本发明属于改性树脂技术领域，涉及一种高耐候PC/ABS合金材料及其制备方法。
背景技术：
聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)具有优异的耐冲击性、耐热性、良好的尺寸稳定性、电绝缘性等性能，能够在较宽的温度范围内使用，且透光率可达90％，目前已广泛应用于电子、电气、机械、汽车、航空航天、建筑、办公及家庭用品等领域。但其分子刚性及空间位阻较大，熔融温度较高(270-320℃)，导致其加工困难，难以制成大型薄壁制品，而且制品中残余应力较大，易发生应力开裂。ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)具有良好的加工性能和力学性能，将其与PC共混制备而成的PC/ABS合金材料，是一种加工性能优异的塑料合金，其性能和价格介于PC与ABS之间，与PC相比具有熔体粘度低、加工性好、耐应力开裂性能优异等特点，拓宽了PC的应用范围。
在实际应用过程中，高分子材料在热、光或氧的作用下，高分子材料分子中的化学键会发生断裂，生成活泼的自由基和氢过氧化物。其中，氢过氧化物会发生分解反应，生成烃氧自由基和羟基自由基。这些自由基可以引发一系列自由基链式反应，导致有机化合物的结构和性质发生根本变化。例如，由PC/ABS合金材料制成的汽车内外饰件在有光线照射的场合中，ABS中的聚丁二烯所具有的不饱和双键及PC中的酯键，容易受到日光中的紫外线照射而发生断裂，从而导致材料发黄、力学性能下降等问题，极大限制了PC/ABS合金材料的应用。
目前，提高PC/ABS合金材料耐候性能的方式主要是通过添加各种光稳定剂、紫外线屏蔽剂来实现。但是只添加光稳定剂或紫外线屏蔽剂，仍然无法很好地满足对PC/ABS合金材料耐候性的实际要求。尤其是经常应用在耐候性要求较高的场合中的PC/ABS合金材料，如阳光可直接照射的汽车内饰部分，已无法满足汽车主机厂的要求。因此有必要开发出一种高耐候性PC/ABS合金材料。
申请公布号为CN102417704A的中国发明专利公开了一种耐候阻燃聚碳酸酯组合物，该技术在聚碳酸酯树脂中，添加羟苯基三嗪类紫外线吸收剂，获得了较好的耐候性。但是在黑色或灰色等深色产品中，紫外线吸收剂的作用会下降，单纯添加紫外线吸收剂对耐候性的提升作用十分有限。公开号为CN1209446的中国专利涉及一种含有哌嗪酮或哌嗪二酮系受阻胺类光稳定剂(HALS)，使PC具有一定的光稳定性，进而减轻泛黄或其他形式的光诱导降解。但是HALS具有碱性，会促使PC降解，进而导致PC/ABS合金材料的力学性能急剧下降。
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高耐候PC/ABS合金材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高耐候PC/ABS合金材料，该合金材料包括以下组分及重量份含量：PC树脂50-80份、ABS树脂18-48份、光交联剂2-8份、耐候剂0.2-1份、抗氧剂0.1-1份以及润滑剂0.1-1份。
作为优选的技术方案，该合金材料包括以下组分及重量份含量：PC树脂55-75份、ABS树脂25-40份、光交联剂3-7份、耐候剂0.3-0.8份、抗氧剂0.2-0.8份以及润滑剂0.2-0.8份。
进一步地，所述的PC树脂为芳香族聚碳酸酯，并且所述的PC树脂的摩尔质量为18000-30000g/mol。
作为优选的技术方案，所述的PC树脂的玻璃化转变温度为150-180℃。
作为优选的技术方案，所述的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯。双酚A型聚碳酸酯又称为2,2-双(4’-羟基苯基)丙烷聚碳酸酯，英文名bisphenol-Atypepo1ycarbonate，是分子主链含双酚A酯结构的聚碳酸酯，摩尔质量为18000-30000g/mol。
进一步地，所述的ABS树脂的摩尔质量为100000-180000g/mol，并且所述的ABS树脂中，丁二烯、丙烯腈与苯乙烯的质量比为10-55:15-32:30-70。确保高分子组分之间的相容性以及橡胶表观体积分数。
进一步地，所述的光交联剂的分子链中含有至少两个光活性基团。光活性基团能够通过吸收特定波长的光线产生活性基团反应，只有含有至少两个光活性基团的光交联剂才具有修复聚合物基体高分子链等作用。
