本發(fā)明屬于高分子共混、高分子成型加工領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種低氣味PC/ABS耐磨合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
PC/ABS復(fù)合材料是由PC(聚碳酸酯)和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)按照一定比例合成的一種合金材料。聚碳酸酯(PC)具有沖擊強(qiáng)度高、抗蠕變、尺寸穩(wěn)定性好、耐熱、透明、介電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在加工流動(dòng)性差、容易發(fā)生應(yīng)力開(kāi)裂、對(duì)缺口敏感、耐磨性差等缺點(diǎn)；ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)具有良好的耐化學(xué)藥品性和成型加工性，然而其耐熱性和耐候性相對(duì)較差。兩者共混改性所得的PC/ABS復(fù)合材料再性能上兼顧了PC和ABS二者的優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)良的力學(xué)性能和加工性能，在汽車工業(yè)、家用電器、電器儀表工業(yè)和機(jī)械工業(yè)中。
雖然PC/ABS合金材料有著廣泛的應(yīng)用，但是在ABS樹(shù)脂的制造過(guò)程中，存在較多的小分子雜質(zhì)，氣味較難聞，而且在PC/ABS合金材料制備過(guò)程中，往往會(huì)添加各種相容劑都不同程度釋放出難聞的氣味，尤其是在高溫的密閉環(huán)境內(nèi)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，用PC/ABS合金材料制成的各種汽車內(nèi)飾件已受到消費(fèi)者越來(lái)越多的質(zhì)疑。針對(duì)汽車環(huán)保性能的要求，開(kāi)發(fā)更低氣味、更低VOC的產(chǎn)品越來(lái)越重要。
關(guān)于如何降低高分子材料中所釋放的氣味問(wèn)題人們做了很多研究。基本方法包括化學(xué)反應(yīng)和物理吸附兩種。化學(xué)反應(yīng)法是指一些能與有氣味小分子物質(zhì)反應(yīng)的添加劑，從而消除氣味。對(duì)于物理吸附來(lái)說(shuō)，理論上講，大量的空洞可以對(duì)任何產(chǎn)生氣味或其他揮發(fā)份的小分子進(jìn)行吸附。
專利公開(kāi)號(hào)為US6297307的專利中介紹了一種氣味改進(jìn)的ABS合金模塑物，通過(guò)添加氧化鋅、氧化鎂及至少一種環(huán)氧化合物改善了合金模塑物的氣味，但對(duì)材料的沖擊性能有很大影響，因此不適合在PC/ABS體系中。目前常用的物理吸附劑包括活性炭、硅膠、凹凸棒、黏土礦體系、分子篩、沸石、硅灰石、膨潤(rùn)土等材料，以上材料比表面積均在200m2/g左右，且活性炭自身黑色的原因使其只能局限在黑色材料中使用。
專利公開(kāi)號(hào)為CN103232700的專利中介紹了添加硅烷改性的硅藻土，通過(guò)硅藻土多孔吸附性改善氣味，硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，主要由古代硅藻遺體組成，SiO2通常占80％以上，最高可達(dá)94％。硅藻土的礦物成份主要是蛋白石及其變種，其次是粘土礦物—水云母、高嶺石和有機(jī)質(zhì)等。有機(jī)物含量從微量到30％以上。硅藻土的物理特性既與化學(xué)組成有關(guān)，還與藻屬種類、成礦環(huán)境條件有關(guān)，硅藻土呈現(xiàn)形態(tài)各異的藻類形狀，尺寸為幾到幾十微米，比表面積為40-65m/g，經(jīng)過(guò)處理的硅藻土比表面積可達(dá)200m/g；硅藻土在體系中的分散與孔結(jié)構(gòu)有關(guān)，比表面積較大的硅藻土在體系中的不容易分散均勻，需要硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行改性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種低氣味PC/ABS耐磨合金材料，具有良好的力學(xué)性能、耐磨性能及耐紫外性能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
一種低氣味PC/ABS耐磨合金材料，其特征在于，包含具有以下重量份的各組成成分：PC樹(shù)脂：30-80份；ABS樹(shù)脂：20-50份；氣相二氧化硅5-15份；抗氧劑0.1-1份；潤(rùn)滑劑0.1-1份。
作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述ABS樹(shù)脂為丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，其中丙烯腈的重量百分比為15-32％，丁二烯的重量百分比為10-55％，苯乙烯的重量百分比為30-80％。
