高耐刮擦高耐候高亮黑免喷漆PC合金材料及其制备方法

技术领域

本发明属于塑料合金改性技术，具体涉及一种高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料及其制备方法与在汽车内饰出风口部件上的应用。

背景技术

目前汽车内饰仪表盘、方向盘等材料都是通过ABS、PC+ABS材料喷漆的，喷漆工艺成本高、不环保、气味大，长期手触碰会抹掉本漆，漏塑料底色。PC树脂（聚碳酸酯树脂）是由双酚A与光气（氧氯化碳)通过酯交换和缩聚反应合成，具有良好的抗冲击性、耐热性以及比较高的透明度，但是其表面硬度低、不耐刮伤，且耐候一般，PC在长时间太阳照射地方容易发白、变脆。PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）材料由于其抗冲击性能差，限制了使用。因此，选择PC+PMMA合金，可以改善PC的低表面硬度、耐候差，也改善了PMMA树脂低冲击性能，但是PC与PMMA相容性差、折射率偏差大，共混改善容易出现双折射（珠光）现象，达不到高亮黑效果。

发明内容

本发明为了解决现有汽车内饰产品大都是喷漆件的问题，也为了解决现有PC+PMMA合金呈现双折射（珠光）现象，达不到高亮黑效果的缺陷，公开了一种高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料及其制备方法，可应用在汽车内饰出风口部件上。

本发明采用如下技术方案：

一种高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料，其制备原料包括ASA树脂、PMMA树脂、共聚PC树脂、耐刮擦剂、耐水解助剂、抗氧剂、色粉、耐候剂。

本发明公开了上述高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料的制备方法，包括以下步骤，将制备原料熔融混合，得到高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料；具体熔融混合为常规技术，可以采用挤出机将制备原料挤出造粒，得到高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料。具体的，将ASA树脂、PMMA树脂、共聚PC树脂、耐刮擦剂、耐水解助剂、抗氧剂、色粉、耐候剂混合后，通过螺杆挤出机造粒，得到高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料。

本发明中，色粉为无载体色粉。

本发明中，ASA树脂为ASA高胶粉、AS树脂的共混物，具体的，ASA高胶粉、AS树脂共混挤出，得到ASA树脂，优选的，ASA高胶粉、AS树脂的质量比为1∶（1～10），优选1∶（2～8），进一步优选1∶（3～6）。ASA高胶粉为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯氰、苯乙烯核壳共聚物，丙烯酸丁酯质量含量40%～70%，比如UMG的A600N；AS树脂为丙烯腈-苯乙烯共聚物，丙烯腈含量小于28%，比如台化NF2200。

本发明中，共聚PC树脂为有机硅与PC共聚材料，其中有机硅质量含量占3.5～10.2%。

本发明中，PMMA树脂即聚甲基丙烯酸甲酯，熔融指数为5～20g/10min。

本发明中，耐刮擦剂是一种聚酯改性的有机硅共聚物，或者耐刮擦剂为聚酯改性的有机硅共聚物与硅油的复配物，优选的，聚酯改性的有机硅共聚物与硅油的质量比为6∶（2～5）；与PMMA、PC有良好的相容性，可以提供良好的耐磨及爽滑特性。同时选择了塑料合金常规耐刮擦改性的硅酮、PTFE、硅油等作为对比，体现本发明技术方案的进步。

本发明中，ASA树脂、PMMA树脂、共聚PC树脂、耐刮擦剂、耐水解助剂、抗氧剂、色粉、耐候剂的质量比为（10～30）∶（20～50）∶（40～70）∶（0.5～3）∶（0.2～1）∶（0.3～1）∶（1～3）∶（0.5～2），优选的，ASA树脂、PMMA树脂、共聚PC树脂、耐刮擦剂、耐水解助剂、抗氧剂、色粉、耐候剂的质量比为（10～20）∶（25～40）∶（40～60）∶（1～3）∶（0.2～0.5）∶（0.5～0.8）∶（1.5～2）∶（0.8～1.5）。

本发明公开了上述高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料在制备汽车内饰材料中的应用，具体在汽车内饰出风口上的应用。