作为优选的技术方案，所述的光交联剂包括三聚异氰酸三烯丙酯(TAIC)、2,2',5,5'-四甲酸丙烯酸(2-羟基)丙二酯苯甲酸对环己二酯或4,4'-二叠氮二苯乙烯-2,2'-二磺酸钠中的一种或更多种。
其中，三聚异氰酸三烯丙酯的化学结构式如下：
进一步地，所述的耐候剂包括苯并三唑类耐候剂或二苯甲酮类耐候剂中的一种或两种。相比于其他耐候剂，苯并三唑类耐候剂或二苯甲酮类耐候剂为紫外线吸收型光稳定剂，能够吸收特定范围波长的光线，所以可以与光交联剂形成很好地协效作用。
进一步地，所述的抗氧剂包括四[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更多种。
进一步地，所述的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更多种。
一种高耐候PC/ABS合金材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将PC树脂、ABS树脂、光交联剂、耐候剂、抗氧剂及润滑剂混合均匀，得到混合物；
2)将混合物置于双螺杆挤出机中进行共混造粒。
作为优选的技术方案，步骤1)中，混合过程在混合搅拌机中进行。
进一步地，步骤2)中，所述的双螺杆挤出机的温度为250-320℃，转速为300-1000r/min。
作为优选的技术方案，步骤2)中，所述的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。
本发明通过在PC/ABS合金材料中添加耐候剂和光交联剂，当材料受到光线尤其是紫外光照射时，一部分能量由耐候剂吸收，而耐候剂未吸收的能量由光交联剂优先吸收，以减少光线对分子链的损坏，并修复已经被热或光线破坏的聚碳酸酯分子链，从而明显提高聚合物的耐候性能以及光照后PC/ABS合金材料的韧性。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)通过耐候剂和光交联剂的配合，能够大大提高PC/ABS合金材料的耐候性能，且经光线照射后，PC/ABS合金材料的韧性会明显提高，可应用在阳光直射等耐候性要求较高的场合；
2)制备方法简单，便于实现工业化批量生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，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。
实施例1：
高耐候PC/ABS合金材料的制备过程如下：
1)按以下组分及重量份含量备料：
2)将PC树脂、ABS树脂、光交联剂、耐候剂、抗氧剂和润滑剂混合，得到混合物；
3)将混合物置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得到高耐候PC/ABS合金材料。
其中，挤出机设置温度为260℃，螺杆转速为600rpm；PC树脂的摩尔质量为24000g/mol，玻璃化转变温度为150℃；ABS树脂的摩尔质量为100000g/mol，其中丁二烯的重量百分含量为55％，丙烯腈的重量百分含量为15％，苯乙烯的重量百分含量为30％；光交联剂为三聚异氰酸三烯丙酯；抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；润滑剂为0.2重量份液体石蜡和0.3重量份固体石蜡的混合物。
实施例2：
高耐候PC/ABS合金材料的制备过程如下：
1)按以下组分及重量份含量备料：
2)将PC树脂、ABS树脂、光交联剂、耐候剂、抗氧剂和润滑剂混合，得到混合物；
3)将混合物置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得到高耐候PC/ABS合金材料。
其中，挤出机设置温度为260℃，螺杆转速为600rpm；PC树脂的摩尔质量为24000g/mol，玻璃化转变温度为150℃；ABS树脂的摩尔质量为100000g/mol，其中丁二烯的重量百分含量为55％，丙烯腈的重量百分含量为15％，苯乙烯的重量百分含量为30％；光交联剂为三聚异氰酸三烯丙酯；抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；润滑剂为0.2重量份液体石蜡和0.3重量份固体石蜡的混合物。
实施例3：
高耐候PC/ABS合金材料的制备过程如下：
1)按以下组分及重量份含量备料：
2)将PC树脂、ABS树脂、光交联剂、耐候剂、抗氧剂和润滑剂混合，得到混合物；
