本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料及其制备方法。
背景技术：
双色注塑成型主要以双色成型机两只料管配合两套模具按先后次序经两次成型获得制品。得益于双色注塑产品具有多样化的设计优势，已经广泛应用到了电子产品、电动工具、医疗产品、家电、玩具等几乎所有的塑胶领域。
双色注塑可以实现局部电镀的效果，可以使用两种材料，比如一种是不能电镀的PC，一种是能电镀的电镀级ABS，将两种材料先后注入模具中，成型后再进行电镀。通常，双色电镀中非电镀部分塑料常选择PC，但由于PC本身流动性较差，注塑后的制件内应力集中，在使用过程中常常受到环境影响发生应力开裂现象。同时，PC本身具有缺口及厚度敏感性，对于厚薄不一、卡角较多的制件，使用时常常发生断裂问题，大大影响了其应用。
PC/ABS结合了PC及ABS材料的优点，弥补了两者的缺点，不仅具有良好的成型性，同时克服了缺口及厚度敏感性，广泛应用在汽车、电子等领域中。PC/ABS合金材料本身具有可电镀性，其优点保证其在双色注塑中具有良好的表现。
技术实现要素：
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适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料。
本发明的另一目的在于提供所述适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料，包括以下组分及重量份含量：PC树脂40～65份、高胶粉母粒25～45份、SAN树脂10～25份、抗氧剂0.1～1份以及润滑剂0.1～1份；
其中，所述的高胶粉母粒包括以下组分及重量份含量：PC树脂30～50份、ABS高胶粉30～50份、相容剂10～30份、引发剂0.1～0.5份、抗氧剂0.1～1份及润滑剂0.1～1份。
所述的PC树脂的重均相对分子量为15000～30000，玻璃化转变温度为140～150℃。
所述的ABS高胶粉的重均相对分子量为100000～500000，其中，丁二烯橡胶的质量百分含量为40～60％，并且丁二烯橡胶的数均粒径为0.2～1.0μm。
所述的SAN树脂为重均相对分子量为150000～400000的苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物。
所述的相容剂包括丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(即AS-R-MAH)、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(即SAG)或聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐中的一种或多种。
其中，所述的丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐中，马来酸酐的质量百分含量为2-12％。
所述的丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中，甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量百分含量为1-8％。
所述的引发剂包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯或赖氨酸二异氰酸酯中的一种。
所述的抗氧剂包括抗氧剂245、抗氧剂1076或抗氧剂168中的一种或多种。
所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯或乙撑双硬酯酰胺中的一种或多种。
一种适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)按以下组分及重量份进行备料：
PC树脂30～50份、ABS高胶粉30～50份、相容剂10～30份、引发剂0.1～0.5份、抗氧剂0.1～1份及润滑剂0.1～1份；
(2)按重量份将PC树脂、ABS高胶粉、相容剂、引发剂、抗氧剂及润滑剂加入混合搅拌机中进行混合，再由挤出机的主喂料口喂入，共混造粒，制得高胶粉母粒；
(3)按以下组分及重量份进行备料：
PC树脂40～65份、高胶粉母粒25～45份、SAN树脂10～25份、抗氧剂0.1～1份以及润滑剂0.1～1份；
(4)按重量份将PC树脂、高胶粉母粒、SAN树脂、抗氧剂及润滑剂加入混合搅拌机中进行混合，再由挤出机的主喂料口喂入，共混造粒，制得所述的适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料。
步骤(2)中所述的挤出机的螺杆直径为58mm，长径比为60，机筒温度为220～270℃，螺杆转速为300～600rpm；
步骤(4)中所述的挤出机的螺杆直径为35mm，长径比为32，机筒温度为220～270℃，螺杆转速为300～600rpm。
本发明的设计思路是利用反应挤出的方法，通过长径比大的挤出机和螺杆组合获得强剪切，制备了橡胶表面包覆PC的高胶粉母粒。利用PC的耐酸性以及疏水性，在电镀时保证橡胶相免于被粗化液刻蚀，获得了适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料。
与现有技术相比，本发明适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料体系中，引发剂可在短时间内产生自由基，促使高胶粉表面接枝的SAN及相容剂中的SAN组分发生交联接枝反应。通过PC端羟基与相容剂中活性官能团的反应，在高胶粉表面包覆PC。在此过程中，选用长径比大的挤出机及剪切强的螺杆组合，既为反应挤出提供了足够的停留时间，又提高了反应程度及反应效率，制备了表面包覆PC，核心仍为韧性橡胶的高胶粉母粒。利用PC本身的耐酸性及疏水性，在电镀时保证橡胶相免于被粗化液刻蚀，具有很好的应用前景。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例1-4及对比例1-3中PC选用韩国LG-DOW的PC201-22；高胶粉选用大庆石化的HR2800；SAN树脂选用奇美的PN-117C；相容剂选用上海日之升的SAG-005，GMA含量为5％；引发剂选用二苯基甲烷二异氰酸酯；抗氧剂为Ciba公司的Irganox 1076和Irganox 168，其重量比为1：1；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
对比例1
适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC树脂：100份，抗氧剂1076：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～270℃下熔融挤出，螺杆挤出机直径为35mm，长径比为32，转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
对比例2
