專利名稱：一種金屬質(zhì)感超韌pmma復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高分子復合材料技術領域,具體涉及一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料及其制備方法。
背景技術：
目前，世界各國科學界和產(chǎn)業(yè)界都已意識到工程塑料與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要性，正致力于研究開發(fā)具有高性價比的工程塑料材料，提高其使用壽命，充分利用其加工優(yōu)勢，并提高材料的親環(huán)境性，如回收料、生物料。從市場的需求來看，塑料材料加工成各種成品后會有各種各樣的顏色，其顏色大多采用后期噴涂制成，但人們越來越強的健康意識要求越來越低的CO2排放，所以免噴涂的家電、家具越來越被廣大環(huán)保人士所喜愛。從競爭趨勢看，免噴涂技術不僅提高了生產(chǎn)效率，避免了二次加工，節(jié)約了勞動力和資源，大大降低了生產(chǎn)成本。現(xiàn)有技術主要是高光黑色或彩色塑料材料，仿金屬表面的塑料材料比較少見。僅有的仿金屬材料也存在的金屬顏料粒子排像雜亂、流痕無法消除，而且制作過程復雜，表面易劃傷、光澤不高，易被化學品腐蝕等問題。大多仿金屬材料添加昂貴的金屬填料或者采用復雜設備工藝，造成材料造價普遍偏高，而且犧牲材料的機械性能，熱變形溫度低，表面光澤度低，制品表面麻點多等，應用領域受到很大限制。目前現(xiàn)有市場的仿金屬材料主要是以ABS、PC/ABS為基材，ABS材料金屬效果好，但是耐熱性較差；PC/ABS基材耐熱性比較好，但是金屬效果不好。以這兩種基材研制而成的仿金屬材料外觀留痕、熔接痕都很明顯。如申請?zhí)枮?01010515119. 4，公開了一種仿金屬的高光澤ABS合金及其制備方法中，以聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)為基體，添加鋁銀漿制備仿金屬復合材料，其產(chǎn)品的耐候性很差且易劃傷，限制了產(chǎn)品的應用領域。申請?zhí)枮?01010274925. 7，公開了一種仿金屬工程塑膠復合材料及其制備方法中，以聚酰胺或者聚對苯二甲酸丁二醇酯為基材，金屬粉末為選用鋁粉，也沒有提及對金屬粉末的處理問題，且工藝過程復雜，且制得的仿金屬材料表面光澤度差，加工條件復雜。AS樹脂由丙烯腈與苯乙烯共聚而成的高分子化合物，具有很強的承受載荷的能力、抗化學反應能力、抗熱變形特性和幾何穩(wěn)定性。PMMA是聚甲基丙烯酸甲酯的縮寫，俗稱有機玻璃，是無毒環(huán)保的材料，可用于生產(chǎn)餐具、衛(wèi)生潔具等，是迄今為止合成透明材料中質(zhì)地最優(yōu)異，價格又比較適宜的品種。PMMA材料具有良好的化學穩(wěn)定性、耐候性和電絕緣性，其金屬感很強、表面硬度高、耐酒精腐蝕、耐劃傷、耐候性好，材料表面光澤度高，無流痕、熔接痕現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種高光澤、高表面硬度、耐酒精腐蝕、耐刮擦性好的金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料，使其外觀具有金屬噴涂的美學效果。本發(fā)明的另一個目的是提供上述金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料的制備方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明是通過下列技術方案來實現(xiàn)的
一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料是由下列組份按重量份組成
PMMA 40-70 份；
AS樹脂30-60份；
相容劑3-15份；
增韌劑5-20份；
抗氧劑0. 3-1. O份；
潤滑劑0. 2-1. 2份；
增強劑0. 1-1. O份；
金屬色粉1-3份；
