一种高硬度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料及制备方法

摘要

本发明提供一种高硬度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料，按重量份数计包括：60‑70份聚碳酸酯，27‑37份聚对苯二甲酸丁二醇酯，3‑5份相容剂，0.5‑5份细玻纤，0.1‑0.5份抗氧剂，0.2‑1.0份紫外线吸收剂和0.1‑0.5份润滑剂。本发明的合金材料中添加有单丝直径较细的细玻纤对PC和PBT材料进行改性，使得改性后的PC/PBT合金材料具有优异的高硬度和高耐刮擦特性。

说明书

技术领域

本发明属于高分子改性技术领域，尤其是涉及一种高硬度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料及制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)是一种性能突出的工程塑料，具有较高的光泽特性，同时具有较高冲击韧性、耐热性、刚性、抗蠕变、具有优异的尺寸稳定性；聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种较新的工程塑料，性能优良、用途广泛，也具有较高光泽度，PBT材料结晶速度快，可高速成型，易于成型加工，耐候性佳，耐化学品行优异，耐磨耐刮擦性能优异，同时具有吸水性低，耐疲劳性好等的优良特点。PC/PBT合金综合了PC、PBT各自优点，性能形成互补，PC与PBT材料分子链结构中主链均含有苯环和酯基，化学结构相近，所得PC/PBT合金材料，除了保持较高光泽，同时具有良好冲击性能、耐热性、加工性，广泛应用于机械工业、汽车工业、电子电器工业、仪器仪表工业、家电行业等。

然而对于汽车常用高光材料如高光PC/ABS、PC/ASA合金材料和高光纯PC材料，这些材料表面硬度均比较低，零部件表面耐刮擦效果不佳，在汽车内饰如仪表板和中控台周边高光饰件，长期受到人们手触碰，零部件表面容易留下明细的划痕。本发明针对汽车内饰高光零部件的不耐刮擦问题，对材料进行了创新改进，使得高光零部件具有高硬度和高耐刮擦性。同时采用免喷涂高光PC/PBT合金，免喷漆环保，节约喷漆成本，广泛应用于中控台按键、饰条、饰圈等零部件，则研究开发生产高硬度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料具有广泛应用前景。

发明内容

为解决以上问题，本发明的第一目的在于提供一种高硬度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料，该合金材料中添加有单丝直径较细的细玻纤对PC和PBT材料进行改性，使得改性后的PC/PBT合金材料具有优异的高硬度和高耐刮擦特性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高硬度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料，按重量份数计包括：60-70份聚碳酸酯(PC)，27-37份聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，3-5份相容剂，0.5-5份细玻纤，0.1-0.5份抗氧剂，0.2-1.0份紫外线吸收剂和0.1-0.5份润滑剂。

在本技术方案中，添加细玻纤，结合相容剂、抗氧剂、紫外线吸收剂以及润滑剂作为辅料对PC和PBT进行改性，使得改性后的PC/PBT合金材料具有高硬度特性和高耐刮擦特性。

作为一种优选方案，所述的高硬度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料，按重量份数及包括：60-70份PC，27-37份PBT，3-5份相容剂，3-5份细玻纤，0.1-0.5份抗氧剂，0.2-1.0份紫外线吸收剂和0.1-0.5份润滑剂。

作为一种优选方案，所述的高硬度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料，按重量份数及包括：按重量份数计包括：60-70份PC，27-37份PBT，3份相容剂，5份细玻纤，0.2份抗氧剂，0.4份紫外线吸收剂和0.2份润滑剂。

作为一种优选方案，所述的高硬度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料，按重量份数及包括：按重量份数计包括：65份PC，32份PBT，3.5份相容剂，5份细玻纤，0.3份抗氧剂，0.5份紫外线吸收剂和0.3份润滑剂。

进一步地，所述细玻纤为单丝直径为7-15μm的短切细玻纤。

在本技术方案中，选用单丝直径为7-15μm的短切细玻纤对PC/PBT合金材料的改性效果最好，同时不影响PC/PBT合金材料的高光性能。

作为一种优选方案，所述细玻纤为单丝直径为7-10μm的短切细玻纤。

进一步地，所述PC的熔指为10-20g/min，所述PBT的粘度为0.8-1.5dl/g。

作为一种优选方案，所述PC的熔指为10g/min，所述PBT的粘度为1.0dl/g。

进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂168；所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-234；所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(E-MA-GMA)、乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(E-MA-GMA)、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯乙酯三元聚合物(MGE)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物(SMA)中的一种；所述润滑剂为PETS。

