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CN102766306A - 一种免喷涂高透明高光泽的abs材料及其制备方法 - Google Patents

一种免喷涂高透明高光泽的abs材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种免喷涂、高光泽透明ABS合金材料及其制备方法。其组分按重量百分比为：PMMA 30-45%；AS 30-45%；增韧剂10-30%；相容剂1-5%；抗氧剂0.3%；润滑剂0.7-2%。本发明材料具有优良的透明性、较高的冲击强度、高模量及高表面光泽度和较高的表面耐刮擦性，保留了ABS合金材料良好的加工性、韧性，同时具备PMMA和AS树脂优异的耐候性、表面硬度及耐化学性和光泽性等优点。本发明材料是一种免喷涂、高光泽、高硬度透明ABS合金材料及其制备新方法，扩展了ABS材料在透明材料的中的应用范围。本发明的制备方法包括以下工艺步骤：首先将原料按照上述比例混合，然后将混合好的树脂加入到塑料挤出机中，温度控制在190-225℃，再进行造粒，得到免喷涂、高光泽透明ABS合金材料。

Description

一种免喷涂高透明高光泽的ABS材料及其制备方法
[技术领域]
本发明涉及ABS合金材料技术领域，特别是一种可以通过双螺杆挤出机挤出方式得到免喷涂高光泽透明ABS合金材料的新方法。
[背景技术]
ABS树脂：化学名称丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料来源广泛，价格低廉，具有优异的抗冲击性、耐低温性、耐化学性及优良的电气性能还具有易加工、制品尺寸稳定等特点。但是ABS材料耐刮擦性差，因此ABS合金材料应用在终端领域前，绝大部分ABS材料需要喷涂以获得足够耐刮擦性，ABS塑料涂层厚度一般为15-20μm，通常需要喷涂2~3道才能完成。一道喷涂后需要晾干，再进行第二次喷涂。需要高光泽的表面还必须喷涂透明涂料。涂完后可在室温下自干，也可在60℃条件下烘烤30min。这些加工工艺不仅增加了ABS合金材料的加工成本，而且喷涂工艺还会对工人健康和环境保护产生危害。
目前市场上使用的免喷涂高光ABS树脂，加工工艺基本上是采用ABS树脂添加PMMA树脂树脂以及相容剂MBS制成，但是这种工艺制成的高光ABS树脂在实际生产中存在以下缺陷：1）由于PMMA与ABS树脂中的游离的丙烯腈不相容，导致PMMA树脂与ABS树脂在微观相上存在相分离现象，因此该合金材料不是均一体系，造成该材料染色后在注塑成型的产品中出现色斑，因此该材料存在注塑成型时产品合格率低，在实际生产中造成了大量的废料。2）由于ABS树脂本身的不透明性，因此该合金材料也不透明，从而造成了材料在后期染色的过程中为了达到色彩艳丽、亮泽的效果就需要添加更多的色粉甚至采用价格更高的染料，因此大大提高了使用该材料的成本价格。
目前市场上使用的透明ABS树脂通过石化企业反应釜聚合得到，因此该透明ABS树脂性能单一，尤其是材料的硬度达不到耐刮擦性能要求（铅笔硬度小于H级），因此市场上透明ABS树脂虽然具有较高的透明性，但是硬度达不到使用要求，大大限制了该材料在各应用领域中的使用。本发明中的免喷涂、高光泽透明ABS合金材料采用PMMA树脂、AS树脂添加MBSMBS以及其它助剂通过双螺杆挤出机加工制得，不仅在实际生产中解决上述缺陷，而且可以通过一步法挤出具有免喷涂、高透明性、高光泽的ABS树脂。
目前应用在电子材料包装领域中的透明ABS合金材料，基本上都存在表面硬度低、透明性差得问题，本发明中的高光泽透明ABS合金材料，具有高硬度、高透明度等特性。
[发明内容]
本发明就是要解决现有技术中ABS合金材料无法很好的满足高硬度和高透明度特性，提供一种免二次加工喷涂的，采用AS与MBS制备高透明和高硬度ABS的全新制备工艺。
所述的ABS材料是由以下配方制成的，
Figure BDA0000200882091
Figure BDA0000200882092