作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述PC樹(shù)脂分子量在20000-30000。
作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述氣相二氧化硅為比表面積在400m2/g左右，多孔結(jié)構(gòu)尺寸在200-2000埃。
作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述抗氧劑為酚類、亞磷酸酯類、硫代酯類中的一種或一種以上復(fù)配。
作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述潤(rùn)滑劑為易蠟、固體石蠟、硬脂酸酰胺、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅的一種或幾種混合。
本發(fā)明還提供了一種低氣味PC/ABS耐磨合金材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
1)、將ABS、PC樹(shù)脂、氣相二氧化硅、抗氧劑和潤(rùn)滑劑加入高混機(jī)中進(jìn)行混合，先慢速預(yù)混兩次；然后快速混合一次值得混合物，充分混合干燥；
2)、將步驟1)中所得的混合物加入到料斗中，通過(guò)喂料機(jī)均勻的喂到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、均化；
3)、將步驟2)中所得的均化熔融物料經(jīng)過(guò)水下切粒機(jī)在水下切成橢圓形顆粒，得到所述低氣味PC/ABS耐磨合金材料。
作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述步驟2)中喂料機(jī)速度在50-100rpm；所述步驟3)中雙螺桿擠出機(jī)分為10個(gè)溫區(qū)，各溫區(qū)均具備獨(dú)立加熱及冷卻功能，雙螺桿擠出機(jī)各溫區(qū)溫度在200-280℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200-400rpm，排氣口抽真空壓力為-0.08-0.09Mpa，切粒機(jī)轉(zhuǎn)速為2000-3300rpm。
作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述座套的下側(cè)面上設(shè)置有捆綁帶，座套的上端面中間位置設(shè)置有網(wǎng)狀竹片網(wǎng)。
由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能、耐磨性能及耐紫外性能。產(chǎn)品中的氣相二氧化硅是極其重要的高科技超微細(xì)無(wú)機(jī)新材料之一，由于其粒徑很小，表面有很多空洞，因此比表面積大，表面吸附力強(qiáng)，表面能大，化學(xué)純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有特異的性能，以其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性，在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內(nèi)獨(dú)具特性，有著不可取代的作用。氣相二氧化硅本身具有良好的分散性能，不需要經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，使用更加方便，效率提高；由于本身純度高不含有機(jī)質(zhì)，在加熱時(shí)也不會(huì)老化釋放氣味；由于氣相二氧化硅的高流動(dòng)性性和小尺寸效應(yīng)使材料表面更加致密細(xì)潔摩擦系數(shù)變小，材料的耐磨性能大大增強(qiáng)，氣相二氧化硅可以強(qiáng)烈的反射紫外線，可大大降低紫外線對(duì)材料的降解作用，延緩材料老化。這些都是硅藻土無(wú)法比擬的。
本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單易行，所用的氣相二氧化硅來(lái)源廣泛，添加容易實(shí)施，比表面積遠(yuǎn)超出較常規(guī)添加物，不僅吸附了樹(shù)脂中存在的小分子，降低了PC/ABS合金的氣味，同時(shí)由于自身的性能提高了合金材料的耐磨性能及耐紫外性能。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
一種低氣味PC/ABS耐磨合金材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按重量份稱取各組分：PC樹(shù)脂60份，ABS樹(shù)脂35份，氣相二氧化硅5份，抗氧劑0.5份，潤(rùn)滑劑0.5份。
(2)將原材料加入高混機(jī)中進(jìn)行混合，將混合物通過(guò)喂料機(jī)均勻的喂到雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合，在水下切粒機(jī)中造粒，得到所述低氣味PC/ABS耐磨合金材料。雙螺桿擠出機(jī)各溫區(qū)溫度在200-280℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200-400rpm，排氣口抽真空壓力為-0.08-0.09Mpa，切粒機(jī)轉(zhuǎn)速為2000-3300rpm。