本发明的第二目的在于提供一种高硬度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料的制备方法，使用该方法制备得到的PC/PBT合金材料，具有优异的硬度和耐刮擦特性，适合用于制作汽车免喷涂高光内饰件，例如中控台按键、饰圈、饰条等制件，也适用于制作割草机壳体等电动工具外壳，其应用广泛，可有效避免因接触而造成划痕的现象，保证外观的美观性。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高硬度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料的制备方法，包括以下步骤：按照重量份数比例称取PC、PBT、相容剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和润滑剂进行混合搅拌。得到混合料；将混合料投入挤出设备，同时将细玻纤从侧喂料口下料，高速下共混，然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高强度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料。

进一步地，所述的挤出机为双螺杆挤出机，所述的挤出机的螺杆转速为300-600r/min。

进一步地，所述的挤出机分为9区段，9个区段的设定温度分别为180-200℃、210-230℃、230-250℃、240-260℃、240-260℃、240-260℃、240-260℃、240-260℃、240-260℃。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、通过添加细玻纤，结合相容剂、抗氧剂、紫外线吸收剂以及润滑剂作为辅料对PC和PBT进行改性，得到的免喷涂高光PC/PBT合金材料具有高硬度特性和高耐刮擦特性。

2、选择单丝直径为7-15μm的细玻纤进行使用，可以使得最终的PC/PBT合金材料保持良好的高光性能，且具有高硬度和高耐刮擦特性。

3、由于该免喷涂高光PC/PBT合金材料具有优异的硬度和耐刮擦特性，适用于制造汽车免喷涂高光内饰件，例如中控按键、饰圈、饰条等制件，可以防止因长期碰触而产生划痕；同时适用于制造割草机壳体等电动工具外壳，应用前景广泛。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。

实施例1：

按照重量份数比例称取PC 60份、PBT 37份、相容剂3份、抗氧剂168 0.2份、紫外线吸收剂UV-234 0.4份和PETS 0.2份进行混合搅拌，得到混合料；其中相容剂为E-MA-GMA，PC的熔指为10g/min，PBT的粘度为1.0dl/g，细玻纤的单丝直径为7μm。

将混合料投入挤出设备，同时将0.5份细玻纤从侧喂料口下料，在250r/min高速下共混10min，然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高强度高耐刮擦免喷涂高光PC/PBT合金材料。

将本实施例得到的PC/PBT合金材料进行实验检测，检测其光面色板20°光泽(GU)、球压痕硬度(度)、PV3987耐磨光泽保留率(％)、铅笔硬度(等级)、拉伸强度(MPa)以及缺口冲击强度(KJ/m

其中，各个性能参数的检测方法如下所示：

光面色板20°光泽(GU)的检测方法：将150*100*2mm高光板水平放置，用光泽仪按ISO 2813测试20°角光泽数值。

球压痕硬度(度)的检测方法：将直径25mm，厚4mm球压痕圆片水平放置在球压痕硬度测试仪上，用358N负荷测试出球压痕硬度数值。

PV3987耐磨光泽保留率(％)的检测方法：测试高光板尺寸为150*100*2mm，按大众PV3987方法测试耐摩擦实验，记录实验前后高光板20°角光泽数值，计算获得保留率。

铅笔硬度(等级)的检测方法：对150*100*2mm高光板测试出铅笔硬度，所用铅笔为三菱不同硬度等级的铅笔。

拉伸强度(MPa)的检测方法：利用万能拉力实验机，按ISO 527-2对1A拉伸样条测试出拉伸强度数值，实验速度为50mm/min。

缺口冲击强度(KJ/m

对照实验组1：

用于对比不同细玻纤的添加量对于最终PC/PBT合金材料性能的影响；

其中，实施例2到实施例10以及对比例1和对比例2的制备步骤、组分与实施例1一致，且各实施例与对比例的组分具体含量如表1所示；将实施例2到实施例10以及对比例1和对比例2制得的PC/PBT合金材料同实施例1做相应的实验检测，其检测数据如表2所示。

表1实施例以及对比例的组分含量

表2实施例以及对比例的实验数据

由表1与表2结合进行对比可知：

1、将实施例1到实施例4与实施例10进行对比和将实施例5到实施例8与实施例9进行对比，其中，仅有细玻纤的含量发生变化，由实施例对比可知，随着细玻纤含量的增加其最终的PC/PBT合金材料的球压痕硬度、PV3987耐磨光泽保留率、铅笔硬度以及拉伸强度是逐渐增大的，缺口冲击强度减小，由此可知，细玻纤在0.5-5的范围之内随着含量的增加，最终改性后的PC/PBT合金材料的耐刮擦特性与硬度特性随之增加，当细玻纤为5份时，性能最好，当细玻纤添加量大于5份时，其光面色板20°光泽降低过多，不能再保持高光性能，因此，优选的细玻纤的范围为0.5-5。

