一种热老化性能优异的PC/ABS合金及其制备方法

摘要

本发明涉及高分子材料领域，具体是一种热老化性能优异的PC/ABS合金，由以下成分按如下重量份组成：PC 40～80份，ABS 20～50份，增韧剂2～10份，润滑剂0.1～1份，抗氧剂0.1～1份，环氧树脂0.1～2份，磷酸酯0.1～2份。本发明通过弱酸性磷酸酯的加入，使整个体系处于弱酸性条件，另外通过环氧树脂对PC进行封端；两者辅配使用后达到最佳的使用效果，避免PC/ABS在长期热存放实验后出现的黄变和冲击性，使PC/ABS材料能够满足汽车主机厂长期100度1000h热老化的要求。

权利要求

1.一种热老化性能优异的PC/ABS合金，其特征在于，由以下成分按如下重量份组成：其中，所述的ABS为本体法ABS材料；所述的环氧树脂为环氧含量为182～192g/eq的环氧树脂；所述的磷酸酯为亚磷酸三苯酯；所述的环氧树脂为DowDER330。

2.根据权利要求1所述的热老化性能优异的PC/ABS合金，其特征在于，所述的PC为重均分子量为17000～30000g/mol的双酚A型聚碳酸酯，其玻璃化温度为145～150℃。

3.根据权利要求1所述的热老化性能优异的PC/ABS合金，其特征在于，所述的ABS重均分子量为80000～150000g/mol。

4.根据权利要求1所述的热老化性能优异的PC/ABS合金，其特征在于，所述的增韧剂选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，ABS高胶粉，聚氨酯弹性体，乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物，聚烯烃弹性体，核壳结构的硅橡胶或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯中的一种。

5.根据权利要求1所述的热老化性能优异的PC/ABS合金，其特征在于，所述的增韧剂的粒径为50～700nm，胶含量为40wt％～90wt％。

6.根据权利要求1所述的热老化性能优异的PC/ABS合金，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168、亚磷酸酯抗氧剂S-9228、受阻酚抗氧剂1010、受阻酚抗氧剂1098、受阻酚抗氧剂1076中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的热老化性能优异的PC/ABS合金，其特征在于，所述的润滑剂为硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。

8.一种如权利要求1-7任一所述的热老化性能优异的PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按照重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；

S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；

S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。

说明书

一种热老化性能优异的PC/ABS合金及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料领域，具体地说，是一种热老化性能优异的PC/ABS合金及其制备方法。

背景技术

[0002] 聚碳酸酯/苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(PC/ABS)具有优异的力学性能、耐热性能等，是应用广泛的工程塑料。在碱性条件下，PC会加速发生降解。

[0003] 中国专利文献CN106046741A公开了一种高耐湿热PC/ABS组合物，由包括如下重量份数的原料制成：聚碳酸酯30-85份，ABS-增韧剂一步料15-70份，耐湿热剂0.1-3份。其中，所述的ABS-增韧剂一步料由包括如下重量份数的原料制成：ABS50-80份，增韧剂20-50份。该专利使用PEP-36来改善PC/ABS的耐湿热性能。但是，PEP-36在85℃85％湿度的条件下有很好的作用。但是，在100度的1000h的长期热老化性能，未做出说明。

[0004] 中国专利文献CN104927337A公开了一种耐湿热老化、高PU泡沫结合强度PC/ABS材料，所述的PC/ABS材料由下列组分及含量制备而成：聚碳酸酯60-80份、反应型相容剂0.1-3份、ABS 10-30份、PU泡沫结合剂0.2-10份、丙烯酸接枝改性硅氧烷类增韧剂0.1-20份、抗氧剂0.1-3份。该专利使用带有环氧乙烷基团的相容剂来提高PC/ABS的70℃95％湿度老化性能。但是，在体系中未考虑酸碱性对PC/ABS长期热老化性能的评价。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于防止PC/ABS在碱性环境下易发生降解，通过弱酸性磷酸酯的加入，使整个体系处于弱酸性条件，另外通过环氧树脂对PC进行封端；两者辅配使用后达到最佳的使用效果，避免PC/ABS在长期热存放实验后出现的黄变和冲击性。使PC/ABS材料能够满足汽车主机厂长期100度1000h热老化的要求。

[0006] 本发明的第一方面，提供一种热老化性能优异的PC/ABS合金，由以下成分按如下重量份组成：

[0007]

[0008] 其中，

[0009] 所述的PC(聚碳酸酯)为重均分子量为17000～30000g/mol的双酚A型聚碳酸酯，其玻璃化温度为145～150℃。优选PC分子量为23000g/mol。可选用帝人化成产L-1225Y、陶氏PC-201-10，湖南石化PC-1100、PC-1220，科思创PC 2600、PC 2400，优选用科思创的PC-2600。

[0010] 所述的ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)类树脂为本体法ABS材料。重均分子量为80000～150000g/mol。其丁二烯的含量在18～30％之间，不会出现丁二烯未被SAN包覆的问题，极大地改善了PC/ABS的热老化性能。所述的ABS包括占总重的重量百分比含量为5～30％的橡胶、10～30％的丙烯腈、40～70％的苯乙烯，可选用韩国锦湖石油化学株式会社的ABS P/D150、ABS P/D190，高桥石化的ABS8391、ABS8434和苯领的GP-22；优选苯领的GP-22。

[0011] 所述的环氧树脂选自Dow DER330，三井R-140和南亚环氧NPES 907。优选环氧含量为182～192g/eq的Dow DER330。

[0012] 所述的磷酸酯为亚磷酸三苯酯、磷酸二氢钠和亚磷酸二氢钠。优选弱酸性的亚磷酸三苯酯。

[0013] 所述的增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)，ABS高胶粉，聚氨酯弹性体，乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMA)，乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物(EBA)，聚烯烃弹性体，核壳结构的硅橡胶或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)。优选MBS。