實(shí)施例2：
一種低氣味PC/ABS耐磨合金材料及其制備方法，包括以下步驟：
(1)按重量份稱取各組分：PC樹(shù)脂60份，ABS樹(shù)脂30份，氣相二氧化硅10份，抗氧劑0.5份，潤(rùn)滑劑0.5份。
(2)將原材料加入高混機(jī)中進(jìn)行混合，將混合物通過(guò)喂料機(jī)均勻的喂到雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合，在水下切粒機(jī)中造粒，得到所述低氣味PC/ABS耐磨合金材料。雙螺桿擠出機(jī)各溫區(qū)溫度在200-280℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200-400rpm，排氣口抽真空壓力為-0.08-0.09Mpa，切粒機(jī)轉(zhuǎn)速為2000-3300rpm。
實(shí)施例3：
一種低氣味PC/ABS耐磨合金材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按重量份稱取各組分：PC樹(shù)脂75份，ABS樹(shù)脂20份，氣相二氧化硅5份，抗氧劑0.5份，潤(rùn)滑劑0.5份。
(2)將原材料加入高混機(jī)中進(jìn)行混合，將混合物通過(guò)喂料機(jī)均勻的喂到雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合，在水下切粒機(jī)中造粒，得到所述低氣味PC/ABS耐磨合金材料。雙螺桿擠出機(jī)各溫區(qū)溫度在200-280℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200-400rpm，排氣口抽真空壓力為-0.08-0.09Mpa，切粒機(jī)轉(zhuǎn)速為2000-3300rpm。
實(shí)施例4：
一種低氣味PC/ABS耐磨合金材料及其制備方法，包括以下步驟：
(1)按重量份稱取各組分：PC樹(shù)脂75份，ABS樹(shù)脂15份，氣相二氧化硅10份，抗氧劑0.5份，潤(rùn)滑劑0.5份。
(2)將原材料加入高混機(jī)中進(jìn)行混合，將混合物通過(guò)喂料機(jī)均勻的喂到雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合，在水下切粒機(jī)中造粒，得到所述低氣味PC/ABS耐磨合金材料。雙螺桿擠出機(jī)各溫區(qū)溫度在200-280℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200-400rpm，排氣口抽真空壓力為-0.08-0.09Mpa，切粒機(jī)轉(zhuǎn)速為2000-3300rpm。
對(duì)以上實(shí)施例和對(duì)比例制得的PC/ABS合金材料按如下方法進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如表1所示。
支梁沖擊強(qiáng)度按ISO179進(jìn)行。材料的氣味特性按照德國(guó)大眾汽車公司PV3900進(jìn)行測(cè)試，試樣質(zhì)量為40-60g，容器容量為1升。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分為6級(jí)：1級(jí)：無(wú)氣味；2級(jí)：有氣味，但無(wú)干擾性氣味；3級(jí)有明顯氣味，但無(wú)干擾性氣味；4級(jí)：有干擾性氣味；5級(jí)：有強(qiáng)烈干擾性氣味；6級(jí)：有不能忍受的氣味。
材料的總碳散發(fā)特性按照德國(guó)大眾汽車公司的PV3341，用毛細(xì)管氣相色譜儀測(cè)試，總碳值越大，散發(fā)性越差。耐磨性能按照ISO16047進(jìn)行測(cè)試
表一 PC/ABS合金材料按如下方法進(jìn)行性能測(cè)試
由表一可知：加入氣相二氧化硅，在不同PC、ABS配比的體系下均能顯著降低PC/ABS合金材料的氣味和總碳散發(fā)，說(shuō)明氣相二氧化硅對(duì)不同的PC和ABS配比的合金均具有良好的氣味和總碳散發(fā)吸附效果。同時(shí)從實(shí)施例1-4及對(duì)比例1、2的材料力學(xué)性能對(duì)比及耐磨性對(duì)比中可以看出在氣相二氧化硅的添加量在5份時(shí)最為適宜，此時(shí)能夠在保持較高強(qiáng)度下得到適宜的氣味效果和總碳散發(fā)性能，同時(shí)耐磨性能得到了提高。
綜上所述，本發(fā)明所用氣相二氧化硅自身與基料分散性好無(wú)需經(jīng)過(guò)改性處理，加工簡(jiǎn)單易行；由于自身空洞及比表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出同類材料故少量加入即可吸附樹(shù)脂中的小分子降低材料中的氣味；由于氣相二氧化硅加入量較少，所以對(duì)材料強(qiáng)度等物理性能影響小；由于氣相二氧化硅的高流動(dòng)性，使材料耐磨性能得到提高。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。