一种改性增强型AS/COC复合材料、制备方法及其应用与流程

本发明涉及空调，特别涉及一种改性增强型as/coc复合材料、制备方法及其应用。

背景技术：

1、丙烯腈-苯乙烯共聚物(as)，是一种透明的热塑性高分子化合物，通常应用于制造家庭日常用品外壳包括家庭电器产品、器械附件、汽车零部件、建材等。其中，以as为主要基材，混入玻璃纤维(gf)增强其机械性能得到的as-gf20材料具有高刚性、高耐热、高强度的特点，因而广泛应用于空调的制造，特别是空调风叶部件的生产。

2、但由于处于节能降耗以及空调降噪的考虑，目前大部分空调厂都提出了对轻量化空调风叶的需求，聚丙烯又叫做pp作为最轻的塑料之一，被认为是替代玻纤增强as风叶的理想轻质材料之一。但由于pp具有以下几个致命缺点：

3、1、作为结晶性材料，收缩率比as大，所以无法在原有的as模具中直接生产并满足制件尺寸要求；

4、2、pp后收缩严重，导致风叶后期跳动大；

5、3、pp抗高温蠕变能力差，高速运转后，易产生变形；

6、4、pp基体强度较低，玻纤增强后，拉伸强度，弯曲强度明显低于玻纤增强as；

7、5、轻量化pp加玻纤材料硬度较低，不耐磨，制作风叶时需要在轴孔位置增加铝芯改善风叶运转时对轴孔的磨损。

8、因此，有必要选用一种轻量化空调风叶用材料，解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种可以替代pp材料的改性增强型as/coc复合材料，具有较高的耐温性能和抗蠕变性能，收缩率以及整体力学性能与玻纤增强as接近，但密度低于玻纤增强as，实现空调风叶轻量化的需求。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种改性增强型as/coc复合材料，按重量百分比计，包括以下组分：

3、丙烯腈-苯乙烯共聚物11.2％～43.2％；

4、环状聚烯烃28.8％～63％；

5、相容增韧剂2％～5％；

6、复合相容剂0.4％～1％；

7、玻璃纤维19％～22％。

8、本发明所选用的环状聚烯烃(coc)材料属于非结晶性材料，收缩率与as接近，能有效解决pp材料无法适用as风叶模具的问题；而环状聚烯烃的环状结构使得分子链之间空间位阻较大，使其具有较高的耐温性能和抗蠕变性能；另外环状聚烯烃密度比as低5％以上，经过合金技术，提升了整体力学性能的同时，满足材料轻量化的需求。而as/coc合金的基础性能仍无法满足空调风叶的物性要求，因此需要进行玻纤增强改性，由于as组分含极性基团，而coc不含极性基团，因此as/coc合金和玻纤的相容性差异较大。本发明采用复合相容剂，可以确保as以及coc都能通过相容剂的作用与玻纤取得较好的结合力，同时兼顾了两种树脂组分与玻纤的相容性。使得最终产物改性增强型as/coc复合材料(即玻纤增强as/coc材料)力学性能与常规asg20风叶材料接近，但密度相比常规asg20风叶材料低3％，热变形温度高于asg20的10℃以上，相比传统添加耐热剂或者加入聚碳酸酯提升热变形的方式成本更低。

9、进一步地，所述相容增韧剂为ps-co-pe相容剂。本发明所采用的相容剂ps-co-pe中的-ps和-pe能够分别与as和coc形成较强的结合，使得as和coc两种相容性较差的基体得到较好的相容性，从而使得as/coc合金既拥有as高强度高刚性的特点，又拥有coc耐高温、低密度的特性。

10、进一步地，所述ps-co-pe相容剂中的ps和pe摩尔比为2:1～4:1。

11、进一步地，所述复合相容剂包括1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。复合相容剂中的1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷经过水解生成四羟基结构与玻纤表面的硅氧基团形成氢键，四乙烯基与coc形成较强的结合；复合相容剂中的n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷经过水解生成三羟基结构，与玻纤表面的硅氧基团形成氢键，而硅烷偶联剂的另一端氨乙基和氨丙基则与as基体中的氰基形成氢键。使得as/coc合金中的as以及coc都能通过复合相容剂的作用与玻纤取得较好的结合力。

12、进一步地，基于所述改性增强型as/coc复合材料的总重量，所述的1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷的重量百分含量为0.2％～0.5％。

13、进一步地，基于所述改性增强型as/coc复合材料的总重量，所述的n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的重量百分含量为0.2％～0.5％。