所述的MBS是通过乳液接枝聚合制得的三元聚合物，该三元聚合物亚微观形态上具有核壳结构，粒子的核心是丁苯橡胶或聚丁二烯，外壳是苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯接枝形成的硬壳层。
所述的PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯，总透光率高于85%，洛氏硬度HRB大于110。
所述的MBS为核壳结构的MBS类MBS,MBS是通过乳液接枝聚合制得的三元聚合物，粒子的核心是经过轻度交联丁苯橡胶或者是聚丁二烯，外壳是苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯接枝形成的硬壳层。在本发明中三种树脂在通过双螺杆挤出机时，MBS的壳层MMA与PMMA树脂以及AS树脂完全相容，而MBS的聚丁二烯内核与AS树脂充分混合，形成嵌段共聚物ABS树脂，利用MBS中的St调整三种树脂的折光指数完全匹配，PMMA树脂为该材料提供硬度和高光泽性，三种树脂最终通过双螺杆挤出机造粒获得免喷涂、高光泽透明ABS树脂。
所述的相容剂为丙烯酸酯类聚合物。
所述的润滑剂为EBS或PETS或硬脂酸钙或PE腊。
所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂，如抗氧剂1010。
本发明还包括一种用上述配方制备ABS材料的方法，包括双螺杆挤出机，反应在双螺杆挤出机内进行，其特征在于所述方法包括以下步骤，
a.用PMMA润洗双螺杆挤出机，
b.按所述的配方称取PMMA、AS、MBS、相容剂、抗氧剂，润滑剂，
c.将称取的配方投入到混合器中搅拌1-3分钟，得到混合原料，
d.将混合原料投入到双螺杆挤出机中进行反应，依次经过下述温度段熔融挤出，双螺杆挤出机一区190-220℃,二区200-220℃，三区温度200-220℃，四区200-220℃，五区200-220℃，六区200-220℃，七区200-220℃，八区200-220℃，九区200-220℃，机头200-210℃，材料在机筒内停留时间1-2min，得到反应产物，
e：将反应产物切粒、干燥后得到成品。
本发明同现有技术相比，具有以下优点：
通过AS与MBS共混聚合无需催化剂，在共混之后，MBS的壳层结构自动打开，内部的聚丁二烯或丁苯橡胶内核即可与AS进行聚合，生成ABS树脂。省去了现有技术中使用PMMA和AS再次喷涂的缺陷,并且MBS还具有增韧剂效果。
即使现有技术中PMMA和AS喷涂能够达到高光泽的效果，但是也只能做到喷涂层的高光透明，无法做到ABS和喷涂层折光率一致，本发明利用MBS中的St（苯乙烯）调整三种树脂的折光指数可以达到折光指数完全匹配。
本发明制出的免喷涂、高光泽透明ABS合金综合了其原材料的其他各项优异物理力学性能，例如较高的冲击强度、极好的耐刮擦性，优异的透明性，并且成本低廉。
本发明制得免喷涂、高光泽透明ABS合金材料制备方法打破了以往获得透明ABS合金材料只能通过聚合装置得到透明ABS合金材料的方式，发明了仅仅通过双螺杆挤出方式就可以得到高性能材料的新途径。
本发明制得免喷涂、高光泽透明ABS合金材料，由于透明的特性，在添加不同色粉，获得不同颜色的高光泽、耐刮擦的ABS合金材料中，不仅可以提高材料的色彩饱和度，而且能够减少色粉的使用量，降低生产成本。
[具体实施方式]
本发明免喷涂、高光泽透明ABS合金材料是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚丙烯腈-苯乙烯（AS）以及MBS的混合物，合金材料互相取长补短，既保持了ABS良好的加工性和韧性，又兼具了PMMA优异的耐侯性、表面硬度、高光泽性等优点，又因AS材料的加入，改善了材料的耐化学性同时降低了材料成本，因此具备优良的综合性能。免喷涂、高光泽透明ABS合金材料通过添加色粉制得不同色彩的ABS合金材料广泛应用在要求外观亮丽的各种电器、电子及包装业，特别是液晶电视、显示器等大型电子、电器，真正实现了免喷涂、高光泽。家用电器领域：DVD机壳、液晶电视外壳、显示器外壳、音响外壳；电子电器领域：MP3外壳、手机外壳等。
