一种用于改善pc/abs合金材料耐候性的纤维膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于静电纺丝技术领域，涉及一种用于改善PC/ABS合金材料耐候性的纤 维膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会生活的不断向前发展，人们的生活水平日益提高。工程塑料在人们生活 中的应用也越来越多。因此，怎样提高各类工程塑料的综合性能，吸引了相关技术人员的注 意。其中，怎样提高制件耐光老化的特性（即耐候性），已经成为一个普遍课题。民用的工 程塑料制件，特别是车内塑件，对耐候的要求是比较高的。目前，甚至制定了许多相应的企 标和行业标准来对制件的耐候性进行评价和管控，比如大众的PV1303、北美标准SAE J2412 等等。
[0003] -般来说，喷漆件要达到相关标准的要求是相对比较容易实现的，而非喷漆件则 容易在耐候实验中失效，那么是否有什么方法可以有效地、简单地提高非喷漆件的耐候性 能呢？
[0004] 事实上，作为工程塑料生产厂家，经常会在耐候性要求较高的材料配方中添加受 阻胺类光稳定剂（HALS)来提高塑件本身的耐光老化特性。HALS是最早于20世纪70年代 由日本三井公司开发的一类适用于塑料盒橡胶中的高效稳定剂。
[0005] 科学研究表明，受阻胺用于提高聚合物耐候性主要基于以下三个作用机理：
[0006] 1)受阻胺是非常优异的自由基消除剂，如在氧的作用下，受阻胺能够与之反应，生 成相应的氮氧化合物，而这一产物十分稳定，且能够非常高效地捕获聚合物受光氧化而产 生的活性自由基，并将之转变为稳定聚合物，在这一过程中，受阻胺转变回氮氧化合物，因 此能够持续地以非化学当量的比例对聚合物自由基进行消除；
[0007] 2)受阻胺可以有效分解聚合物在光氧化作用下产生的氢过氧化物，使之转化为相 对较稳定的醇酮化合物，避免其造成链式降解反应；
[0008] 3)受阻胺还能够猝灭聚合物中存在的具有高活性的单线态氧，使之回复到基态， 避免聚合物受到氧化而产生氢过氧化物。
[0009] 而近年来，随着对HALS的研究进一步深入，人们发现，HALS除了对耐候性具有显 著作用外，还能够提高聚合物的抗氧化、耐热和阻燃性能。既然HALS具有那么多的优良作 用，岂不是验证好HALS的适宜添加量，再向塑料配方中直接添加即可呢？然而，上述方法 只适用于单纯的苯乙烯类、聚烯烃类材料，但对于聚酯、聚碳酸酯相关体系来说，则是行不 通的。这是由于作为胺类，HALS显碱性，因此，若在聚酯或聚碳酸酯体系中添加，在湿热环 境下，材料体系会产生十分严重的降解。
[0010] 那么，是否有什么方法能够将HALS应用到聚碳酸酯或聚酯类体系中呢？现有技 术主要有以下三种方法：
[0011] 第一种是使用活泼氢被烷基取代的烷基化HALS，但事实上，烷基化的HALS还是呈 现碱性的，对于PC/ABS体系还是会造成降解，并且，氢原子被烷基取代后，由于位阻增大， HALS的反应活性是大大降低的；
[0012] 第二种是选择一种和PC/ABS相容性较好且流动性佳的聚合物，将HALS与该聚合 物先共混造粒，待注塑时，将含HALS母粒和PC/ABS粒子一同倒入注塑机，由于母粒聚合物 流动性佳，熔融后会充当前锋料流跑到制件的表面，由此来提高PC/ABS制件的耐光老化性 能；
[0013] 第三种与第二种相类似，将相容性较好的聚合物换成了色母粒，成分变成了相容 性较差些的聚乙烯蜡等载体物质。
[0014] 然而，上述第二种与第三种方法在注塑加工过程中，HALS还是会在PC/ABS熔融状 态时，大量进入到材料体系中，从而扮演"亲核试剂"的角色，促进PC降解。
[0015] 因此，寻找一种方法，使得在PC/ABS材料中使用HALS时能够避免后者与PC/ABS 材料体系直接接触，是很有必要的。
[0016] 静电纺丝技术就是较高粘度的非牛顿流体在高压电场下，经过细小的孔径，喷射 形成聚合物微小射流，最终固化成纤维的一种纺丝技术。静电纺丝以其制造装置简单、纺丝 成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径 之一。其工作原理为：首先，使高分子溶液或熔体带电，当所带电量达到一定强度后，带电液 体的电荷斥力超过了其表面张力（泰勒锥形成），表面出现了微细的射流，射流在飞行过程 中不断拉伸，最终沉积在接收器上，经固化成型为纳米纤维膜。这些纤维膜中的纤维粗细可 根据电压强度、飞行距离、溶剂种类、溶液浓度、环境温湿度等因素来调节。所制得的纤维膜 可由材料和工艺不同，而呈现不同的光泽和质感。
[0017] 因此，如果在汽车内饰或其他制件设计初期就将静电纺丝技术纳入考虑范围，在 制件注塑后进行一个相当于喷漆环节的电纺覆丝过程，那么能够生产出具备天然哑光效 果，甚至具有精致的织物感的制件。