14、进一步地，一种改性增强型as/coc复合材料，按重量百分比计，包括以下组分：

15、丙烯腈-苯乙烯共聚物33.5％～43.2％；

16、环状聚烯烃30％～43％；

17、相容增韧剂2％～3％；

18、复合相容剂0.4％～1％；

19、玻璃纤维19％～20％。

20、第二方面，本发明提供了一种制备改性增强型as/coc复合材料的方法，包括以下步骤：

21、1)按制备比例，将丙烯腈-苯乙烯共聚物、环状聚烯烃、相容增韧剂混合均匀；

22、2)将步骤1中混合后的物料投入双螺杆挤出机中进行共混挤出造粒，得到as/coc合金；

23、3)在步骤2中的as/coc合金中按制备比例添加复合相容剂并混合均匀；

24、4)将步骤3中混合后的物料投入双螺杆挤出机中，添加玻璃纤维，共混挤出造粒，得到玻纤增强as/coc合金，即改性增强型as/coc复合材料。

25、进一步地，按上述制备方法，所述步骤2中挤出机各段温度为：第一段175～195℃，第二段185～205℃，第三段215～235℃，第四段235～255℃，第五段245～265℃，第六段245～265℃，第七段245～265℃，第八段245～265℃，第九段250～270℃，机头温度为250～270℃；主机转速为290～310rpm；所述步骤4中挤出机各段温度为：第一段175～195℃，第二段195～215℃，第三段215～235℃，第四段215～235℃，第五段215～235℃，第六段215～235℃，第七段235～255℃，第八段235～255℃，第九段240～260℃，机头温度为240～260℃；主机转速为390～410rpm。

26、本发明所制备的新型轻量化as/coc-gf20空调风叶材料，相比轻量化ppg30材料，大大提升了力学性能，使得整体力学性能接近常规asg20风叶材料，在满足空调风叶材料基础性能的同时，降低了材料密度，同时满足了空调风叶轻量化需求。

27、本发明第三方面还提供改性增强型as/coc复合材料在制备风叶中的应用。

技术特征：

1.一种改性增强型as/coc复合材料，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：

2.如权利要求1所述的一种改性增强型as/coc复合材料，其特征在于，所述相容增韧剂为ps-co-pe相容剂。

3.如权利要求2所述的一种改性增强型as/coc复合材料，其特征在于，所述ps-co-pe相容剂中的ps和pe摩尔比为(2:1～4:1)。

4.如权利要求1所述的一种改性增强型as/coc复合材料，其特征在于，所述复合相容剂包括1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

5.如权利要求4所述的一种改性增强型as/coc复合材料，其特征在于，基于所述改性增强型as/coc复合材料的总重量，所述的1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷的重量百分含量为0.2％～0.5％。

6.如权利要求4所述的一种改性增强型as/coc复合材料，其特征在于，基于所述改性增强型as/coc复合材料的总重量，所述的n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的重量百分含量为0.2％～0.5％。

7.如权利要求1所述的一种改性增强型as/coc复合材料，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：

8.一种制备如权利要求1-7任意一项所述的改性增强型as/coc复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.一种如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中挤出机各段温度为：第一段175～195℃，第二段185～205℃，第三段215～235℃，第四段235～255℃，第五段245～265℃，第六段245～265℃，第七段245～265℃，第八段245～265℃，第九段250～270℃，机头温度为250～270℃；主机转速为290～310rpm；所述步骤4中挤出机各段温度为：第一段175～195℃，第二段195～215℃，第三段215～235℃，第四段215～235℃，第五段215～235℃，第六段215～235℃，第七段235～255℃，第八段235～255℃，第九段240～260℃，机头温度为240～260℃；主机转速为390～410rpm。

10.一种如权利要求1-7任一项所述的改性增强型as/coc复合材料在制备风叶中的应用。

技术总结
本发明公开了一种改性增强型AS/COC复合材料、制备方法及其应用。该改性增强型AS/COC复合材料按重量百分比计，包括以下组分：丙烯腈‑苯乙烯共聚物11.2％～43.2％、环状聚烯烃28.8％～63％、相容增韧剂2％～5％、复合相容剂0.4％～1％、玻璃纤维19％～22％。本发明提供的复合材料采用AS和COC材料制得，既拥有AS高强度高刚性的特点，又具有COC耐高温、低密度的特性。经过玻纤增强改性后，在满足空调风叶对强度、热变性能的要求的同时，又满足了轻量化需求。

技术研发人员：杜发钊,具嘉峻,贺衍华,胡天赐
受保护的技术使用者：广东顺威赛特工程塑料开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27