其中，金屬色粉為經(jīng)過有機包覆處理、粒徑為50-1000目金屬顏料。上述方案的優(yōu)選方案是，所述PMMA的熔體流動速率為5-20 g/10min。所述AS樹脂的丙烯腈含量為20-26%、熔體流動速率為30-70 g/10min。所述相容劑為丙烯酸-馬來酸酐-苯乙烯三元共聚物或乙烯-丁烯-苯乙烯接枝馬來酸酐嵌段共聚物或乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規(guī)三元共聚物中的一種或者兩種。所述增韌劑為丁二烯類增韌劑和以交聯(lián)丙烯酸丁酯為核、通過核-殼乳液聚合制備的丙烯酸類增韌劑。所述抗氧劑為2，6_三級丁基-4-甲基苯酚、雙(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、三辛酯、三癸酯、三(十二碳醇)酯、三(十六碳醇)酯中至少一種。所述潤滑劑為選自季戊四醇硬脂酸酯、N，N-已撐雙硬脂酰胺、褐煤蠟、甘油單酯酸值、酰胺蠟或丁基硬脂酸酯中至少一種。所述增強劑為選自超細滑石粉、納米碳酸鈣、云母粉或硅灰石中至少一種。制備上述一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料的方法，包括以下步驟
(O金屬色粉的制備
將粒徑為20-50微米金屬顏料分散到丙烯酸溶液中進行氧化膜去除處理，然后迅速將活化后的金屬顏料超聲分散在裝有醇類有機物的容器里，控制溫度和攪拌速度，并滴加醇類有機物保溫一段時間，獲得有機膜包覆的復合金屬色粉，控制金屬色粉粒徑為50-1000目。2)金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料的制備
按配方比例將ΡΜΜΑ、AS樹脂、增韌劑、潤滑劑、相容劑、增強劑混合均勻后，加入到雙螺桿擠出機中，然后再將經(jīng)(I)處理后的金屬色粉從側喂料加入，熔融后擠出，經(jīng)冷卻、風干、切粒得到金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料。本發(fā)明中AS樹脂由丙烯腈與苯乙烯共聚而成的高分子化合物，具有很強的承受載荷的能力、抗化學反應能力、抗熱變形特性和幾何穩(wěn)定性。所述增韌劑為丁二烯類增韌劑和以交聯(lián)丙烯酸丁酯為核、通過核-殼乳液聚合制備的丙烯酸類增韌劑。其中丙烯酸類增韌劑的合成方法是以交聯(lián)丙烯酸丁酯為核，在高壓釜中加入去離子水、乳化劑、引發(fā)劑、丙烯酸丁酯乳液進行通氮、攪拌、升溫。連續(xù)加入苯乙烯St進行反應，控制反應溫度在60 ± I °C，反應釜內(nèi)壓力為2 4MPA后，快速降溫，降壓拖出未反應的St單體，出料、過濾，取適量乳液樣品供 測試用。其余乳液經(jīng)破乳、干燥得到以甲基丙烯酸甲酯為單殼層、PMMA/St為雙殼層及St為單殼層的核-殼結構的丙烯酸類增韌劑。如丙烯酸類增韌劑為丙烯酸酯類聚合物(ACR) ;丁二烯類增韌劑有苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體(SBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯三元共聚物(MBS)。金屬色粉由金屬或合金的顆?；虮∑?jīng)過磨細而制得的顏料，主要品種有鋁粉、銅粉、鋅粉和不銹鋼粉，本發(fā)明中主要指經(jīng)過自主有機包覆處理的金屬或者合金顏料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下幾點優(yōu)點
1、本發(fā)明的金屬質(zhì)感復合材料是采用PMMA為基材，所以其復合材料化學穩(wěn)定性與耐候性優(yōu)良，并且其表面金屬感強烈、高硬度、耐劃傷；
2、本發(fā)明配方中添加了AS樹脂，使本發(fā)明復合材料具有高光澤、高透明、高沖擊、良好的耐熱性和機械性能。3、金屬色粉是經(jīng)過有機包覆技術處理的金屬顏料，包覆的有機層一般在30_80nm左右，提高了鋁粉或銅粉在基材PMMA中的分散，相當于為本發(fā)明仿金屬材料提供了骨架，解決了其熔接痕和流痕問題。同時由于采用的是醇類有機物進行包覆，提高了鋁粉或銅粉的耐腐蝕能力，也即大大提高了本發(fā)明復合材料的耐化學性。4、通過核-殼乳液聚合制備的丙烯酸類的增韌劑在不影響本復合材料光澤度的前提下，使復合材料的韌性大大提高，一半在普通甲基丙烯酸甲酯的沖擊強度的兩到三倍；同時增韌劑所包含的活性官能團能與金屬粉有機包覆形成的官能團相反應，解決了本發(fā)明仿金屬材料表面容易產(chǎn)生流痕、麻點、熔接痕等問題。5、本發(fā)明的制備方法簡單，制得的材料無污染，并具有高光澤、高表面硬度、耐酒精腐蝕、耐刮擦性好等優(yōu)點，其外觀具有同金屬噴涂同樣的美學效果。
