超韧pc/abs合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子改性技术领域，具体涉及一种超韧PC/ABS合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002] PC/ABS是由聚碳酸醋（Polycarbonate)和丙稀腈-丁二稀-苯乙稀共聚物（ABS) 组成的一种聚合物合金材料，结合了两种材料特性的合金，如ABS材料的成型性和PC的机 械性、冲击强度和耐温、抗紫外线（UV)等性质。已经被广泛使用在汽车内部零件等领域。
[0003] PC/ABS具有较好的韧性，主要是通过ABS以及其他等增韧剂的含量等手段来调节 材料的韧性。但是当材料韧性达到一定水平后，随着增韧剂含量的增加，增韧效果并不理 想，有时甚至下降。因此为了满足对材料韧性要求的提高以适应于特殊场合和领域，因此有 必要开发出一种超韧性PC/ABS合金的制备方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种超韧PC/ABS合金及 其制备方法；该方法主要是将基体树脂和经过等离子体处理后短切的聚丙烯腈纤维通过螺 杆挤出来制备一种超韧PC/ABS合金。本发明通过在PC/ABS中加入等离子体处理后的聚丙 烯腈纤维来获得超高韧性，聚丙烯腈纤维在加工过程中不能熔融，但是由于聚丙烯腈和聚 合物之间的极性差异较大导致相容性特别差，导致聚丙烯腈纤维不能在聚合物中进行良好 的分散从而导致性能很差。为了改善聚丙烯腈纤维和基体材料的相容性，对聚丙烯腈纤维 进行等离子体处理，增加纤维表面的粗糙度和纤维表面的极性基团，通过添加偶联剂偶联 来提高纤维和聚合物的相容性，从而极大地提高PC/ABS合金材料的韧性。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
[0006] 本发明涉及一种超韧PC/ABS合金，所述超韧PC/ABS合金包括如下重量份数的各 组分：聚碳酸酯30~70份，ABS树脂20~60份，等离子体处理后的聚丙烯腈纤维1~30 份，偶联剂1~5份，抗氧剂0. 1~1份，润滑剂0. 1~1份。
[0007] 作为优选技术方案，所述等离子体处理后的聚丙烯腈纤维是由直径为5~15 μ的 聚丙烯腈纤维经过等离子体处理后短切而成，长度为3~7mm。更优选等离子体处理后的聚 丙烯腈纤维10~20份。
[0008] 作为优选技术方案，所述等离子处理具体指在反应性气体气氛为氧气、氮气或者 氨气的条件下，通过调整等离子体反应器的放电功率和等离子体反应器中的气压来调节聚 丙烯腈纤维被刻蚀后损失的重量分数，使刻蚀的重量分数保持在0. 1~1. 0%。为避免聚丙 烯腈纤维过度刻蚀损坏材料的性能，聚丙烯腈纤维的失重率为0. 1~1. 0% ;通过失重率来 调控等离子体反应器中的脉冲、两级电压和处理时间等参数。
[0009] 作为优选技术方案，所述聚碳酸酯的相对分子量为16000~35000g/mol，玻璃化 温度为140~150°C。
[0010] 作为优选技术方案，所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物， 其中，丁二烯的质量百分比含量为10~55%。
[0011] 作为优选技术方案，所述偶联剂为硅烷类偶联剂RSiX3，式中，R为氨基、巯基、乙烯 基、环氧基、氰基或甲基丙烯酰氧基，X为能够水解的烷氧基（如甲氧基、乙氧基等）。本发 明的硅烷偶联剂实质上是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质材 料（如玻璃、硅砂、金属等）化学结合的反应基团及与有机质材料（合成树脂等）化学结合 的反应基团。这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力。
[0012] 作为优选技术方案，所述其他助剂包括抗氧剂、润滑剂中的一种或两种。
[0013] 作为优选技术方案，所述抗氧剂包括四[β-(3, 5-二叔丁基4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯]、双十八烷 基醇季戊四醇二亚磷酸酯或三（2,4_二叔丁基苯基）亚磷酸酯中的一种或多种。
[0014] 作为优选技术方案，所述润滑剂包括液体石蜡、固体石蜡、硅烷聚合物、脂肪酸盐、 硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、甲撑双硬脂酸酰胺或N，N-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种 或多种。
[0015] 本发明还涉及一种所述的超韧PC/ABS合金的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0016] Α、将所述聚碳酸酯、ABS树脂、偶联剂、抗氧剂及润滑剂依次加入混合搅拌机中，充 分混合后，置于双螺杆挤出机；