其中所述的PMMA为高透明度（总透光率90%以上），高表面硬度（洛氏硬度HRB为119）的聚甲基丙烯酸甲酯；所述的AS为透明度（总透光率88%以上）的丙烯腈-苯乙烯共聚物；所述MBS为核壳结构的MBS类MBS；所述相容剂为L-5330；所述润滑剂为EBS、PETS、硬脂酸钙/PE蜡等。
在本发明中按照重量配比称取PMMA、AS、MBS和其他助剂：将称好的原材料投入到低速混合器中混1-3min；最后将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区190-220℃,二区200-220℃，三区温度200-220℃，四区200-220℃，五区200-220℃，六区200-220℃，七区200-220℃，八区200-220℃，九区200-220℃机头200-210℃，材料在机筒内停留时间1-2min,然后经过切粒、干燥后得到免喷涂、高光泽透明ABS合金材料。
为了便于对本发明进一步理解，现结合具体实施实例对本发明进行详细描述：
在下列实施的合金材料中，PMMA选用台湾奇美有限公司（牌号为CM205和CM207）；AS选用朗盛公司（牌号为DN50）；MBS选用罗门哈斯公司（牌号为EXL-2668）；相容剂选用龙甲(上海)实业有限公司（牌号L-5330）；润滑剂为中国石油吉林石化公生产的EBS。
实施例1：
将重量百分比PMMA（CM205）42.5%,AS（DN50）42.5%,MBS（EXL-2668）10%，相容剂（L-5330）3%，润滑剂（EBS）1.7%，抗氧剂-1010 百分含量为0.3%。将混合的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出，挤出造粒成合金材料。其中，双螺杆加工工艺为：加工工艺如下：双螺杆挤出机一区190-220℃,二区200-220℃，三区温度200-220℃，四区200-220℃，五区200-220℃，六区200-220℃，七区200-220℃，八区200-220℃，九区200-220℃，机头200-210℃，材料在机筒内停留时间1-2min，然后经过切粒、干燥后得到免喷涂、高光泽透明ABS合金材料。
实施例2：
将重量百分比PMMA（CM205）40%,AS（DN50）40%,MBS（EXL-2668）15%，相容剂（L-5330）3%，润滑剂（EBS）1.7%，抗氧剂-1010百分比为0.3%。将混合的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出，挤出造粒成合金材料。其中，双螺杆加工工艺为：加工工艺如下：双螺杆挤出机一区190-220℃,二区200-220℃，三区温度200-220℃，四区200-220℃，五区200-220℃，六区200-220℃，七区200-220℃，八区200-220℃，九区200-220℃，机头200-210℃，材料在机筒内停留时间1-2min，然后经过切粒、干燥后得到免喷涂、高光泽透明ABS合金材料。
实施例3：
将重量百分比PMMA（CM205）35%,AS（DN50）35%,MBS（EXL-2668）25%，相容剂（L-5330）3%，润滑剂（EBS）1.7%，抗氧剂-1010百分比为0.3%。将混合的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出，挤出造粒成合金材料。其中，双螺杆加工工艺为：加工工艺如下：双螺杆挤出机一区190-220℃,二区200-220℃，三区温度200-220℃，四区200-220℃，五区200-220℃，六区200-220℃，七区200-220℃，八区200-220℃，九区200-220℃机头200-210℃，材料在机筒内停留时间1-2min，然后经过切粒、干燥后得到免喷涂、高光泽透明ABS合金材料。
实施例4：
将重量百分比PMMA（CM205）32.5%,AS（DN50）32.5%,MBS（EXL-2668）30%，相容剂（L-5330）3%，润滑剂（EBS）1.7%，抗氧剂-1010百分比0.3%。将混合的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出，挤出造粒成合金材料。其中，双螺杆加工工艺为：加工工艺如下：双螺杆挤出机一区190-220℃,二区200-220℃，三区温度200-220℃，四区200-220℃，五区200-220℃，六区200-220℃，七区200-220℃，八区200-220℃，九区200-220℃机头200-210℃，材料在机筒内停留时间1-2min，然后经过切粒、干燥后得到免喷涂、高光泽透明ABS合金材料。