具體實施例方式 下面給出實施例以對本發(fā)明進行具體的描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護范圍。在本發(fā)明中，第一步需先制備金屬色粉，將微米金屬顏料分散到丙烯酸溶液中進行氧化膜去除處理，然后迅速將活化后的金屬顏料超聲分散在裝有醇類有機物的容器里，控制溫度和攪拌速度，并滴加醇類有機物保溫一段時間，獲得有機膜包覆的復合金屬色粉，控制金屬色粉粒徑為50-1000目。第二步是按配方比例將PMMA、AS樹脂、增韌劑、潤滑劑、相容劑、增強劑混合均勻后，加入到雙螺桿擠出機中，然后再將加入經(jīng)有機包覆處理后的金屬顏料，熔融后擠出，經(jīng)冷卻、風干、切粒得到金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料。本發(fā)明的所有組成出增韌劑外均為現(xiàn)有的市售產(chǎn)品，實施例中均以重量份計。實施例中，相容劑選用丙烯酸-馬來酸酐-苯乙烯三 元共聚物或乙烯-丁烯-苯乙烯接枝馬來酸酐嵌段共聚物或乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規(guī)三元共聚物中的一種或者兩種。增韌劑選用以交聯(lián)丙烯酸丁酯為核，通過核-殼乳液聚合制備的丙烯酸酯類聚合物(ACR) ;丁二烯類增韌劑有苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體(SBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯三元共聚物(MBS)。所述抗氧劑為2，6_三級丁基-4-甲基苯酚、雙(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、三辛酯、三癸酯、三(十二碳醇)酯、三(十六碳醇)酯中至少一種。潤滑劑為選自季戊四醇硬脂酸酯、N, N-已撐雙硬脂酰胺、褐煤蠟、甘油單酯酸值、酰胺蠟或丁基硬脂酸酯中至少一種。增強劑為選自超細滑石粉、納米碳酸鈣、云母粉或硅灰石中至少一種。
實施例I
按重量配比分別稱取PMMA 55份、AS樹脂55份、相容劑5份、增韌劑8份、增強劑I份、抗氧劑O. 4份、潤滑劑I份，加入低速混料機中混合，將混合均勻的物料加到雙螺桿擠出機的料斗中，再將表面經(jīng)有機包覆處理的金屬色粉I. 5份以側喂料的方式加入雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料。
實施例2
按重量配比分別稱取PMMA 40份、AS樹脂60份、相容劑3份、增韌劑20份、增強劑O. 5份、抗氧劑O. 3份、潤滑劑I. 2份，加入低速混料機中混合，將混合均勻的物料加到雙螺桿擠出機的料斗中，再將表面經(jīng)有機包覆處理的金屬色粉I份以側喂料的方式加入雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料。
實施例3
按重量配比分別稱取PMMA 70份、AS樹脂30份、相容劑15份、增韌劑5份、增強劑O. I份、抗氧劑I份、潤滑劑O. 2份，加入低速混料機中混合，將混合均勻的物料加到雙螺桿擠出機的料斗中，再將表面經(jīng)有機包覆處理的金屬色粉3份以側喂料的方式加入雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料。
實施例4
按重量配比分別稱取PMMA 50份、AS樹脂50份、相容劑7份、增韌劑10份、增強劑O. 8份、抗氧劑O. 8份、潤滑劑I份，加入低速混料機中混合，將混合均勻的物料加到雙螺桿擠出機的料斗中，再將表面經(jīng)有機包覆處理的金屬色粉2份以側喂料的方式加入雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料。實施例5
按重量配比分別稱取PMMA 60份、AS樹脂40份、相容劑10份、增韌劑15份、增強劑O. 3份、抗氧劑O. 4份、潤滑劑O. 6份，加入低速混料機中混合，將混合均勻的物料加到雙螺桿擠出機的料斗中，再將表面經(jīng)有機包覆處理的金屬色粉2. 5份以側喂料的方式加入雙螺桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料。
將上述實施例1-5中的樣品按照統(tǒng)一工藝注塑成國標樣條，按照測試標準和條件對其分別進行機械性能測試，其測試數(shù)據(jù)如下表所示。表金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料主要物性指標
權利要求