适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC树脂：65份，ABS高胶粉：15份，SAN树脂：25份；抗氧剂1076：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～270℃下熔融挤出，螺杆挤出机直径为35mm，长径比为32，转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
对比例3
适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC树脂：65份，高胶粉：15份，SAN树脂：25份；抗氧剂1076：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～270℃下熔融挤出，螺杆挤出机直径为58mm，长径比为60，转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
实施例1
本实施例适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC树脂：35份，ABS高胶粉：40份；相容剂：25份；引发剂：0.1份；抗氧剂1076：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～270℃下熔融挤出，螺杆挤出机直径为35mm，长径比为32，转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，得到高胶粉母粒。
(3)按重量份称取各组分：PC树脂：55份，高胶粉母粒：30份，SAN树脂：15份；抗氧剂1076：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(4)将原材料从喂料口喂入，在200～270℃下熔融挤出，螺杆挤出机直径为35mm，长径比为32，转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，得到非电镀PC/ABS合金材料。
本实施例中，相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐，其中，马来酸酐的质量百分含量为12％。
实施例2
适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC树脂：35份，ABS高胶粉：40份；相容剂：25份；引发剂：0.5份；抗氧剂1076：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～270℃下熔融挤出，螺杆挤出机直径为58mm，长径比为60，转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，得到高胶粉母粒。
(3)按重量份称取各组分：PC树脂：55份，高胶粉母粒：30份，SAN树脂：15份；抗氧剂1076：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(4)将原材料从喂料口喂入，在200～270℃下熔融挤出，螺杆挤出机直径为35mm，长径比为32，转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，得到非电镀PC/ABS合金材料。
本实施例中，相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐，其中，马来酸酐的质量百分含量为10％。
实施例3
本实施例适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC树脂：35份，ABS高胶粉：40份；相容剂：25份；抗氧剂1076：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～270℃下熔融挤出，螺杆挤出机直径为58mm，长径比为60，转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，得到高胶粉母粒。
(3)按重量份称取各组分：PC树脂：60份，高胶粉母粒：25份，SAN树脂：15份；抗氧剂1076：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(4)将原材料从喂料口喂入，在200～270℃下熔融挤出，螺杆挤出机直径为35mm，长径比为32，转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，得到非电镀PC/ABS合金材料。
本实施例中，相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，其中，甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量百分含量为8％。
实施例4
本实施例适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC树脂：30份，ABS高胶粉：50份；相容剂：20份；引发剂：0.5份；抗氧剂1076：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～270℃下熔融挤出，螺杆挤出机直径为58mm，长径比为60，转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，得到高胶粉母粒。
(3)按重量份称取各组分：PC树脂：45份，高胶粉母粒：40份，SAN树脂：15份；抗氧剂1076：0.1份，抗氧剂168：0.1份，润滑剂PETS：0.1份。
(4)将原材料从喂料口喂入，在200～270℃下熔融挤出，螺杆挤出机直径为35mm，长径比为32，转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，得到非电镀PC/ABS合金材料。
本实施例中，相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，其中，甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量百分含量为6％。
将以上对比例及实施例所制备的适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料注塑成尺寸为80×10×4mm的标准样条，按照ISO178标准进行常温缺口冲击试验。注塑成尺寸为140×90×3mm的色板进行进行电镀试验，观察色板表面是否有金属镀层，评估材料的可电镀性。其结果如表1所示。
表1
由上表可知，在长径比大的挤出机及剪切强的螺杆组合作用下，引发剂的加入促使高胶粉表面接枝的SAN及相容剂中的SAN组分发生交联接枝反应。利用PC与GMA反应在高胶粉表面包覆了一层疏水耐酸的PC，同时保持内部丁二烯橡胶不受影响，确保材料的高韧性。该材料在电镀时橡胶相免于被粗化液刻蚀，获得了适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料。