3)将混合物置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得到高耐候PC/ABS合金材料。
其中，挤出机设置温度为260℃，螺杆转速为600rpm；PC树脂的摩尔质量为24000g/mol，玻璃化转变温度为150℃；ABS树脂的摩尔质量为100000g/mol，其中丁二烯的重量百分含量为55％，丙烯腈的重量百分含量为15％，苯乙烯的重量百分含量为30％；光交联剂为三聚异氰酸三烯丙酯；抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；润滑剂为0.2重量份液体石蜡和0.3重量份固体石蜡的混合物。
对比例1：
PC/ABS合金材料的制备过程如下：
1)按以下组分及重量份含量备料：
2)将PC树脂、ABS树脂、耐候剂、抗氧剂和润滑剂混合，得到混合物；
3)将混合物置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得到PC/ABS合金材料。
其中，挤出机设置温度为260℃，螺杆转速为600rpm；PC树脂的摩尔质量为24000g/mol，玻璃化转变温度为150℃；ABS树脂的摩尔质量为100000g/mol，其中丁二烯的重量百分含量为55％，丙烯腈的重量百分含量为15％，苯乙烯的重量百分含量为30％；抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；润滑剂为0.2重量份液体石蜡和0.3重量份固体石蜡的混合物。
对比例2：
PC/ABS合金材料的制备过程如下：
1)按以下组分及重量份含量备料：
2)将PC树脂、ABS树脂、耐候剂、抗氧剂和润滑剂混合，得到混合物；
3)将混合物置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得到PC/ABS合金材料。
其中，挤出机设置温度为260℃，螺杆转速为600rpm；PC树脂的摩尔质量为24000g/mol，玻璃化转变温度为150℃；ABS树脂的摩尔质量为100000g/mol，其中丁二烯的重量百分含量为55％，丙烯腈的重量百分含量为15％，苯乙烯的重量百分含量为30％；抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；润滑剂为0.2重量份液体石蜡和0.3重量份固体石蜡的混合物。
对实施例1-3中制备得到的高耐候PC/ABS合金材料以及对比例1-2中制备得到的PC/ABS合金材料进行性能测试，结果如下表所示：
其中，耐候性能色差测试为本色料按照SAE 2412标准测试，进行耐候实验后的材料韧性测试按照IZOD冲击强度(ASTM D256)测试。
由上表中实验结果可以看出，实施例1-3中制备得到的高耐候PC/ABS合金材料的耐候性能较对比例1-2中制备得到的PC/ABS合金材料有了明显提高，而且其韧性较耐候实验前也有所提高。
实施例4：
一种高耐候PC/ABS合金材料，该合金材料包括以下组分及重量份含量：PC树脂50份、ABS树脂48份、光交联剂2份、耐候剂1份、抗氧剂0.1份以及润滑剂1份。
其中，PC树脂为芳香族聚碳酸酯，并且PC树脂的摩尔质量为18000-30000g/mol；ABS树脂的摩尔质量为100000-120000g/mol，并且ABS树脂中，丁二烯、丙烯腈与苯乙烯的质量比为50:19:42；光交联剂的分子链中含有两个光活性基团；耐候剂为二苯甲酮类耐候剂；抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；润滑剂为N,N-乙撑双硬脂酸酰胺。
该高耐候PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
1)将PC树脂、ABS树脂、光交联剂、耐候剂、抗氧剂及润滑剂混合均匀，得到混合物；
2)将混合物置于双螺杆挤出机中进行共混造粒。
步骤2)中，双螺杆挤出机的温度为250℃，转速为1000r/min。
实施例5：
一种高耐候PC/ABS合金材料，该合金材料包括以下组分及重量份含量：PC树脂80份、ABS树脂18份、光交联剂8份、耐候剂0.2份、抗氧剂1份以及润滑剂0.1份。
