專利名稱：共混改性abs合金材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種合金材料，尤其是一種用做制造直流電動工具機殼以實現(xiàn)機殼高 扭力、高沖擊性、高耐溫性要求的合金材料。
背景技術：
中國電動工具行業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，年產量已占世界電動工具產量的70 %，中國 電動工具出口金額約占世界電動工具出口金額的40%以上，我國已成為世界電動工具主要 制造基地，是世界電動工具的最大的生產國和出口國。
2007年我國電動工具出口額已超過全球出口量居第二位的德國一倍以上，穩(wěn)居出 口世界第一。我國已成為世界電動工具主要制造基地，是世界電動工具的生產大國和出口 大國。但我們出口的電動工具大部分在DIY市場(就是客戶自己選擇組裝配件的裝機市 場)上，要提高電動工具的檔次有許多地方要改進和發(fā)展，其中機殼材料的改良是當務之 急，它直接影響整機性能的提高，另外，國際上對電動工具越來越嚴的安規(guī)要求也迫使我們 盡快研制出新的高強度機殼材料，回應國際對我國出口電動工具技術上的封鎖。
目前，國內市場上使用的直流電動工具機殼材料大多用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 共聚物(英文名為Acrylonitrile Butadiene Styrene，簡稱ABS塑料)制成。雖然ABS 塑料流動性很好，并具有一定的強度，但它的抗沖擊強度、耐高低溫性能都較差，注塑縮影 也很大，對一些復雜的薄壁零件，如直流電動工具機殼，均不能完全滿足使用要求和安規(guī)要 求。所以，研究與開發(fā)新型電動工具機殼材料，對現(xiàn)有ABS塑料進行改性至關重要。現(xiàn)在世 界上著名的電動工具制造商，如博世、牧田、日立等，他們都積極在開拓新材料的應用，使 直流電動工具機身抗沖擊強度同交流電動工具一樣，甚至超過它，從而實現(xiàn)直流電動工具 高扭力、高沖擊性、高耐溫性的要求。發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題和提出的技術任務是克服現(xiàn)有ABS塑料抗沖擊強度和 耐高低溫性能較差、注塑縮影也很大，不能完全滿足電動工具復雜使用環(huán)境需求的缺陷，提 供一種共混改性ABS合金材料。為此，本發(fā)明采用以下技術方案
共混改性ABS合金材料，其特征是將聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 混合通過改性和造粒制成。
作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本發(fā)明還包括以下附加的技術特征以 便在實施上述技術方案時作為優(yōu)選技術措施選用
所述的聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的質量比為(25 75) (75 25)。尤其是為 25 75 或 75 25。
在聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質 量5 15%的相容劑
在聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質3量0. 5 1 %的剛性粒子。進一步的，在聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合 物中加入相當于該混合物質量1 1. 5%的苯并噻唑或聚酰亞胺。
在聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質 量1 1.5%的改性劑。
在聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質 量1 2%的丁基橡膠。
在聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質 量2 3%的苯乙烯/MMA/馬來酸酐共聚物。
在聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質 量2 3%的甲基苯乙烯/丙烯暗/丙烯酸乙酯二元共聚物。
在聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質 量1 2%的聚乙烯或改性聚乙烯。
本發(fā)明的有益效果是
1、它具備PC耐沖擊性和優(yōu)良的耐侯性，同時也保留ABS的高流動性，應用在薄壁 及復雜形狀制品時，能保持優(yōu)異的物理特性及成型性；其具有優(yōu)良的耐紫外線性能，良好的 抗沖擊強度，優(yōu)良的成型加工性能，耐高溫(80 120°C)，高阻燃性。
2、其加工工藝和普通的ABS相同，注塑成型中對環(huán)境沒有任何污染，邊角料完全 可回收再利用。
具體實施方式
以下對本發(fā)明做進一步說明。
首先，本發(fā)明是將聚碳酸酯(英文名為Polycarbonate，簡稱PC)與丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯共聚物(英文名為Acrylonitrile Butadiene Myrene，簡稱ABS塑料)混合 通過改性和造粒制成共混改性ABS合金材料。該共混改性ABS合金材料具備PC耐沖擊性 和優(yōu)良的耐侯性，同時也保留ABS的高流動性，應用在薄壁及復雜形狀制品時，能保持優(yōu)異 的物理特性及成型性；其具有優(yōu)良的耐紫外線性能，良好的抗沖擊強度，優(yōu)良的成型加工性 能，耐高溫(80 120°C)，高阻燃性。其加工工藝和普通的ABS相同，注塑成型中對環(huán)境沒 有任何污染，邊角料完全可回收再利用。