实施例5
本实施例适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料，包括以下组分及重量份含量：PC树脂40份、高胶粉母粒25份、SAN树脂10份、抗氧剂0.1份以及润滑剂0.1份；
其中，高胶粉母粒包括以下组分及重量份含量：PC树脂30份、ABS高胶粉30份、相容剂10份、引发剂0.1份、抗氧剂0.1份及润滑剂0.1份。
本实施例中，PC树脂的重均相对分子量为15000～30000，玻璃化转变温度为140～150℃。ABS高胶粉的重均相对分子量为100000～500000，其中，丁二烯橡胶的质量百分含量为40～60％，并且丁二烯橡胶的数均粒径为0.2～1.0μm。SAN树脂为重均相对分子量为150000～400000的苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物。
相容剂为聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐，马来酸酐的质量百分含量为2％；引发剂为二苯基甲烷二异氰酸酯，抗氧剂为抗氧剂245，润滑剂为乙撑双硬酯酰胺。
适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按以下组分及重量份进行备料：
PC树脂30份、ABS高胶粉30份、相容剂10份、引发剂0.1份、抗氧剂0.1份及润滑剂0.1份；
(2)按重量份将PC树脂、ABS高胶粉、相容剂、引发剂、抗氧剂及润滑剂加入混合搅拌机中进行混合，再由挤出机的主喂料口喂入，共混造粒，制得高胶粉母粒；
(3)按以下组分及重量份进行备料：
PC树脂40份、高胶粉母粒25份、SAN树脂10份、抗氧剂0.1份以及润滑剂0.1份；
(4)按重量份将PC树脂、高胶粉母粒、SAN树脂、抗氧剂及润滑剂加入混合搅拌机中进行混合，再由挤出机的主喂料口喂入，共混造粒，制得所述的适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料。
步骤(2)中，挤出机的螺杆直径为58mm，长径比为60，机筒温度为220℃，螺杆转速为300rpm；步骤(4)中，挤出机的螺杆直径为35mm，长径比为32，机筒温度为220℃，螺杆转速为300rpm。
实施例6
本实施例适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料，包括以下组分及重量份含量：PC树脂65份、高胶粉母粒45份、SAN树脂25份、抗氧剂1份以及润滑剂1份；
其中，高胶粉母粒包括以下组分及重量份含量：PC树脂50份、ABS高胶粉50份、相容剂30份、引发剂0.5份、抗氧剂1份及润滑剂1份。
本实施例中，PC树脂的重均相对分子量为15000～30000，玻璃化转变温度为140～150℃。ABS高胶粉的重均相对分子量为100000～500000，其中，丁二烯橡胶的质量百分含量为40～60％，并且丁二烯橡胶的数均粒径为0.2～1.0μm。SAN树脂为重均相对分子量为150000～400000的苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物。
相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量百分含量为1％；引发剂为1,6-己二异氰酸酯，抗氧剂为抗氧剂1076，润滑剂由硅酮粉与季戊四醇酯按质量比为1:1混合而成。
适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按以下组分及重量份进行备料：
PC树脂50份、ABS高胶粉50份、相容剂30份、引发剂0.5份、抗氧剂1份及润滑剂1份；
(2)按重量份将PC树脂、ABS高胶粉、相容剂、引发剂、抗氧剂及润滑剂加入混合搅拌机中进行混合，再由挤出机的主喂料口喂入，共混造粒，制得高胶粉母粒；
(3)按以下组分及重量份进行备料：
PC树脂65份、高胶粉母粒45份、SAN树脂25份、抗氧剂1份以及润滑剂1份；
(4)按重量份将PC树脂、高胶粉母粒、SAN树脂、抗氧剂及润滑剂加入混合搅拌机中进行混合，再由挤出机的主喂料口喂入，共混造粒，制得所述的适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料。
步骤(2)中，挤出机的螺杆直径为58mm，长径比为60，机筒温度为270℃，螺杆转速为600rpm；步骤(4)中，挤出机的螺杆直径为35mm，长径比为32，机筒温度为270℃，螺杆转速为600rpm。
实施例7
本实施例适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料，包括以下组分及重量份含量：PC树脂50份、高胶粉母粒32份、SAN树脂16份、抗氧剂0.8份以及润滑剂0.6份；
其中，高胶粉母粒包括以下组分及重量份含量：PC树脂42份、ABS高胶粉40份、相容剂20份、引发剂0.3份、抗氧剂0.4份及润滑剂0.6份。
本实施例中，PC树脂的重均相对分子量为15000～30000，玻璃化转变温度为140～150℃。ABS高胶粉的重均相对分子量为100000～500000，其中，丁二烯橡胶的质量百分含量为40～60％，并且丁二烯橡胶的数均粒径为0.2～1.0μm。SAN树脂为重均相对分子量为150000～400000的苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物。
相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐，马来酸酐的质量百分含量为6％；引发剂为赖氨酸二异氰酸酯，抗氧剂为抗氧剂168，润滑剂由乙撑双硬酯酰胺与季戊四醇酯按质量比为2:1混合而成。
适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按以下组分及重量份进行备料：
PC树脂42份、ABS高胶粉40份、相容剂20份、引发剂0.3份、抗氧剂0.4份及润滑剂0.6份；
(2)按重量份将PC树脂、ABS高胶粉、相容剂、引发剂、抗氧剂及润滑剂加入混合搅拌机中进行混合，再由挤出机的主喂料口喂入，共混造粒，制得高胶粉母粒；
(3)按以下组分及重量份进行备料：
PC树脂50份、高胶粉母粒32份、SAN树脂16份、抗氧剂0.8份以及润滑剂0.6份；
(4)按重量份将PC树脂、高胶粉母粒、SAN树脂、抗氧剂及润滑剂加入混合搅拌机中进行混合，再由挤出机的主喂料口喂入，共混造粒，制得所述的适用于双色注塑的非电镀PC/ABS合金材料。
步骤(2)中，挤出机的螺杆直径为58mm，长径比为60，机筒温度为250℃，螺杆转速为500rpm；步骤(4)中，挤出机的螺杆直径为35mm，长径比为32，机筒温度为245℃，螺杆转速为400rpm。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。