2、将实施例1-4与对比例1进行对比，同时将实施例5-8与对比例2进行对比，对比不添加细玻纤的PC/PBT合金材料与本发明的PC/PBT合金材料的区别，其中，对比例1和对比例2的光面色板20°光泽(GU)的数值相对于实施例1到实施例8的光面色板20°光泽(GU)的数值要高，因此可知增加细玻纤对PC/PBT合金材料进行改性，对于色泽度稍有影响，但是由相差的数据来看其影响范围不大，同样可以保持高光的性能；对比例1和对比例2的球压痕硬度、PV3987耐磨光泽保留率、铅笔硬度以及拉伸强度的数据明显低于实施例1到实施例8的数据，由此可知，添加细玻纤可以有效地提高PC/PBT合金材料的硬度以及耐刮擦性能，使得PC/PBT合金材料具有高硬度和高耐刮擦性能。

对照实验组2：

用于对比不同直径的细玻纤对于最终PC/PBT合金材料性能的影响；

其中，实施例11到实施例14与实施例4的制备步骤、组分含量均一致，所不同的是细玻纤的单丝直径，其细玻纤的直径如表3所示；将实施例11到实施例14制得的PC/PBT合金材料进行实验检测，且其检测数据与实施例4的数据进行对比，可得如表3所示的检测结果：

表3实施例11到实施例14的组分含量及检测数据

将实施例4与实施例11到实施例14进行对比，实施例11到实施例14的球压痕硬度、PV3987耐磨光泽保留率、拉伸强度的数据均小于实施例4中的数据，因此随着细玻纤单丝直径的增大，对于PC/PBT合金材料的改性效果越差，尤其是当细玻纤的单丝直径大于15μm时，会影响到PC/PBT光面色板20°光泽的效果，从而影响其高光效果；由此可知，添加的细玻纤的单丝直径越小，对PC/PBT合金材料的改性效果越好，当单丝直径为7μm时，PC/PBT合金材料的硬度以及耐刮擦性能最好。目前市场上还未出现单丝直径小于7μm的细玻纤，因此细玻纤的单丝直径为7μm时效果最佳。

对照实验组3：

在细玻纤含量与直径均一致的情况下，对比其他组分含量对最终PC/PBT合金材料性能的影响；

其中，实施例15到实施例19与实施例4的制备步骤一致，其具体的含量如表4所示；将实施例15到实施例19制得的PC/PBT合金材料进行实验检测，且其检测数据与实施例4的数据进行对比，可得如表5所示的检测结果：

表4实施例15到实施例19以及实施例4的组分含量

表5实施例15到实施例19以及实施例4的实验数据

由表4和表5的数据可知，改变相容剂、抗氧剂、紫外吸收剂以及润滑剂对于最终的PC/PBT合金材料的性能影响不大。

对照实验组4：

用于对比不同熔指的PC对于最终PC/PBT合金材料性能的影响；

其中，实施例20到实施例23与实施例4的制备步骤以及组分含量均一致，所不同的是PC的熔指不同，其具体的熔指数值如表6所示；将实施例20到实施例23制得的PC/PBT合金材料进行实验检测，且其检测数据与实施例4的数据进行对比，可得如表6所示的检测结果：

表6实施例20到实施例23的PC熔指数值以及检测结果

由表6的数据可知，PC的不同熔指范围对于最终的PC/PBT合金材料的性能无太大影响，在此选用常规的熔指范围10-20g/min即可。

对照实验组5：

用于对比不同粘度的PBT对于最终PC/PBT合金材料性能的影响；

其中，实施例24到实施例27与实施例4的制备步骤、组分含量均一致，所不同的是PBT的粘度不同，其具体的含量如表7所示；将实施例24到实施例27制得的PC/PBT合金材料进行实验检测，且其检测数据与实施例4的数据进行对比，可得如表7所示的检测结果：

表7实施例24到实施例27以及实施例4的PBT的粘度以及检测结果

由表7的数据可知，PBT的不同熔指粘度范围对于最终的PC/PBT合金材料的性能无太大影响，在此选用常规的粘度范围0.8-1.5dl/g即可。

通过以上的实验对比可知，通过本发明制得的PC/PBT合金材料具有高硬度和高耐刮擦性能，且其光泽较好，适用于制造汽车免喷涂高光内饰件，例如中控按键、饰圈、饰条等制件，可以防止因长期碰触而产生划痕；同时适用于制造割草机壳体等电动工具外壳，应用前景广泛。

以上对本发明的几个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。