一种耐水解性能优异的PC/ABS合金及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种耐水解性能优异的PC/ABS合金及其制备方法。
背景技术
PC/ABS合金是非结晶性工程塑料，具有优良的抗冲击强度、耐热性、高刚性等性能。但是PC是具有碳酸酯重复单元的缩聚物，这些碳酸酯键可与水反应，引起聚合物分子量减小并丧失其应有的物理性。在生产过程中产生的各种催化剂例如酸和碱的化学残留物都可增加PC的水解速率。另外，乳液聚合物在聚合过程中所必须的一些组分也可引起PC分解。例如，乳化剂如脂肪酸或其盐类的残留物可引起PC稳定性的问题。所以，PC/ABS材料在高温下暴露于水中，各中酸、碱或乳化剂中的残留物都可引起其降解，造成PC/ABS性能极具下降。
【发明内容】
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐水性能好、力学性能优秀的耐水解性能优异的PC/ABS合金及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种耐水解性能优异的PC/ABS合金，其特征在于，该合金包括以下组分及重量份含量：
PC 50-70；
ABS 30-40；
相容剂 5-10；
增韧剂 5-10；
耐水解剂 0.1-1；
润滑剂 0.1-1；
抗氧剂 0.1-1。
所述的PC为分子量为20000-30000的双酚A型聚碳酸酯。
所述的ABS分子量为80000-150000，其中橡胶含量为5-30％(wt％)，丙烯腈含量为10-30％(wt％)，苯乙烯含量为40-70％(wt％)。
所述的相容剂包括甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物或聚甲基丙烯酸甲酯。
所述的增韧剂包括丙烯酸类聚合物。
所述的耐水解剂包括磷酸酯类聚合物、焦磷酸钠类聚合物或磷酸苯酯类聚合物。
所述的润滑剂包括乙撑双硬酯酰胺。
所述的抗氧剂包括市售抗氧剂1076或抗氧剂168。
一种耐水解性能优异的PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份备料：
PC 50-70
ABS 30-40
相容剂 5-10
增韧剂 5-10
耐水解剂 0.1-1
润滑剂 0.1-1
抗氧剂 0.1-1；
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180-600rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。
所述的双螺杆挤出机有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
与现有技术相比，本发明所提供的该种PC/ABS，采用特殊合成的ABS和耐水解剂，不仅提高了材料的力学性能，而且改善了PC/ABS合金的耐水解性能。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
对比例1
实施例及对比例中选用分子量为20000-30000的聚碳酸酯PC，帝人化成产L-1225Y、陶氏PC-201-15或PC-201-10，优先选用陶氏PC-201-10；ABS是用韩国锦湖石油化学株式会社的ABS P/D150、ABS P/D190、ABS P/D130和AT-08，优选AT-08；增韧剂是用产于三菱丽阳的MBS；相容剂为PMMA，抗氧剂为CIBA公司生产的抗氧剂1076。
(1)按重量份称取各组分：PC-201-10为50kg，ABS P/D150为45kg，MBS为5kg，相容剂5kg，抗氧剂1076为0.1kg，润滑剂PETS为0.5kg。
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为500rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
对比例2
(1)按重量份称取各组分：PC-201-10为60kg，ABS P/D150为35kg，MBS为5kg，相容剂5kg，抗氧剂1076为0.1kg，润滑剂PETS为0.5kg。
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
对比例3
(1)按重量份称取各组分：PC-201-10为70kg，ABS P/D150为25kg，MBS为5kg，相容剂5kg，抗氧剂1076为0.1kg，润滑剂PETS为0.5kg。
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为600rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段地开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
对比例4
(1)按重量份称取各组分：PC-201-15为60kg，ABS P/D150为35kg，MBS为5kg，相容剂5kg，抗氧剂1076为0.1kg，润滑剂PETS为0.5kg。
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为400rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
对比例5
(1)按重量份称取各组分：PC-201-10为60kg，AT-8为35kg，MBS为5kg，相容剂5kg，抗氧剂1076为0.1kg，润滑剂PETS为0.5kg。
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为600rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
实施例1
一种耐水解性能优异的PC/ABS合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC-201-10为60kg，AT-8为35kg，MBS为5kg，相容剂5kg，抗氧剂1076为0.1kg，润滑剂PETS为0.5kg，耐水解剂磷酸酯类0.1kg。
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为450rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
实施例2