目前现阶段国内外汽车内饰高亮黑零件，主要通过喷涂（喷底漆+烘烤、喷色漆+烘烤、喷面漆+烘烤），从而提高内饰件对耐刮伤、高黑亮的要求，但其较难满足环保方面及产品合格率的需求，因此解决这类问题是技术需要突破的问题点。现有市售免喷涂PC合金不多，且经过测试，都不符合要求，大部分耐刮擦NG，还有的高光试片外观颜色不均匀。本发明引入ASA高胶粉至PC/PMMA合金，得到一种高耐刮擦、高亮黑、免喷漆PC合金材料，可满足在汽车内饰出风口上的应用，通过PC树脂的限定、ASA高胶粉选择、加工助剂选型及配比方案，本发明提出一种高耐刮擦、高亮黑的PC+ASA+PMMA合金材料，不用喷漆处理，可直接注塑，表面光泽度80gloss（20°角）以上，耐刮擦好，工艺流程简单，效率高，从而使成本降低、环保、生产工艺简单、提高产品成品率以及汽车内室温度高时产生的油漆味，应用前景非常广阔。

附图说明

图1为实施例5产品常规制备的汽车内饰件。

具体实施方式

本发明公开了PC+ASA+PMMA为基体的合金，选择共聚PC，结合ASA树脂，加入复配耐刮擦剂并限定用量，实现材料耐候性提高，解决了现有PC与PMMA相容性差、折射率偏差大，共混改善容易出现双折射（珠光）现象，达不到高亮黑效果的问题。具体的，本发明高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料由ASA树脂、PMMA树脂、共聚PC树脂、耐刮擦剂、耐水解助剂、抗氧剂、色粉、耐候剂制备得到。

本发明公开了上述高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料的制备方法，包括以下步骤，将制备原料熔融混合，得到高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料；具体熔融混合为常规技术，可以采用挤出机将制备原料挤出造粒，得到高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料。具体的，将ASA树脂、PMMA树脂、共聚PC树脂、耐刮擦剂、耐水解助剂、抗氧剂、色粉、耐候剂混合后，通过螺杆挤出机造粒，得到高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料。作为示例，挤出机加工温度：180～250℃，螺杆转速设置在320～350r/min，主喂料螺杆转速30～35r/min。

优选的，制备高耐刮擦高亮黑免喷漆PC合金材料的原料配方组成（总质量百分数为100%）如下：

ASA树脂 10-20%

共聚PC树脂45-60%

耐刮擦剂1-3%

抗氧剂0.5～0.8%

耐候剂0.8～1.5%

无载体炭黑1.5～2%

耐水解助剂0.2～0.5%

PMMA树脂余量

下面结合实施方案对本发明做一详细的阐述。本发明所有原料都是市售产品，符合塑料合金常规要求，具体制备操作以及性能测试为常规技术。

实施例

AS树脂：台化NF2200AR；ASA高亮胶粉：UMG的A600N。按质量比4∶1，将AS树脂、ASA高胶粉通过常规双螺杆挤出造粒制备ASA树脂。

PMMA树脂：聚甲基丙烯酸甲酯，奇美CM205。

共聚PC树脂：选择有机硅与PC共聚材料，CH9115LT。普通PC：乐天1220。

耐刮擦剂：聚酯改性的有机硅共聚物，实验选用佳华SG-600A，与硅油复配，提供了良好的耐磨及爽滑特性。同时以常规耐刮擦的硅酮、PTFE、硅油等作为对比。实验中，硅油KF54、耐水解助剂SG005、无载体炭黑CB9095。

以下实验中，耐水解助剂、抗氧剂、色粉、耐候（UV）剂为常规加工助剂，均采用0.4份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂9228、0.6份抗UV剂2020、0.4份抗UV剂UV234、0.4份耐水解助剂、2份无载体色粉组成加工助剂，一共4份。

将所用原料加入混合机中冷混，取出后直接加入双螺杆挤出熔融塑化，经过挤出、冷却、切粒、烘干等工序，得到PC合金材料。挤出机加工温度：一至五区180～220℃；六区至十区230～245℃；十一区至十三区250℃，螺杆转速设置在330r/min，主喂料螺杆转速30r/min。

材料的测试方法：

熔融指数：按照ISO 1133，260℃，5kg；

简支梁缺口冲击强度：ISO 179-1eA，摆锥能量4J，要求大于15 kj/m

热变形温度：ISO 75 ，载荷1.8Mpa，未退火；

维卡软化点温度： ISO 306，B50，未退火；

十字刮擦法：按照GMW 14688标准，方法A，10N负载，耐刮擦头直径：1mm，速度：1000±50mm/min，评价发白程度，要求DL≤1.5，否则NG；

五指刮擦法：按照FLTM_BN_108标准，刮擦头：钢球型，直径1mm，刮擦速度100m/s，指头加载分别为2N和7N，评价划痕、损伤和发白等级（参考下表），要求：刮擦/损伤/发白均2级以下，否则NG。