[0017] Β、等离子体处理好的聚丙烯腈纤维在空气中停留1~5min后直接导入所述双螺 杆挤出机，与步骤A中混合得到的混合物料共混，挤出造粒。
[0018] 作为优选技术方案，所述双螺杆挤出机的温度为230~320°C，转速为300~ 1000r/min〇
[0019] 作为优选技术方案，所述双螺杆挤出机的螺杆为同向双螺杆，该同向双螺杆的长 径比>30。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有以下特点：
[0021] 通过在PC/ABS合金中加入聚丙烯腈纤维，由于聚丙烯腈纤维在加工过程中始终 保持为纤维状，故在聚合物中最终相态中存在类似微纤的聚丙烯腈纤维，通过对聚丙烯腈 纤维进行等离子体处理，并加入特定的偶联剂可明显改善聚丙烯腈纤维在聚合物中的相容 性，提高界面强度，从而极大地提高PC/ABS材料的韧性。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0023] 本发明中，PC树脂的相对分子量为16000~35000g/mol，其玻璃化温度为140~ 150°C;所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的接枝共聚物，其中丁二烯的质量百分 比含量为10~55% ;所述的偶联剂主要是硅烷类偶联剂RSiX3，式中，R为氨基、巯基、乙烯 基、环氧基、氰基或甲基丙烯酰氧基，X为能够水解的烷氧基；所述的聚丙烯腈纤维为等离 子体处理过的聚丙烯腈纤维，由直径为5~15 μ的聚丙烯腈纤维经过等离子体处理后的长 纤经过螺杆剪切所得，长度为3~7_ ;所述等离子处理具体指在反应性气体气氛为氧气、 氮气或者氨气等反应性气体，通过调整等离子体反应器的放电功率和等离子体反应器中的 气压来调节玻璃纤维被刻蚀后损失的重量分数，使刻蚀的重量分数保持在0. 1~1. 〇%，然 后让处理好的长丝在空气中停留1~5min后直接导入双螺杆挤出机；为避免聚丙烯腈纤维 过度刻蚀损坏材料的性能，聚丙烯腈纤维的失重率为〇. 1~1. 〇% ;其他助剂包括抗氧剂和 润滑剂，均为市售。为了更好的理解和实施，下面结合实施例详细说明本发明一种超韧PC 和ABS合金的制备方法。
[0024] 实施例1
[0025] 本实施例涉及一种超韧PC/ABS合金及其制备方法，具体包括如下步骤：
[0026] (1)按以下组分及重量份备料：
[0027] 聚碳酸酯 60份 ABS树脂 30份 聚丙烯腈纤维（等离子体处理后） 10份 硅烷类偶联剂，KH570 1份
[0028] 抗氧剂（双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯） 0. 2份 润滑剂（0. 2份液体石蜡和0. 1份固体石蜡的混合） 0. 3份；
[0029] (2)按照步骤⑴中各组分的重量份，将聚碳酸酯树脂、ABS树脂、偶联剂、抗氧剂 及润滑剂依次加入混合搅拌机中，充分混合后投置于双螺杆挤出机；等离子体处理好的聚 丙烯腈纤维在空气中停留2min后直接导入所述双螺杆挤出机，与前述混合得到的混合物 料共混，挤出造粒；控制双螺杆挤出机的机筒温度为260°C，螺杆转速为600rpm。
[0030] 所述PC树脂的相对分子量为24000g/mol，其玻璃化温度为150°C。
[0031] 所述聚丙烯腈纤维为等离子体处理后的聚丙烯腈纤维，由直径为6 μ的聚丙烯腈 纤维经过等离子体处理后的长纤短切成5mm的聚丙烯腈短纤，等离子体处理后聚丙烯腈纤 维的失重率为0.5%。
[0032] 实施例2
[0033] 本实施例涉及一种超韧PC/ABS合金及其制备方法，具体包括如下步骤：
[0034] (1)按以下组分及重量份备料：
[0035] 聚碳酸酯 70份 ABS 20 份 聚丙烯腈纤维（等离子体处理后） 10份 硅烷类偶联剂，DL171 1份 抗氧剂（双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯） 〇. 2份 润滑剂（0. 2份液体石蜡和0. 1份固体石蜡的混合） 0. 3份；
[0036] (2)按照步骤⑴中各组分的重量份，将聚碳酸酯树脂、ABS树脂、偶联剂、抗氧剂 及润滑剂依次加入混合搅拌机中，充分混合后投置于双螺杆挤出机；等离子体处理好的聚 丙烯腈纤维在空气中停留2min后直接导入所述双螺杆挤出机，与前述混合得到的混合物 料共混，挤出造粒；控制双螺杆挤出机的机筒温度为260°C，螺杆转速为600rpm。
[0037] 所述PC树脂的相对分子量为20000g/mol，其玻璃化温度为145°C ;
[0038] 所述聚丙烯腈纤维为等离子体处理后的聚丙烯腈纤维，由直径为6 μ的聚丙烯腈 纤维经过等离子体处理后的长纤短切成5mm的聚丙烯腈短纤，等离子体处理