1.一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料，其特征在于由下列組份按重量份組成PMMA 40-70 份； AS樹脂30-60份； 相容劑3-15份； 增韌劑5-20份； 抗氧劑0. 3-1. O份； 潤滑劑0. 2-1. 2份； 增強劑0. 1-1. O份； 金屬色粉1-3份； 其中，金屬色粉為經(jīng)過有機包覆處理、粒徑為50-1000目的金屬顏料。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料,其特征在于所述PMMA的熔體流動速率為5-20 g/10min。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料，其特征在于所述AS樹脂的丙烯腈含量為20-26%、熔體流動速率為30-70 g/10min。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料，其特征在于所述相容劑為丙烯酸-馬來酸酐-苯乙烯三元共聚物、乙烯-丁烯-苯乙烯接枝馬來酸酐嵌段共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規(guī)三元共聚物中的一種或者兩種。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料，其特征在于所述增韌劑為丁二烯類增韌劑和以交聯(lián)丙烯酸丁酯為核、通過核-殼乳液聚合制備的丙烯酸類增韌劑。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料，其特征在于所述抗氧劑為2，6-三級丁基-4-甲基苯酚、雙(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、三辛酯、三癸酯、三(十二碳醇)酯、三(十六碳醇)酯中至少一種。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料，其特征在于所述潤滑劑為選自季戊四醇硬脂酸酯、N, N-已撐雙硬脂酰胺、褐煤蠟、甘油單酯酸值、酰胺蠟或丁基硬脂酸酯中至少一種。
8.根據(jù)權利要求I所述的一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料，其特征在于所述增強劑為選自超細滑石粉、納米碳酸鈣、云母粉或硅灰石中至少一種。
9.根據(jù)權利要求I所述的一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料，其特征在于 所述的金屬色粉為金屬或者合金的顆粒或薄片經(jīng)過磨細而制成的顏料，經(jīng)過有機包覆處理的，使用的金屬顆粒主要有鋁粉、銅粉、鋅粉和不銹鋼粉。
10.一種制備如權利要求I所述一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料的方法,其特征在于包括以下步驟 (I)金屬色粉的制備 將粒徑為2(Γ50微米金屬顏料分散到丙烯酸溶液中進行氧化膜去除處理，然后迅速將活化后的金屬顏料超聲分散在裝有醇類有機物的容器里，控制溫度和攪拌速度，并滴加醇類有機物保溫一段時間，獲得有機膜包覆的復合金屬色粉，控制金屬色粉粒徑為50-1000目；2)金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料的制備 根據(jù)權利 要求I將PMMA、AS樹脂、增韌劑、潤滑劑、相容劑、增強劑混合均勻后，加入到雙螺桿擠出機中，然后再將加入經(jīng)(I)處理后的金屬色粉從側喂料處加入，熔融后擠出，經(jīng)冷卻、風干、切粒得到金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬質(zhì)感超韌PMMA復合材料，由PMMA、AS樹脂、相容劑、增韌劑、抗氧劑、潤滑劑、增強劑、金屬色粉組成，同時公開了其制備方法。本發(fā)明的金屬質(zhì)感復合材料是化學穩(wěn)定性與耐候性優(yōu)良，并且其機械性能強，具有高光澤、高表面硬度、耐酒精腐蝕、耐刮擦性好等優(yōu)點，其外觀具有同金屬噴涂同樣的美學效果。
文檔編號C08L33/12GK102952362SQ20121045818
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權日2012年11月15日
發(fā)明者楊亞娣, 任東方, 李榮群, 姚其海 申請人:合肥會通新材料有限公司