性能测试：
拉伸强度按ASTMD-638标准进行检验。试样类型为Ⅰ型，样条尺寸（mm）：（166±0.5）长×（19±0.2）（端部宽度）×（3.10±0.2）（厚度），拉伸速度为50mm/min；
弯曲强度和弯曲模量按ASTMD-790标准进行检验。试样类型为试样尺寸（mm）：（127±2）×（12.45±0.2）×（3.10±0.2），测试速度为1.3mm/min；
悬臂梁缺口冲击强度按ASTMD-256标准进行检验。试样类型Ⅰ型，试样尺寸（mm）：（64±0.5）×（12.45±0.2）×（3.10±0.2）：缺口类型为A型缺口，缺口底部半径RN=0.25mm,缺口剩余厚度为10.16±0.05。
铅笔硬度按GB/T6739-1996标准进行检验，载荷500克。
表1：实施例1-5配方、性能表及现在市场材料性能对比:
Figure BDA0000200882093
由上表可以看出，通过上述添加配比，可以得到优良的耐刮擦及高透明度的ABS合金材料。该合金材料还可以通过添加不同颜色色粉，得到不同颜色的ABS合金材料，满足电子和电器行业的使用要求。
以上对本发明所提供的一种免喷涂、高光透明ABS合金材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及其实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应该理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种免喷涂高透明高光泽的ABS材料，其特征在于所述的ABS材料是由以下配方制成的，
Figure FDA0000200882081
2.如权1所述的免喷涂高透明高光泽的ABS材料，其特征在于所述的MBS是通过乳液接枝聚合制得的三元聚合物，该三元聚合物亚微观形态上具有核壳结构，粒子的核心是丁苯橡胶或聚丁二烯，外壳是苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯接枝形成的硬壳层。
3.如权1所述的免喷涂高透明高光泽的ABS材料，其特征在于所述的PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯，总透光率高于85%，洛氏硬度HRB大于110。
4.如权1所述的免喷涂高透明高光泽的ABS材料，其特征在于所述的AS总透光率高于85%。
5.如权1所述的免喷涂高透明高光泽的ABS材料，其特征在于所述的相容剂为丙烯酸酯类聚合物。
6.如权1所述的免喷涂高透明高光泽的ABS材料，其特征在于所述的润滑剂为EBS或PETS或硬脂酸钙或PE腊。
7.如权1所述的免喷涂高透明高光泽的ABS材料，其特征在于所述的抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂。
8.一种用权1配方制备ABS材料的方法，包括双螺杆挤出机，反应在双螺杆挤出机内进行，其特征在于所述方法包括以下步骤，
a.用PMMA润洗双螺杆挤出机，
b.按所述的配方称取PMMA、AS、MBS、相容剂、抗氧剂，润滑剂，
c.将称取的配方投入到混合器中搅拌1-3分钟，得到混合原料，
d.将混合原料投入到双螺杆挤出机中进行反应，依次经过下述温度段熔融挤出，双螺杆挤出机一区190-220℃,二区200-220℃，三区温度200-220℃，四区200-220℃，五区200-220℃，六区200-220℃，七区200-220℃，八区200-220℃，九区200-220℃，机头200-210℃，材料在机筒内停留时间1-2min，得到反应产物，
e：将反应产物切粒、干燥后得到成品。
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