[0014] 优选的，所述的增韧剂的粒径为50～700nm，胶含量为40wt％～90wt％，可选用产于LG的EM500、钟渊的M521、罗门哈斯的EXL-2620、EXL-2330；其中EM500、M521、EXL-2620均为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)，EXL-2330属于甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物(ACR)；优选罗门哈斯的EXL-2620。

[0015] 所述抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168、亚磷酸酯抗氧剂S-9228、受阻酚抗氧剂1010、受阻酚抗氧剂1098、受阻酚抗氧剂1076中的一种或两种。可选用CIBA公司生产的抗氧剂1098、抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168，Dover公司的S-9228。优选为大分子量亚磷酸酯抗氧剂S-9228和受阻酚抗氧剂1098的混合。

[0016] 所述的润滑剂为硅酮粉、季戊四醇酯(PETS)、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。优选季戊四醇酯。

[0017] 本发明的第二方面，提供上述热老化性能优异的PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：

[0018] S1、按照重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；

[0019] S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-270℃；

[0020] S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。

[0021] 现有技术采用乳液法ABS材料作为原料的PC/ABS，在100度1000h后，黄变指数达到6，冲击性能降低60％。而本发明通过磷酸酯的添加，使得整个PC/ABS体系处于弱酸性条件下，不会促使PC的降解；另外，通过环氧树脂对PC进行封端，进一步防止了PC的降解，两者具有良好的辅配效果，其黄变指数只有2，而且冲击性能只降低15％，满足了各大汽车主机厂的要求。

具体实施方式

[0022] 下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

[0023] 在以下各个实施例和对比例中，各原料采用下述成分：

[0024] 选用的PC为科思创的PC-2600；

[0025] 选用的本体ABS为苯领的GP-22；

[0026] 选用的乳液法ABS为韩国锦湖的HR-181；

[0027] 选用的增韧剂为罗门哈斯的EXL-2620；

[0028] 选用的抗氧剂为CIBA公司的抗氧剂1098，Dover公司的S-9228；

[0029] 选用的润滑剂为季戊四醇酯(PETS)；

[0030] 选用的环氧树脂为Dow DER330；

[0031] 选用的磷酸酯为苏宁化工的亚磷酸三苯酯；

[0032] 选用的AS117C为的奇美的聚苯乙烯-丙烯腈；

[0033] 选用的PEP-36为双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯；

[0034] 选用的EMA-g-GMA为杭州海一的EPA-810，其中的GMA含量为5％。

[0035] 实施例1

[0036] S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；

[0037] S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为35rpm，料筒温度为220℃；

[0038] S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。

[0039] 实施例2

[0040] S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；

[0041] S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15rpm，料筒温度为230℃；

[0042] S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。

[0043] 实施例3

[0044] S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；

[0045] S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为20rpm，料筒温度为240℃；

[0046] S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。

[0047] 实施例4

[0048] S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；

[0049] S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为30rpm，料筒温度为250℃；

[0050] S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。

[0051] 实施例5

[0052] S1、按照表2重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；

[0053] S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为30rpm，料筒温度为260℃；

[0054] S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。

[0055] 实施例6

[0056] S1、按照表2重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；

[0057] S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为30rpm，料筒温度为270℃；

[0058] S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。

[0059] 实施例7

[0060] S1、按照表2重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；

[0061] S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为30rpm，料筒温度为250℃；

[0062] S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。

[0063] 实施例8

[0064] S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；

[0065] S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为30rpm，料筒温度为240℃；

[0066] S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。

[0067] 对比例1-3

[0068] S1、按照表1重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；

[0069] S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为30rpm，料筒温度为240℃；

[0070] S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。

[0071] 表1对比例1-3和实施例1-4的组分和配比

[0072]

[0073] 表2实施例5-8的组分和配比

[0074]配方(以重量份计算) 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
PC 2600 60 60 60 60
GP22       35.9
HR-181 17 17 17  
EXL 2620 3 3 3 3
AS 117C 19.2 19.1 19.0  
1098 0.2 0.2 0.2 0.2
S-9228 0.2 0.2 0.2 0.2
PETS 0.3 0.3 0.3 0.3
Dow DER330       0.2
亚磷酸三苯酯 0.1 0.2 0.3 0.2
EPA-810        

[0075] 实施效果的评价

[0076] 将上述实施例和对比例获得的样品进行相关测试，测试结果如下表3和表4所示：

[0077] 表1对比例1-3和实施例1-4的测试结果

[0078]

[0079] 表2实施例5-8的测试结果

[0080]

[0081] 从对比例1和实施例1来看，使用本体ABS GP22比乳液法ABS HR-181，热老化性能有很大幅度提高，主要是因为本体ABS的丁二烯含量在18-22％之间，而乳液法ABS HR-181的丁二烯含量约50-60％。由于GP22的胶含量较低，所以其很好地被苯乙烯-丙烯腈共聚物包覆，所以耐热老化性能较好。从实施例1～4来看，通过环氧树脂的加入，可以显著地提高耐热老化性能，但是整个体系还是偏碱性。从实施例5～7来看，加入亚磷酸三苯酯，使得整个体系处于酸性，能防止PC的降解。另外，从实施例3、6、8可以看到，通过环氧树脂及亚磷酸三苯酯的辅配，可以明显地提高冲击强度的下降比例，另外黄变指数也会明显的降低。

[0082] 以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。