本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种低密度、高耐热pc/abs合金材料及其制备方法。
背景技术：
pc/abs合金材料是由聚碳酸酯(pc)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)混炼而成的改性塑料。聚碳酸酯(pc)是一种分子链重复单元为碳酸酯型的聚合物，具有冲击强度高、抗蠕变性和尺寸稳定性好、耐热、介电性能优良等优点，也存在加工流动性差、易应力开裂、对缺口敏感、耐化学药品性差等缺点；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(abs树脂)具有良好的韧性、刚性和加工性，但是在其他力学性能等方面有欠缺。pc/abs合金性能可以弥补单组分材料的不足，达到取长补短的效果。
现有技术中，pc/abs合金在通讯电子、家用电器以及汽车行业等领域得到广泛的应用，但是现有的pc/abs合金材料一般采用提高pc含量的方式来达到提高其合金材料的耐热性能，最终塑料制品的重量也相应提高，导致材料不能满足轻量化的要求，而限制了材料的应用及发展。
技术实现要素：
针对现有技术不足，本发明提供一种低密度、高耐热pc/abs合金材料及其制备方法，解决了现有技术中pc/abs合金材料重量大的技术问题。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种低密度、高耐热pc/abs合金材料，所述低密、度、高耐热pc/abs合金材料由以下重量份的原料制成：pc树脂30～40份、abs30～45份、增韧剂5～10份、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物10～20份、sam1～5份、热稳定剂1～3份、抗氧剂0.5～1份、润滑剂0.5～1份、助剂0～3份，其中sam为苯乙烯、丙烯腈和马来酸酐三种单体共聚而成的三元无规共聚物。
优选的，所述pc树脂为重均分子量分布为23000～26000的树脂。
优选的，所述增韧剂位橡胶粒径为150nm～380nm复配的双峰结构mbs增韧剂。
优选的，所述苯乙烯-马来酰亚胺共聚物为苯乙烯-马来酰亚胺直接共聚或苯乙烯-马来酸酐共聚物的酰亚胺化合成物的至少一种。
优选的，所述热稳定剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物、磷酸盐类稳定剂中的至少一种，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸盐、戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
优选的，所述金属盐为氯化铝、硫酸铝、氯化镁、硫酸镁、氯化铁和硫酸铁中的至少一种。
优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1076，硫代酯类抗氧剂为dltp，亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
优选的，所述助剂为紫外线吸收剂、表面光亮剂、光稳定剂、硫代酯类稳定剂、抗静电剂、着色剂中的一种。
所述紫外光吸收剂为苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类和受阻胺类中的一种；所述表面光亮剂为芥酸酰胺类、单硬脂酸甘油酯、油酸酰胺类中的一种；所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂、氧化钛中的一种；所述硫代酯类稳定剂为含硫的立体磷酸酯类稳定剂；所述抗静电剂为十八烷基磺酸盐、十六烷基季铵盐类、乙氧基化烷基胺中的一种；所述着色剂为碳黑、柠檬黄、靛蓝、酞菁绿中的一种。
一种低密度、高耐热pc/abs合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按原料重量份称取原料，加入到高速混料机中，设定高速混料机转速400～600rpm/min，混合2～6min，出料，得到混合物；
s2、将步骤s1制得的混合物投入到双螺杆挤出机料斗，其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为400～550r/min，主喂料15～25hz，真空度为-0.04～-0.08mpa，温度为235～270℃，经挤出造粒，切粒机的转速为700～900rpm，收集粒料即可。
本发明提供一种低密度、高耐热pc/abs合金材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
本发明低密度、高耐热pc/abs合金材料注塑的产品制件具有优异的高耐水解性、高热稳定性，同时具备密度低、耐热高、韧性高等特性，密度比同等耐热性能的pc/abs合金材料降低4％～8％左右，为材料的轻量化发展做出了贡献；
本发明通过苯乙烯-马来酰亚胺共聚物的苯乙烯分子链结构与abs中的苯乙烯存在结构上的一致性，再通过sam的增容作用进一步提高pc/abs合金的界面相容性，使苯乙烯-马来酰亚胺共聚物与pc/abs合金材料存在完美的相容体系，该相容体系不仅能够优化pc/abs的“海-岛”相分布，同时引入马来酰亚胺组分，从微观上填充了pc和abs之间的界面间隙，大大提高了复合材料的耐热性能、抗冲击性能，降低了材料的密度；
本发明低密度、高耐热pc/abs合金材料的热稳定性高，材料中由于热稳定剂的加入以及采用硫代酯类等助剂，材料具有高热稳定性，苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物或者磷酸盐类稳定剂，与pc分子链上的羧基结合进行封端，硫代酯类等助剂吸收降解过程中产生的-oh基团，使环境维持较弱的酸性环境，抑制复合材料的降解，同时含硫基团本身对复合材料的热稳定性有明显提升效果；
本发明低密度、高耐热pc/abs合金材料根据本行业的检测标准，检测其在密度为1.07-1.10g/cm3、维卡软化点温度大于120℃，悬臂梁缺口冲击大于50kj/m2，表明本材料具备密度低，耐热高，韧性好的特性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中，mbs为增韧剂；sam为上海华雯电子生产的sma-800；苯乙烯-马来酰亚胺共聚物为基于苯乙烯与马来酰亚胺直接共聚或苯乙烯-马来酸酐共聚物(sma)的酰亚胺化合成的至少一种，如日本电化学的ms-nb；mbs是橡胶粒径为150nm～380nm复配的双峰结构mbs增韧剂，如dow公司的exl-2691a；
实施例1：
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料由以下重量份的原料制成：
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按原料重量份称取原料，pc树脂30份、abs38份、mbs增韧剂5份、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物20份、sam5份、热稳定剂2份、抗氧剂0.6份、润滑剂0.5份、助剂1份，依次加入到高速混料机中(设定转速500rpm/min)，混合4min，出料，得到混合物；
