高耐刮擦高耐候高亮黑免喷漆PC合金材料及其制备方法
文献发布时间:2024-04-18 20:00:50
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。
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