本發(fā)明的共混改性ABS合金材料的機理是PC與ABS樹脂的溶解度參數(shù)之差 (Δ δ )為0. 84(J/cm3) 1/2，PC與PB(PB為聚丁烯的簡稱)的溶解度參數(shù)之差(Δ δ )約為 7. 45(J/cm3)l/2，可以推測，PC與SAN樹脂(SAN樹脂又稱AS樹脂，學名苯乙烯-丙烯晴 共聚物)的相容性比較好，而與PB相的相容性比較差。研究也表明，PC+ABS共混體系中各 原料組分的玻璃化轉變溫度(Tg)都有一定程度的下降，且兩者有相互靠近的趨勢，故選擇 適當?shù)南噙M行共混，共混物可能只有一個Tg，因此PC+ABS共混物大體上是兩相體系一個 是相容的PC+SAN相，另一個為PB相。兩相之間的粘合力較強。共混體系具有比較好的工 藝相容性。通過性能測試發(fā)現(xiàn)，ABS的收縮率為0. 6%，而PC的收縮率為0. 5%，兩者非常 接近，因此共混物在加工過程中不會由于熱脹冷縮不均而增加內應力。所以，共混物可能有 效地吸取ABS與PC的優(yōu)點，表現(xiàn)出良好的沖擊強度、撓曲性、剛性、耐熱性和較寬的加工溫 度范圍，尤其能明顯改善觀的耐化學品性和低溫韌性。
在技術方面，原料的性質、配比和共混條件等因素對PC與ABS共混體的結構、性能 有重要的影響。結構中丁二烯含量高，PC與ABS共混體系相分離嚴重，反之則可以得到分散 較均勻的共混物。當ABS與PC的質量比為25 75時，ABS為分散相，PC為連續(xù)相，ABS在 PC中的分散狀態(tài)為纖維狀和不連續(xù)的層狀，且主要為纖維狀結構，并沿注射方向取向。當 ABS與PC的質量比為50 50時，ABS與PC主要為不連續(xù)的層狀結構，這些層也基本沿注 射方向排列。當ABS與PC的質量比為75 25時，ABS為連續(xù)相，PC為分散相，PC在ABS 基體上呈粒狀分布，并沿注射方向分布在樣條邊緣注射方向上。分散相也會呈現(xiàn)珠線結構。 ABS與PC配比近似時，若混煉時間短，由于PC的粘度高于ABS，PC容易形成分散相。共混 物的密度，拉伸屈服強度，拉伸撕裂強度，彎曲強度，彎曲彈性模量，剪切強度，壓縮強度，球 壓痕硬度，熱變形溫度，維卡軟化點與共混物中的ABS含量呈現(xiàn)良好的線性關系，符合共混 組分的疊加效應，但沖擊性能變化較為復雜。當ABS含量小于50%時，隨ABS含量的增加， 體系中橡膠粒子增多，一方面有利于銀紋產生，吸收沖擊能。另一方面，也有利于銀紋終止， ABS混入PC中，提高了連續(xù)相的極性，有利于PC連續(xù)相中剪切帶的產生，隨ABS含量增加， 銀紋、剪切帶吸收能量不斷增加，銀紋又可及時被終止，但誘發(fā)新的剪切帶，這樣，銀紋和剪 切帶相互誘發(fā)，歧化和終止的協(xié)同效應，使缺口沖擊強度隨ABS含量的增加而急劇上升，當 ABS與PC的質量比為50 50時達到最大值。繼續(xù)增加ABS含量，銀紋相應有所增力Π，但由 于PC極性低于SAN相，有利于在AM連續(xù)相中產生剪切帶、銀紋。剪切帶的協(xié)同效應有所削 弱，缺口沖擊強度隨ABS含量的增加而減小，但還是高于純ABS。共混物的伸長率，無缺口沖 擊強度與缺口沖擊強度顯示出一致性。
為了提高共混改性ABS合金材料共混體系的相容性，需要加入相當于PC與ABS混 合物質量5 15 %的相容劑，杰邦公司相容性增韌劑JB-A02相容劑的加入可以明顯改善界 面的粘合力，因此可提高沖擊性能，而對拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量的影響不大，同時使 體系的斷裂伸長率有較大程度的降低。添加相當于PC與ABS混合物質量0.5 的剛 性粒子納米技術CaCO3共混體系會起到增韌效果，提高ABS分子量或丙烯含量，降低橡膠含 量，有助于改善共混物的耐熱性。加入相當于PC與ABS混合物質量1 1. 5%的苯并噻唑 等化合物或聚酰亞胺，也可改善耐熱性和熱穩(wěn)定性。
使用橡膠含量較低的ABS，共混物的彎曲強度出現(xiàn)協(xié)同增強效應，硬度和拉伸強度 也有所提高。與ABS相比，PC與ABS共混物的加工流動性較低，PC含量越高，流動性能越 低。因此，在混煉或加工過程中加入相當于PC與ABS混合物質量1 1. 5%環(huán)氧乙烷/環(huán) 氧丙烷嵌段共聚物，烯烴/丙烯酰胺共聚物，甲基丙烯酸甲酯[MMA)/苯乙烯共聚物(接枝 率10% )等加工改性劑。
在共混物中加入相當于PC與ABS混合物質量1 2% 丁基橡膠提高共混物的低溫 沖擊性；加入相當于PC與ABS混合物質量2 3%苯乙烯/MMA/馬來酸酐共聚物提高其沖 擊強度、熱變形溫度；加入相當于PC與ABS混合物質量2 3%甲基苯乙烯/丙烯暗/丙 烯酸乙酯二元共聚物，提高其熱分解穩(wěn)定性；加入相當于PC與ABS混合物質量1 2%聚 乙烯或改性聚乙烯改進其耐沸水性，加工流動性和降低成本。
在PC與ABS的共混體中PC質量含量< 30%時，PC含量越高缺口沖擊強度越低； PC質量含量> 30%時，PC含量越高缺口沖擊強度越高；PC含量越高拉伸強度也高；ABS質 量含量< 25%時ABS含量越高缺口沖擊強度越低；25%< ABS質量含量< 35%時，ABS含量越高缺口沖擊強度越高；ABS質量含量> 35%時，ABS含量越高缺口沖擊強度越低；ABS 含量越高拉伸強度越低；當PC ABS = 70 30(質量比)時物理機械性能最佳。
