CN114231007A - 一种具有阻尼功能的绿色pc/abs材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料及其制备方法，按以下重量份计的原料配制而成：聚碳酸酯50‑80重量份，丙烯腈‑丁二烯‑异戊二烯‑苯乙烯共聚物15‑45重量份；相容剂5重量份，光吸收剂0.5份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份；采用上述技术方案得到的，具有阻尼功能的PC/ABS材料，材料体系相容性好，阻尼性能和机械性能够得到很好的平衡，可用于汽车内外饰和家电有阻尼降噪需求的部位，且异戊二烯来源于大自然的天然橡胶，绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
PC/ABS合金是一种广泛应用于汽车的高分子材料，伴随着汽车行走是的振动，PC/ABS内饰部件之间或者改部件和其他材质的部件接触而相互摩擦碰撞，有时发生吱嘎声响。目前常见的解决方式是在汽车装配过程中涂覆油脂，或者在家用电器中贴绒布或者海绵。虽然有一定的改善效果，但是无法做到永久防异响，另外在高温下长时间放置时效果不持续。针对该问题材料端常见的改性思路如下：
1、通过增加润滑助剂来降低制件表面的摩擦系数从而消除或减弱异响，但是多数润滑剂和PC/ABS体系不相容，长期使用仍然会析出，从而防异响效果消失。2、通过提升材料的阻尼性能，将摩擦振动产生的能量通过内能形式耗散掉，达到防异响的目的。基于此，市面上有诸多该方面的专利。
例如CN107177156A和CN107325514A中均引入TPU来提高材料的阻尼效果以达到降噪的目的，虽然有一定的效果，但是引入的TPU会明显的恶化材料的物理性能，且注塑过程中材料容易分层。再例如CN 111303580A中引入了片层石墨来增强材料的储能模量，从而提高材料的阻尼性，但是20份的石墨不仅会对材料的冲击韧性有负面影响，而且黑色的石墨会影响浅色内饰部件的配色，从而限制了其广泛应用。
日本可乐丽公司商业化的HYBRARTM是一种非常独特的具有聚苯乙烯末端和丰富的乙烯支化聚二烯中段的三嵌段共聚物，具有聚苯乙烯末端和丰富的乙烯基聚二烯中段，HYBRARTM表现出极高的减震和阻尼特性。将该结构引入到PC/ABS体系中在理论上也会提高材料的阻尼性能。但是常用的三嵌段共聚物例如SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)，SEBS(氢化SBS)和SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)均和PC/ABS体系相容性差。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料及其制备方法，以解决现有技术的上述技术问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料，按以下重量份计的原料配制而成：聚碳酸酯50-80重量份，丙烯腈-丁二烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物15-45重量份；相容剂5重量份，光吸收剂0.5份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份。
所述的丙烯腈-丁二烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物中异戊二烯的重量份数在2-10％。
所述所述的聚碳酸酯为重均分子量为20000-40000的双酚A型聚碳酸酯，优选其熔融指数在10-20g/10min。
所述的光吸收剂为苯并三唑类和邻羟基二苯甲酮类光吸收剂。
所述的抗氧剂为受阻酚类和磷酸酯类抗氧剂。
所述的润滑剂为硬脂酸酯类。
上述具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料的制备方法，其步骤为：
1)按权利要求1配比称量原料；
2)把经过干燥的原料混合后用双螺杆加料器连续均匀加入螺杆直径35mm，长径比L/D＝36的双螺杆挤出机主机筒中，主机筒分段控制温度(从加料口至机头出口)为90℃、180℃、230℃、230℃、230℃、230℃、230℃、240℃、240℃、240℃，双螺杆转速为400转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
本发明选择丙烯腈-丁二烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物，在引入丁二烯-异戊二烯结构的前提下，同时接枝上丙烯腈和苯乙烯，保证与PC/ABS体系良好的相容性。由于本发明中的异戊二烯来源于天然橡胶，也符合汽车家电领域绿色环保的宗旨。另外，和直接引入到ABS体系相比，PC/ABS有更好的耐热和韧性，在长周期实验后仍然能保持良好的阻尼性能。
和现有技术相比，本发明制得的PC/ABS材料在保证体系良好相容剂的基础上，通过引入带有异戊二烯-丁二烯这样特殊的结构，从而赋予PC/ABS良好的阻尼性能，起到防异响的功能，且异戊二烯来源于天然橡胶，可以减少丁二烯的使用，对环境友好。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。
本发明所用原料：
NRS110：泰国普立迈，其中异戊二烯比例为2％
NRG350：泰国普立迈，其中异戊二烯比例为10％；
PC：科思创PC Makrolon 2800；