s2、将步骤s1制得的混合物投入到双螺杆挤出机料斗，其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为500r/min，主喂料20hz，真空度为-0.06mpa，温度为255℃，经挤出造粒，切粒机的转速为800rpm，收集粒料即可。
实施例2：
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料由以下重量份的原料制成：
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按原料重量份称取原料，依次加入到高速混料机中(设定转速500rpm/min)，混合4min，出料，得到混合物；
s2、将步骤s1制得的混合物投入到双螺杆挤出机料斗，其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为500r/min，主喂料20hz，真空度为-0.06mpa，温度为255℃，经挤出造粒，切粒机的转速为800rpm，收集粒料即可。
实施例3：
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料由以下重量份的原料制成：
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按原料重量份称取原料，依次加入到高速混料机中(设定转速500rpm/min)，混合4min，出料，得到混合物；
s2、将步骤s1制得的混合物投入到双螺杆挤出机料斗，其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为500r/min，主喂料20hz，真空度为-0.06mpa，温度为255℃，经挤出造粒，切粒机的转速为800rpm，收集粒料即可。
实施例4：
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料由以下重量份的原料制成：
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按原料重量份称取原料，依次加入到高速混料机中(设定转速500rpm/min)，混合4min，出料，得到混合物；
s2、将步骤s1制得的混合物投入到双螺杆挤出机料斗，其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为500r/min，主喂料20hz，真空度为-0.06mpa，温度为255℃，经挤出造粒，切粒机的转速为800rpm，收集粒料即可。
实施例5：
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料由以下重量份的原料制成：
其中助剂为光稳定剂，且为受阻胺光稳定剂；润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸盐、戊四醇硬脂酸酯混合而成；抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂dltp混合而成；热稳定剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物、磷酸盐类稳定剂混合而成；润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸盐、戊四醇硬脂酸酯混合而成；
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按原料重量份称取原料，依次加入到高速混料机中(设定转速500rpm/min)，混合4min，出料，得到混合物；
s2、将步骤s1制得的混合物投入到双螺杆挤出机料斗，其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为550r/min，主喂料25hz，真空度为-0.08mpa，温度为270℃，经挤出造粒，切粒机的转速为900rpm，收集粒料即可。
实施例6：
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料由以下重量份的原料制成：
本实施例低密度、高耐热pc/abs合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按原料重量份称取原料，依次加入到高速混料机中(设定转速500rpm/min)，混合4min，出料，得到混合物；
s2、将步骤s1制得的混合物投入到双螺杆挤出机料斗，其中双螺杆挤出机选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为40r/min，主喂料15hz，真空度为-0.04mpa，温度为235℃，经挤出造粒，切粒机的转速为700rpm，收集粒料即可。
对比例：
本对比例中的低密度、高耐热pc/abs复合材料(参考耐热性效果相接近)是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
s1、按配比，称取原料pc65份、abs30份、mbs5份、抗氧剂10760.3份、抗氧剂1680.3份、润滑剂0.5份依次称重加入到高速混料机中(设定转速500rpm/min)，混合4min至均匀，出料，得到混合物；
s2、将混合物投入到双螺杆挤出机料斗，选用强剪切的螺杆组合，设定双螺杆挤出机螺杆转速为500r/min，主喂料20hz，真空度为-0.06mpa，温度为255℃，经挤出造粒，切粒机的转速为800rpm。
将上述实施例1-4以及对比例制得的低密度、高耐热pc/abs复合材料主要物性指标根据相关检测标准测试，其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、悬臂梁缺口冲击强度(23℃)、密度、维卡软化温度。其检测标准与检测结果如表1所示：
表1不同材料物性指标测试结果
综上所述，本发明制备的低密度、高耐热pc/abs合金材料在23°c条件悬臂梁缺口冲击强度大于50kj/m2、维卡软化温度大于120°c、密度在1.07-1.10g/cm3，比同等耐热性能的pc/abs合金材料降低4％-8％左右，材料也达到了完美的刚韧平衡状态，满足了当前汽车材料轻量化发展的要求，极具市场应用前景；
本发明制备的低密度、高耐热pc/abs合金材料由于苯乙烯-马来酰亚胺共聚物的加入，从微观上填充了界面间隙，优化pc/abs的“海-岛”相分布，使得材料的抗冲击性能、刚性都比相同pc含量的pc/abs合金大大提高；
本发明制备的低密度、高耐热pc/abs合金材料由于热稳定剂以及硫代酯类等加入，材料耐水解性和热稳定性大大提高。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。