總之，通過把PC按不同的比例與ABS進行混合，如70 % PC+30 % ABS或30 % PC+70 % ABS (根據(jù)不同的強度要求來配比不同的比例)，從而實現(xiàn)更高新性價比，加入助 劑，共混改性，形成一種具有高強度抗沖擊耐高/低溫，并具良好注塑性能的聚碳合金。 解決目前電動工具機殼不能承受高強度沖擊、耐高低溫性能差等缺陷。根據(jù)電動工具對 復雜工作環(huán)境的不同需求，通過共混改性，從而實現(xiàn)最佳的性價比，使其耐高溫120°C，低 溫-40°C (而ABS的耐高/低溫性能較差，只有-20°C +80°C)；高強度抗沖擊性，用新材 料做的電動工具機殼能承受1. 5米跌落測試，普通ABS只能承受0. 8米。
本發(fā)明的共混改性ABS合金材料，可廣泛應用到公司生產的電動工具上，特別是 在專業(yè)級電動工具上，特別是充電手持式電動工具，高檔手工具也將廣泛使用這種新型材 料，如高強度旋具工具的手柄、工作臺支架、五金塑料包裝盒等。該新材料的應用，提高了產 品的檔次。
權利要求
1.共混改性ABS合金材料，其特征是將聚碳酸酯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物混 合通過改性和造粒制成。
2.根據(jù)權利要求1所述的共混改性ABS合金材料，其特征是所述的聚碳酸酯與丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的質量比為(25 75) (75 25)。
3.根據(jù)權利要求2所述的共混改性ABS合金材料，其特征是所述的聚碳酸酯與丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的質量比為25 75或75 25。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯與丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質量5 15%的相容劑。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯與丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質量0. 5 1 %的剛性粒子。
6.根據(jù)權利要求5所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯與丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質量1 1. 5%的苯并噻唑或聚酰亞 胺。
7.根據(jù)權利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯與丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質量1 1. 5%的改性劑。
8.根據(jù)權利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯與丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質量1 2%的丁基橡膠。
9.根據(jù)權利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯與丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質量2 3 %的苯乙烯/MMA/ 馬來酸酐共聚物。
10.根據(jù)權利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯與丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質量2 3%的甲基苯乙烯 /丙烯暗/丙烯酸乙酯二元共聚物。
11.根據(jù)權利要求1或2或3所述的共混改性ABS合金材料，其特征是在聚碳酸酯與丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物中加入相當于該混合物質量1 2%的聚乙烯或改 性聚乙烯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種共混改性ABS合金材料，現(xiàn)有ABS塑料抗沖擊強度和耐高低溫性能較差、注塑縮影也很大，不能完全滿足電動工具復雜使用環(huán)境需求，本發(fā)明是將PC與ABS混合通過改性和造粒制成。尤其是PC與ABS的質量比為(25～75)∶(75～25)，并加入助劑，現(xiàn)更高新性價比，使其具備PC耐沖擊性和優(yōu)良的耐侯性，同時也保留ABS的高流動性，應用在薄壁及復雜形狀制品時，能保持優(yōu)異的物理特性及成型性；其具有優(yōu)良的耐紫外線性能，良好的抗沖擊強度，優(yōu)良的成型加工性能，耐高溫，高阻燃性。其加工工藝和普通的ABS相同，注塑成型中對環(huán)境沒有任何污染，邊角料完全可回收再利用。
文檔編號C08L69/00GK102030964SQ20091015305
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權日2009年9月28日
發(fā)明者仇建平 申請人:杭州巨星科技股份有限公司