CN114854165A - 一种耐候abs组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐候ABS组合物及其制备方法和应用，组分包括：ABS树脂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、润滑剂。本发明中ABS材料组合物，具有更高的颜色稳定性，同时还具有较高的抗紫外老化能力，满足家电行业对耐候ABS材料的使用要求。
Description
技术领域
本发明属于通用塑料技术领域，特别涉及一种耐候ABS组合物及其制备方法和应用。
背景技术
ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，作为综合性能优良的工程塑料，具有良好的机械性能、表面光泽、耐油性、耐化学药品性和电气性能，具有坚韧、质硬的力学性能和良好的加工性，不仅可用于直接注射成型、挤塑成型为制品，还可以与其他热塑性树脂、工程塑料或者有机、无机填料共混制成各种复合材料，广泛应用于家电、电子电器、汽车、机械、建筑等领域。
但是ABS树脂中含有丁二烯橡胶相，橡胶相中含有的不饱和双键在光、热、过氧化物等作用下容易发生氧化降解黄变现象，导致材料力学性能大幅度下降，制约了ABS树脂的应用。随着人民生活水平的日益提高以及我国家电出口份额的逐年增加，各大家电生产企业对塑胶部件在运输及长期使用过程中的颜色稳定性和性能保持率提出了更高的要求。
目前几乎所有的研究和专利都是集中在如何提高ABS及其合金材料的耐候性能上，主要通过实验室加速老化(紫外老化、氙灯老化、长期热氧老化、暗室老化)等方法进行评估，目的是提高高分子材料耐紫外光、自然光、热、水及其他自然或者人工环境条件下的耐黄变和性能衰减的能力，但是对于ABS及其制品在室内环境下的老化现象的研究非常有限。
经过研究发现，ABS树脂及其改性材料包括阻燃ABS、耐候ABS等在室内光照条件下如室内窗台(避免直接光照)、室内日光灯下、灯箱(D65光源)照射下，会发生变色反应，尤其是经过注塑机注射成型后的产品或者样板，在成型后的一定时间内颜色会往蓝相发生偏移(蓝变，颜色b值变小)，严重影响了成型产品的颜色控制及交付，另外随着老化反应的进行材料发生黄变。
常见的技术研究报告、论文以及专利，主要集中在解决材料长期耐候性改善和提高，即解决在使用过程中受氧气、光照、水等原因导致材料性能衰减以及颜色发生黄变的问题，但是对于产品在成型后的短期内发生颜色向蓝相偏移(蓝变)的问题并没有细致的报道和研究。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种耐候ABS组合物及其制备方法和应用，得到的耐候ABS同时具有较好的短期抗蓝变和长期抗黄变的特点。
本发明的一种ABS材料组合物，按重量份数，组分包括：
其中所述ABS树脂中橡胶平均粒径为0.8μm以上；
所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂；
所述光稳定剂为聚合型受阻胺光稳定剂；
所述润滑剂为弱碱性润滑剂。
优选地，所述ABS树脂中丁二烯橡胶质量百分含量为10％-25％，橡胶平均粒径为1-1.5μ m。
优选地，所述抗氧剂为亚磷酸酯类、硫醚类、受阻酚类中的一种或几种。
优选地，所述亚磷酸酯类为抗氧剂168；所述硫醚类为DSTDP；受阻酚类为抗氧剂1010。
所述苯并三唑类紫外线吸收剂为
其中R为卤素；R1为CnH2n+1，其中n≥3；R2为H或烷基。
优选地，所述苯并三唑类紫外线吸收剂为UV-327、UV-326中的至少一种。
优选地，所述聚合型受阻胺光稳定剂的数均分子量为1000g/mol以上。
本发明聚合型的光稳定剂分子量较高向产品表面聚集和析出的速度和比例都要小，捕捉自由基过程中产生的离子的几率下降，进而减少聚氨结构的形成以及蓝变的程度。
优选地，所述弱碱性的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸镁中的至少一种。
优选地，所述紫外线吸收剂和光稳定剂的质量比为(3:7)～(7:3)。
所述紫外线吸收剂和光稳定剂在优选比例范围内，具有更优的短期抗蓝变和长期抗黄变性能。
优选地，按重量份数，组分包括：
本发明的一种所述ABS材料组合物的制备方法，包括：
按重量配成称取各组分，将ABS树脂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、润滑剂、剪切混合，采用双螺杆挤出机进行熔融，挤出，造粒，得到ABS材料组合物。
所述双螺杆挤出机的温度从加料口到模头温度为180～210℃，双螺杆挤出机转速为 200～400rpm，压力为2～3MPa，真空度低于0.1MPa；所述的双螺杆挤出机长径比为36：1～44： 1。
本发明的一种所述ABS材料组合物在空调面板中的应用。
本发明中ABS树脂中橡胶粒径在0.8μm以上，此类ABS树脂具有相对较大的橡胶粒径，相同橡胶含量下橡胶粒子越大橡胶包容物越多，游离在SAN树脂连续相中的小分子残单就越少，在后期高温成型、受热氧作用产生更少的活性自由基，降低发生氧化反应引发材料性能衰减的程度，从而具有更高的颜色稳定性。
实验证明，ABS树脂本身都会发生蓝变过程，添加紫外吸收剂一般都会加剧蓝变的程度，原因可能是紫外吸收剂吸收紫外光后会发生价电子的跃迁并释放热能，进而会导致树脂中存在的杂原子基团产生更多的离子，加剧了聚氨结构的形成以及蓝变的程度。而本发明中采用特定分子结构苯并三唑类紫外吸收剂和聚合型受阻胺光稳定剂两者分子作用力使得吸收紫外光后产生电子跃迁和离子的程度进一步下降，从而降低了发生蓝变的程度；而聚合型受阻胺光稳定剂分子量较高向产品表面聚集和析出的速度和比例都要小，捕捉自由基过程中产生的离子的几率下降，进而减少聚氨结构的形成以及蓝变的程度。