相容剂：罗门哈斯MBS EXL2616；
抗氧剂：市售的抗氧剂1076，瑞士Ciba公司提供；
润滑剂：市售的PETS(硬脂酸酯类)
耐候剂：市售的Tinuvin328和234，比例1:1；
产品性能测试方法：
维卡软化温度：按照ISO 306，测试条件B50；
缺口冲击韧性：按照ISO179-1，测试条件23℃；
熔融指数：按照ISO1133-1，测试条件：260℃*5kg；
拉伸性能：按照ISO527，测试条件：50mm/min，23℃；
弯曲模量：按照ISO178，测试条件：2mm/min，64mm；
热存放条件：100℃，200h；
气味：按照大众汽车PV3900，测试条件：80℃，2h；
噪音风险系数按照德国汽车工业标准VDA 230-206方法测试，风险系数1-3为低噪音风险，4-6为中噪音风险，7-10为高噪音风险；阻尼性能按照DMA(动态力学性能分析)室温状态(23℃，50％相对湿度)下的损耗因子tanδ来评价。
比较例1-3和实施例1-5
把经过干燥的原料混合后用双螺杆加料器连续均匀加入螺杆直径35mm，长径比L/D＝36的双螺杆挤出机主机筒中，主机筒分段控制温度(从加料口至机头出口)为90℃、180℃、230℃、230℃、230℃、230℃、230℃、240℃、240℃、240℃，双螺杆转速为400转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥4小时后用塑料注射成型机注塑成标准样条和样板，注塑温度230℃。注塑好的样条和样板立即放在室温放置至少24小时后进行性能测试，测试结果如下。
①ABS：中石化上海高桥分公司3325MT；
②阻尼弹性体：可乐丽，HYBRARTM5127；
③熔指测试条件：220℃*10kg.
从上表的测试结果可看出：
1.通过实施例1-4和对比1可以看出，丁二烯-异戊二烯结构的引入可以提高材料的阻尼性能，从而降低噪音风险系数，且该结构含量越多，其阻尼降噪的效果越明显。
2.通过实施例2,5和对比例3可以看出，通过引入丁二烯-异戊二烯结构而达到的阻尼降噪效果与商业化的专用阻尼弹性体效果相当；并在此基础上，仍然能保留较好的原基材良好的机械性能，这是因为HYBRARTM5127为聚苯乙烯末端和丰富的乙烯支化聚二烯中段的三嵌段共聚物，极性非常弱，和PC/ABS相容性差，会大幅降低PC/ABS的耐热和机械性能，且恶化材料的气味，因此对比例3并不适用于现有汽车和家电领域。
3.通过实施例5和对比例3和对比例4可以看出，热存放后实施例5仍然可以保持较低的噪音风险系数，但是对比例3和4的噪音风险值有大幅上升，说明虽然试验前ABS体系的阻尼性能要优于PC/ABS体系，但是在长周期实验中有较大程度的损失。这意味着ABS体系可以用在热性能要求不高的一些零部件，例如家电领域或者汽车内饰腰线以下部件。值得关注的是对比例3的风险值上升最大，进一步佐证了HYBRARTM5127不适用于汽车的阻尼PC/ABS体系。
4.通过实施例1-5和对比例2可以看出，大量的引入丁二烯-异戊二烯结构，虽然可以取得更好的阻尼降噪性能，但是其耐热和刚性会大幅下降，且气味会有变差的风险，因此需要在实际使用过程中综合考虑。
以上对本发明的具体实施案例进行了描述，需要说明的是，本发明并不局限于上述特定的案例中，不脱离本发明思路范畴所作出的改性都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料，其特征在于：按以下重量份计的原料配制而成：聚碳酸酯50-80重量份，丙烯腈-丁二烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物15-45重量份；相容剂5重量份，光吸收剂0.5份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料，其特征在于：所述的丙烯腈-丁二烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物中异戊二烯的重量份数在2-10％。
3.根据权利要求1所述的一种具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料，其特征在于：所述所述的聚碳酸酯为重均分子量为20000-40000的双酚A型聚碳酸酯，优选其熔融指数在10-20g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料，其特征在于：所述的光吸收剂为苯并三唑类和邻羟基二苯甲酮类光吸收剂。
5.根据权利要求1所述的一种具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类和磷酸酯类抗氧剂。
6.根据权利要求1所述的一种具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸酯类。
7.权利要求1-6任意之一所述具有阻尼功能的绿色PC/ABS材料的制备方法，其特征在于：其步骤为：
1)按权利要求1配比称量原料；
2)把经过干燥的原料混合后用双螺杆加料器连续均匀加入螺杆直径35mm，长径比L/D＝36的双螺杆挤出机主机筒中，主机筒分段控制温度(从加料口至机头出口)为90℃、180℃、230℃、230℃、230℃、230℃、230℃、240℃、240℃、240℃，双螺杆转速为400转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
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