一种耐水解性能优异的PC/ABS合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC-201-10为60kg，AT-8为35kg，MBS为5kg，相容剂5kg，抗氧剂1076为0.1kg，润滑剂PETS为0.5kg，耐水解剂磷酸苯酯类0.1kg。
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为450rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
实施例3
一种耐水解性能优异的PC/ABS合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC-201-10为60kg，AT-8为35kg，MBS为5kg，相容剂5kg，抗氧剂1076为0.1kg，润滑剂PETS为0.5kg，耐水解剂磷酸酯类0.2kg。
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
实施例4
一种耐水解性能优异的PC/ABS合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC-201-10为60kg，AT-8为35kg，MBS为5kg，相容剂5kg，抗氧剂1076为0.1kg，润滑剂PETS为0.5kg，耐水解剂磷酸酯类0.3kg。
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为600rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
各对比例及实施例的配方以及测试结果如表1所示。拉伸强度按照ISO 527标准进行测试，样条尺寸(mm)：(长)×(宽)×(厚度)，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度和弯曲模量按照ISO 178标准进行测试。样条尺寸(mm)：80×10×4，弯曲速度为2mm/min；缺口冲击强度按照ISO 179标准进行测试。样条尺寸(mm)：80×10×4；缺口类型为A类，缺口底部剩余宽度为8.0±0.2mm；热变形温度按照ISO 75标准进行测试，载荷为1.80MPa，跨距为64mm。水解试验的条件为：90℃，95％RH，水解时间分别为500h和1000h。
表1
从对比例1、2和3可以发现，随着PC含量的增加，水解500h和1000h后的冲击强度和MI变化率逐渐降低，这说明随着PC含量的增加，PC/ABS合金的耐水解性能逐渐变差。这主要是因为PC的耐水解性能较差引起的。对比实施例2和4可以发现，在PC含量相同的情况下，大分子量PC比低分子量PC具有更优异的耐水解性能。比较对比例2和对比例5可以发现，加入AT-08比乳液法ABS的耐水解性能更优异，水解1000h后，冲击强度变化率从53.9％降低到35.8％；MI变化率从178.5％降低到85.6％。这是因为AT-08更纯净，含有更少的乳化剂和催化剂等残留物，不会促进PC的水解。比较对比例5、实施例1和实施例2可以发现，通过加入磷酸酯类耐水解剂可以提高PC/ABS合金的耐水解性能。对比实施例1、2和4发现，随着磷酸酯类含量从0.1增加到0.2时，水解1000h后，PC/ABS合金的冲击强度和MI的变化率都分别下降26.9％和48.5％；但当其含量增加到0.3后，对冲击强度和MI的影响就较小。所以实施例3即是PC/ABS合金中耐水解性最优异的方案。
实施例5
一种耐水解性能优异的PC/ABS合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：50kg分子量为20000的双酚A型聚碳酸酯，30kg分子量为80000的ABS，其中橡胶含量为5％(wt％)，丙烯腈含量为30％(wt％)，苯乙烯含量为65％(wt％)，10kg相容剂甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物MBS，8kg增韧剂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，1kg市售抗氧剂168，1kg润滑剂乙撑双硬酯酰胺EBS，耐水解剂磷酸酯类聚合物1kg；
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为200rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
实施例6
一种耐水解性能优异的PC/ABS合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：70kg分子量为30000的双酚A型聚碳酸酯，40kg分子量为150000的ABS，其中橡胶含量为30％(wt％)，丙烯腈含量为30％(wt％)，苯乙烯含量为40％(wt％)，8kg相容剂聚甲基丙烯酸甲酯，9kg增韧剂丙烯酸类聚合物，0.5kg市售抗氧剂168，0.7kg润滑剂乙撑双硬酯酰胺EBS，耐水解剂磷酸酯类聚合物1kg；
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。
实施例7
一种耐水解性能优异的PC/ABS合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：60kg分子量为25000的双酚A型聚碳酸酯，35kg分子量为100000的ABS，其中橡胶含量为10％(wt％)，丙烯腈含量为20％(wt％)，苯乙烯含量为70％(wt％)，6kg相容剂甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物MBS，8kg增韧剂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，0.6kg市售抗氧剂168，0.5kg润滑剂乙撑双硬酯酰胺EBS，耐水解剂磷酸酯类聚合物1kg；
(2)将上述物料置于中速混合器中，混合20min，得到混合物料；
(3)将混合物料料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为200rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-260℃，温控3-4区的温度为180-260℃，温控5-6区的温度为180-260℃，温控7-8区的温度为180-260℃，温控9-10区的温度为180-260℃。双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备位于计量段。