[0018] 然而，目前将静电纺丝用于制备高耐候性PC/ABS合金材料制件的技术信息鲜有 报道。
【发明内容】
[0019] 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采用静电纺丝 技术作为PC/ABS合金材料制件的后加工工艺，通过在PC/ABS合金材料上电纺一层含有 HALS的聚苯乙烯纤维膜，用以提高制件的耐候性能，减轻PC/ABS合金材料制件因光照而造 成的褪色。
[0020] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0021] 一种用于改善PC/ABS合金材料耐候性的纤维膜，该纤维膜通过静电纺丝工艺铺 覆沉积在PC/ABS合金材料表面，并且所述的纤维膜为添加有光稳定剂的聚苯乙烯纤维膜。
[0022] 所述的光稳定剂在聚苯乙烯纤维膜中的添加量为0. 05-0. 5wt %。
[0023] 所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
[0024] 所述的受阻胺类光稳定剂包括市售的光稳定剂622、光稳定剂770、光稳定剂944、 光稳定剂783、光稳定剂791、光稳定剂3853、光稳定剂292或光稳定剂123中的一种。
[0025] 所述的聚苯乙烯的重均分子量为50000-200000。
[0026] -种用于改善PC/ABS合金材料耐候性的纤维膜的制备方法，该方法具体包括以 下步骤：
[0027] (1)将光稳定剂加入到聚苯乙烯溶液中共混搅拌制成共混溶液或将光稳定剂与聚 苯乙烯共混熔融制成熔体；
[0028] (2)将步骤⑴制得的共混溶液或熔体填装到注射器中，再以0. 5-100mL/h的恒定 喂料速度推动共混溶液或熔体向前挤出，在注射器尖端施加高压静电，以PC/ABS合金材料 毛坯件作为接收器，进行静电纺丝，使得被挤出的共混溶液或熔体形成泰勒锥形电纺射流， 电纺射流经飞行拉伸，沉积在PC/ABS合金材料毛坯件的表面上，形成纤维膜；
[0029] (3)待步骤⑵中的纤维膜厚度达到10 μ m以上时，更换下一个PC/ABS合金材料 毛坯件即可。
[0030] 步骤（1)所述的聚苯乙烯溶液中聚苯乙烯的质量含量为1-50%，并且所述的聚苯 乙烯溶液的溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、乙苯、乙酸乙酯或环己烷中的一种或多种。
[0031] 优选的，所述的聚苯乙烯溶液中聚苯乙烯的质量含量为5-35%。
[0032] 优选的，所述的聚苯乙烯溶液的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯或甲苯与乙 苯按质量比为1:1的混合溶剂中的一种。
[0033] 在实际操作过程中，聚苯乙烯溶液的浓度可根据实际工艺条件来调控。
[0034] 步骤（2)所述的静电纺丝的条件为：控制静电电压为0. 5-100kV，注射器尖端到 PC/ABS合金材料毛坯件的接收距离为1-lOOcm，注射器前段直径为0· l-2mm，环境温度为 0-100°C，环境相对湿度为0-95 %。
[0035] 优选的，步骤（2)所述的静电纺丝的条件为：控制静电电压为5-70kV，注射器尖端 到PC/ABS合金材料毛坯件的接收距离为3-50cm，注射器前段直径为0. l-2mm，环境温度为 20-70 °C，环境相对湿度为50-80 %。
[0036] 静电纺丝的参数可根据PC/ABS合金材料毛坯件的实际形貌进行调整。
[0037] 所述的PC/ABS合金材料毛坯件前方设有可往复移动的纤维吸引机构，该纤维吸 引机构吸引电纺射流沉积在PC/ABS合金材料毛坯件的表面上。
[0038] 所述的纤维吸引机构为金属丝网或金属线。
[0039] 在实际应用时，所述的纤维吸引机构为一个与PC/ABS合金材料毛坯件表面相匹 配的金属线制成的网格壳体，可以通过伺服电机来控制其进行有规则的往复移动，其能吸 引电纺射流沉积在后方的PC/ABS合金材料毛坯件的表面上。
[0040] 其中，所述的金属丝网优选铜丝网或铝丝网中的一种，所述的金属线优选铜线。
[0041] 本发明的制备方法中还包括溶剂脱除工艺，其主要是为降低电镀件的挥发性有机 化合物（VOC)，具体操作为：对纺丝件在50-1KTC下进行烘烤使溶剂挥发，电镀前，在清洗 环节中采用酒精及水对溶剂进行进一步的萃取脱除。
[0042] 本发明中，所述的纤维吸引机构主要用于加强对电纺射流的牵引性，并通过来回 往复的运动，吸引电纺射流沉积到PC/ABS合金材料毛坯件上，每次换上新的PC/ABS合金材 料毛坯件进行电纺造孔时，一并更换纤维吸引机构。
[0043] 本发明中，对于PC/AB