōu)選地，所述自由基捕獲劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑。

優(yōu)選地，所述免噴涂PC/ASA復(fù)合材料按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，還包括0.1-0.2份抗氧劑；抗氧劑的質(zhì)量份數(shù)可以是0.1份、0.12份、0.15份、0.18份或0.2份等。

優(yōu)選地，所述抗氧劑為四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)和三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(抗氧劑168)的組合。

優(yōu)選地，所述免噴涂PC/ASA復(fù)合材料按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，還包括0.05-0.1份色粉，色粉的質(zhì)量份數(shù)可以是0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份或0.1份等。

優(yōu)選地，所述PC的數(shù)均分子量為1.5-3萬，例如可以是1.5萬、1.6萬、1.7萬、1.8萬、1.9萬、2萬、2.1萬、2.2萬、2.3萬、2.4萬、2.5萬、2.6萬、2.7萬、2.8萬、2.9萬或3萬等；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為140-150℃，例如可以是140℃、141℃、142℃、143℃、144℃、145℃、146℃、147℃、148℃、149℃或150℃等。

優(yōu)選地，所述ASA中丙烯酸酯單元的質(zhì)量百分含量為30-60％，例如可以是30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、58％或60％等。

優(yōu)選地，所述相容劑選自馬來酸酐接枝的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA-g-MAH)、馬來酸酐接枝的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-MAH)或馬來酸酐接枝的聚苯乙烯(PS-g-MAH)中的一種或至少兩種的組合；例如可以是ASA-g-MAH與ABS-g-MAH的組合、ASA-g-MAH與PS-g-MAH的組合、ABS-g-MAH與PS-g-MAH的組合或ASA-g-MAH、ABS-g-MAH與PS-g-MAH三者的組合。

優(yōu)選地，所述增光劑為硅烷改性的鋁粉顏料。

優(yōu)選地，所述耐刮擦劑選自聚四氟乙烯、有機(jī)蒙脫土或上海帝仁化工所的LUBDE 305耐刮擦劑中的一種。

本發(fā)明中有機(jī)蒙脫土是指有機(jī)改性的蒙脫土。

優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑選自γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)或N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH972)中的一種或至少兩種的組合；例如可以是KH550與KH560的組合、KH550與KH972的組合、KH560與KH972的組合或KH550、KH560與KH972三者的組合。

另一方面，本發(fā)明提供一種上述免噴涂PC/ASA復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法為：將配方量的各組分混合后通過擠出機(jī)擠出，得到所述免噴涂PC/ASA復(fù)合材料。

優(yōu)選地，所述混合是通過高速混合機(jī)實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，所述高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為350-400r/min，例如可以是350r/min、360r/min、370r/min、380r/min、390r/min或400r/min等；所述混合的時(shí)間為5-10min，例如可以是5min、6min、7min、8min、9min或10min等。

優(yōu)選地，所述擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)。

優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出機(jī)從加料口到機(jī)頭包括依次相連的一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)、四區(qū)、五區(qū)、六區(qū)、七區(qū)、八區(qū)和九區(qū)，各組分的混合物料依次經(jīng)過各區(qū)；

所述一區(qū)的溫度為185-195℃，例如可以是185℃、186℃、187℃、188℃、189℃、190℃、191℃、192℃、193℃、194℃或195℃等；

所述二區(qū)的溫度為215-225℃，例如可以是215℃、216℃、217℃、218℃、219℃、220℃、221℃、222℃、223℃、224℃或225℃等；

所述三區(qū)的溫度為225-235℃，例如可以是225℃、226℃、227℃、228℃、229℃、230℃、231℃、232℃、233℃、234℃或235℃等；

所述四區(qū)的溫度為235-245℃，例如可以是235℃、236℃、237℃、238℃、239℃、240℃、241℃、242℃、243℃、244℃或245℃等；

所述五區(qū)的溫度為245-255℃，例如可以是245℃、246℃、247℃、248℃、249℃、250℃、251℃、252℃、253℃、254℃或255℃等；

所述六區(qū)的溫度為255-265℃，例如可以是255℃、256℃、257℃、258℃、259℃、260℃、261℃、262℃、263℃、264℃或265℃等；

所述七區(qū)的溫度為265-275℃，例如可以是265℃、266℃、267℃、268℃、269℃、270℃、271℃、272℃、273℃、274℃或275℃等；

所述八區(qū)的溫度為265-275℃，例如可以是265℃、266℃、267℃、268℃、269℃、270℃、271℃、272℃、273℃、274℃或275℃等；

所述九區(qū)的溫度為260-270℃，例如可以是260℃、261℃、262℃、263℃、2634℃、265℃、266℃、267℃、268℃、269℃或270℃等；

所述機(jī)頭的溫度為260-270℃，例如可以是260℃、261℃、262℃、263℃、2634℃、265℃、266℃、267℃、268℃、269℃或270℃等。

優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為350-450r/min；例如可以是350r/min、360r/min、370r/min、380r/min、390r/min、400r/min、410r/min、420r/min、430r/min、440r/min或450r/min等。

優(yōu)選地，所述各組分的混合物料在所述雙螺桿擠出機(jī)中的停留時(shí)間為1.5-2min；例如可以是1.5min、1.6min、1.7min、1.8min、1.9min或2min等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明中，相容劑和偶聯(lián)劑具有改善各組分之間的相容性，提高界面粘結(jié)強(qiáng)度的作用；增光劑使材料具有金屬光澤，具有提高材料表面光澤度的作用；耐刮擦劑具有提高材料耐磨性能的作用。但上述各組分的作用并不單一，每一組分均會(huì)影響復(fù)合材料的多種性能。本發(fā)明通過選擇特定的配比，使各組分相互配合，得到了一種同時(shí)具有良好的耐磨性能、機(jī)械性能和較高的光澤度的免噴涂PC/ASA復(fù)合材料。

本發(fā)明提供的免噴涂PC/ASA復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為60-68MPa，斷裂伸長率為80-110％，沖擊強(qiáng)度為60-70kJ/m²，20°測試角度下光澤度為100-105％，摩擦系數(shù)≤0.16，PV3.3.3水磨測試后光澤度保持率為75-85％。

通過對各組分用量進(jìn)行優(yōu)選，可使本發(fā)明提供的PC/ASA復(fù)合材料的綜合性能得到進(jìn)一步提高。其拉伸強(qiáng)度為65-68MPa，斷裂伸長率為100-110％，沖擊強(qiáng)度為65-70kJ/m²，20°測試角度下光澤度為103-105％，摩擦系數(shù)≤0.1，PV3.3.3水磨測試后光澤度保持率為80-85％。

通過添加光穩(wěn)定劑和抗氧劑，配合其他組份，可使PC/ASA復(fù)合材料具有良好的耐候性，其經(jīng)PV1303光照測試5周期后灰度等級達(dá)到4.8級。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。

實(shí)施例1