再者，添加硬脂酸锌和硬脂酸镁此类弱碱性的润滑剂，借助紫外吸收剂和润滑剂之间的酸碱作用力可以大大提高紫外吸收剂的分散，从而表现出更好的抗老化，耐黄变性能。而如果选择碱性较强的润滑剂(如硬脂酸钙)以及小分子量受阻胺光稳定剂，会导致润滑剂与稳定剂以及苯并三唑类紫外吸收剂在氧气、水条件下发生反应，进而表现出较差的热氧、湿热老化性能，对材料的耐候性产生一定的影响。
有益效果
本发明ABS材料组合物，具有更高的颜色稳定性，尤其是在注塑成型后放置室内光照条件下颜色往蓝相发生偏移的程度更小，同时还具有较高的抗紫外老化能力，满足家电行业对耐候ABS材料的使用要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一、原料来源
表1各组分来源
平行实施例和对比例采用的抗氧剂、润滑剂为同一市售产品。
ABS树脂-3实验室制备方法，包括如下步骤：
(1)将ABS 8391(上海高桥)与SAN NF2200AK(中国台湾台化)按照1:1的比例混合均匀。
(2)上述混混合料加入适当的润滑剂、抗氧剂，再次混合均匀后送入双螺杆挤出机中，经充分熔融塑化、挤出、冷却得到所述ABS树脂-3。双螺杆挤出机从加料口到模头的温度为180～210℃，双螺杆挤出机转速为200～400rpm，压力为2～3MPa，真空度低于0.1MPa；双螺杆挤出机的长径比为36：1～44：1。
二、测试方法：
1.将注塑成型的色板直接放置在室内日光灯照下，日光灯采用T10灯管，功率30w，样品跟灯管的距离在2m±0.2m，测试连续照射48小时后的颜色数据，主要考察b值的变化。
2.将注塑成型的色板按照GB/T 14522-2008标准，灯管类型UVA-340，辐照强度0.89W/m2.nm，光照阶段黑板温度60℃，光照8小时；冷凝阶段黑板温度50℃，冷凝时间 4小时。老化测试周期96小时，测试老化前后的色差值△E。
实施例1-8
按重量配比称取各组分，如表2所示。
制备方法：将ABS树脂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、润滑剂混合，熔融塑化，经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得到ABS组合物树脂颗粒，然后使用注塑机注塑成标准色板测试不同光照条件下的颜色变化。
其中控制双螺杆挤出机的温度从加料口到模头温度为180～210℃，双螺杆挤出机转速为350rpm，压力为2～3MPa，真空度低于0.1MPa；所述的双螺杆挤出机长径比为36：1～44： 1。
表2实施例各组分配比(重量份)及性能效果
对比例1-6
按重量配比称取各组，如表3所示，制备方法同实施例。
表3对比例各组分配比(重量份)及性能效果
由对比例1可知选择碱性较强的润滑剂硬脂酸钙，会导致跟苯并三唑类紫外吸收剂发生反应，进而表现出较差的颜色稳定性。
由对比例3和对比例4可知，本发明ABS体系中仅采用紫外线吸收剂或光稳定剂颜色稳定性及抗老化性能较差，和实施例1相比可知两者协同提高了颜色稳定性和抗老化性能。
由对比例6可知，采用低分子量的光稳定剂770DF后发生蓝变的程度明显，其颜色稳定性较差，达不到本发明效果。
Claims (10)
1.一种ABS材料组合物，其特征在于，按重量份数，组分包括：
其中所述ABS树脂中丁二烯橡胶平均粒径为0.8μm以上；
所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂；
所述光稳定剂为聚合型受阻胺光稳定剂；
所述润滑剂为弱碱性的润滑剂。
2.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述ABS树脂中丁二烯橡胶质量百分含量为10％-25％，橡胶平均粒径为1-1.5μm。
3.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯类、硫醚类、受阻酚类中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述苯并三唑类紫外线吸收剂为
其中R为卤素；R1为CnH2n+1，其中n≥3、R2为H或烷基。
5.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述聚合型受阻胺光稳定剂的数均分子量为1000g/mol以上。
6.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述弱碱性的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸镁中的至少一种。
7.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，按重量份数，组分包括：
8.一种权利要求1所述ABS材料组合物的制备方法，包括：
按重量配成称取各组分，将ABS树脂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、润滑剂剪切混合，采用双螺杆挤出机进行熔融，挤出，造粒，得到ABS材料组合物。
9.根据权利要求8所示制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的温度从加料口到模头温度为180～210℃，双螺杆挤出机转速为200～400rpm，压力为2～3MPa，真空度低于0.1MPa；所述的双螺杆挤出机长径比为36：1～44：1。
10.一种权利要求1所述ABS材料组合物在空调面板中的应用。
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