光泽度：常温条件为23+/-2℃下，采用光泽度仪，针对同一模具注塑试样进行测试，依据标准GB/T 1743，要求20°角光泽度≥78 gloss。

实施例1

将50份（Kg）共聚PC树脂、30份PMMA树脂、15份ASA树脂、1份SG-600A、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成耐刮擦PC合金粒料。

实施例2

将50份共聚PC树脂、29.6份PMMA树脂、15份ASA树脂、1.4份SG-600A、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成耐刮擦PC合金粒料。

实施例3

将50份共聚PC树脂、29份PMMA树脂、15份ASA树脂、2份SG-600A、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成耐刮擦PC合金粒料。

实施例4

将50份共聚PC树脂、28份PMMA树脂、15份ASA树脂、3份SG-600A、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成耐刮擦PC合金粒料。

实施例5

将50份共聚PC树脂、29份PMMA树脂、15份ASA树脂、1.2份SG-600A、0.8份硅油、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成耐刮擦PC合金粒料。

以上实施例的测试结果见表1，可见当加入SG-600A含量增加时，可以提高材料耐刮性，也能够保持纯PC/PMMA/ASA合金的耐热性能，耐刮擦剂的加入，也降低了对挤出机、注塑机螺杆的磨损，以及注塑时起到更好脱模作用，实施例产品常规制备高光试片外观好。实施例5相比其他实施方案，复配耐刮擦剂相比单一耐刮擦剂要好。图1为实施例5产品常规制备的汽车内饰件，可以看出，本发明产品制备的不同汽车内饰件符合厂家要求。

表1 实施例的测试结果

对比例1

将50份（Kg）普通PC树脂、30份PMMA树脂、15份ASA树脂、1份SG-600A、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成PC合金粒料，常规制备高光试片外观麻点，且五指刮擦法测试达不到1级。

对比例2

将50份共聚PC树脂、46份PMMA树脂、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成PC合金粒料。

对比例3

将50份共聚PC树脂、31份PMMA树脂、15份ASA树脂、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成PC合金粒料。

对比例4

将50份共聚PC树脂、29.6份PMMA树脂、15份ASA树脂、1.4份硅酮母粒、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成PC合金粒料。

对比例5

将50份共聚PC树脂、29.6份PMMA树脂、15份ASA树脂、1.4份硅油、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成PC合金粒料。

对比例6

将50份共聚PC树脂、29.6份PMMA树脂、15份ASA树脂、1.4份PTFE、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成PC合金粒料。

以上对比例的测试结果见表2，可以看出，在没有ASA条件下，PMMA+PC合金材料出现双折射现象；由对比例4、5、6与实施例1对比，对比例4、5、6都有不同程度的外观缺陷，实施例采用聚酯共聚有机硅，可以作为PC与PMMA相容剂，也可以提供良好的自润滑性，尤其是与硅油复配，呈现协同作用，对产品综合性能都有提升。

表2 对比材料性能及产品外观

对比例7

将50份（Kg）共聚PC树脂、30份PMMA树脂、15份ASA高胶粉（即省略AS树脂）、1份SG-600A、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成PC合金粒料，热变形温度下降至91℃。

对比例8

将50份（Kg）共聚PC树脂、30份PMMA树脂、15份AS树脂（即省略ASA高胶粉）、1份SG-600A、加工助剂加进高速混合机内混合7min；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒，将得到的复合粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，制成PC合金粒料，冲击强度NG。

现有市售免喷涂PC合金不多，且经过测试，都不符合要求，大部分耐刮擦NG，还有的高光试片外观颜色不均匀。本发明引入ASA高胶粉至PC/PMMA合金，得到一种高耐刮擦、高亮黑、免喷漆PC合金材料，可满足在汽车内饰出风口上的应用，通过PC树脂的限定、ASA高胶粉选择、加工助剂选型及配比方案，本发明提出一种高耐刮擦、高亮黑的PC+ASA+PMMA合金材料，不用喷漆处理，可直接注塑，表面光泽度80gloss（20°角）以上，耐刮擦好，工艺流程简单，效率高，从而使成本降低、环保、生产工艺简单、提高产品成品率以及汽车内室温度高时产生的油漆味，应用前景非常广阔。