其中，PC树脂为芳香族聚碳酸酯，并且PC树脂的摩尔质量为18000-30000g/mol；ABS树脂的摩尔质量为110000-150000g/mol，并且ABS树脂中，丁二烯、丙烯腈与苯乙烯的质量比为17:30:55；光交联剂的分子链中含有三个光活性基团；耐候剂为苯并三唑类耐候剂；抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]；润滑剂为硅烷聚合物。
该高耐候PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
1)将PC树脂、ABS树脂、光交联剂、耐候剂、抗氧剂及润滑剂混合均匀，得到混合物；
2)将混合物置于双螺杆挤出机中进行共混造粒。
步骤2)中，双螺杆挤出机的温度为320℃，转速为300r/min。
实施例6：
一种高耐候PC/ABS合金材料，该合金材料包括以下组分及重量份含量：PC树脂55份、ABS树脂40份、光交联剂3份、耐候剂0.8份、抗氧剂0.2份以及润滑剂0.8份。
其中，PC树脂为芳香族聚碳酸酯，并且PC树脂的摩尔质量为23000-30000g/mol；ABS树脂的摩尔质量为140000-180000g/mol，并且ABS树脂中，丁二烯、丙烯腈与苯乙烯的质量比为21:17:43；光交联剂的分子链中含有四个光活性基团；耐候剂包括苯并三唑类耐候剂和二苯甲酮类耐候剂；抗氧剂包括双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；润滑剂包括甲撑双硬脂酸酰胺和N,N-乙撑双硬脂酸酰胺。
该高耐候PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
1)将PC树脂、ABS树脂、光交联剂、耐候剂、抗氧剂及润滑剂混合均匀，得到混合物；
2)将混合物置于双螺杆挤出机中进行共混造粒。
步骤2)中，双螺杆挤出机的温度为270℃，转速为800r/min。
实施例7：
一种高耐候PC/ABS合金材料，该合金材料包括以下组分及重量份含量：PC树脂75份、ABS树脂25份、光交联剂7份、耐候剂0.3份、抗氧剂0.8份以及润滑剂0.2份。
其中，PC树脂为芳香族聚碳酸酯，并且PC树脂的摩尔质量为20000-28000g/mol；ABS树脂的摩尔质量为100000-180000g/mol，并且ABS树脂中，丁二烯、丙烯腈与苯乙烯的质量比为55:15:70；光交联剂的分子链中含有五个光活性基团；耐候剂为二苯甲酮类耐候剂；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]和双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；润滑剂包括脂肪酸盐、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙和硬脂酸锌。
该高耐候PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
1)将PC树脂、ABS树脂、光交联剂、耐候剂、抗氧剂及润滑剂混合均匀，得到混合物；
2)将混合物置于双螺杆挤出机中进行共混造粒。
步骤2)中，双螺杆挤出机的温度为290℃，转速为600r/min。
实施例8：
一种高耐候PC/ABS合金材料，该合金材料包括以下组分及重量份含量：PC树脂65份、ABS树脂32份、光交联剂5份、耐候剂0.6份、抗氧剂0.5份以及润滑剂0.5份。
其中，PC树脂为芳香族聚碳酸酯，并且PC树脂的摩尔质量为18000-25000g/mol；ABS树脂的摩尔质量为100000-180000g/mol，并且ABS树脂中，丁二烯、丙烯腈与苯乙烯的质量比为10:32:30；光交联剂的分子链中含有两个光活性基团；耐候剂为苯并三唑类耐候剂；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和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或更多种；润滑剂包括液体石蜡、固体石蜡和硅烷聚合物。
该高耐候PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
1)将PC树脂、ABS树脂、光交联剂、耐候剂、抗氧剂及润滑剂混合均匀，得到混合物；
2)将混合物置于双螺杆挤出机中进行共混造粒。
步骤2)中，双螺杆挤出机的温度为310℃，转速为450r/min。
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。