本發(fā)明涉及高分子共混、高分子成型加工領(lǐng)域，具體涉及一種電鍍PC/ABS合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
塑料電鍍是指用化學(xué)鍍和電鍍的方法在塑料表面涂覆金屬鍍層的加工工藝。塑料制品經(jīng)過(guò)電鍍金屬層后，保留了塑件質(zhì)輕、價(jià)廉、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)；同時(shí)賦予其防護(hù)性、裝飾性、耐磨性和導(dǎo)熱性，因此塑料電鍍工藝廣泛應(yīng)用于電子、光學(xué)儀器、機(jī)床按鈕和輕工產(chǎn)品等各方面。
以塑料電鍍金屬層代替金屬，在工程應(yīng)用方面意義重大，不僅實(shí)現(xiàn)了輕量化，更大大降低了成本。電鍍PC/ABS合金材料由于其優(yōu)異的耐熱性、韌性和耐疲勞強(qiáng)度和電鍍性能，被廣泛應(yīng)用汽車、電子、電器等領(lǐng)域，如汽車內(nèi)外門拉手、汽車銘牌、車輪殼罩、格柵、裝飾條、手機(jī)外殼等。
張毅和洪若瑜以膨化石墨(EG)作為導(dǎo)熱填充物，加入相容劑，采用熔融共混方法制備了PC/ABS共混物，研究了EG以及破碎后的膨化石墨((TEG)的添加量對(duì)PC/ABS共混物的形貌、電阻率、拉伸強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度以及熱穩(wěn)定性的影響。(參見(jiàn)“膨化石墨填充PC/ABS共混物的性能研究”，張毅，洪若瑜，工程塑料應(yīng)用，2015(6):30-33)。
上述方法將石墨加入PC/ABS共混物中能夠提高共混物的導(dǎo)電性能，但是其對(duì)PC/ABS共混物的電鍍性能，機(jī)械性能也會(huì)產(chǎn)生一定影響，對(duì)共混物的導(dǎo)熱性能提高有限，且需要對(duì)石墨需要進(jìn)行繁瑣的前處理，既增加了成本，又不利于規(guī)模化生產(chǎn)。
CN105419142A公開(kāi)了一種電鍍PC/ABS合金材料及其制備方法，通過(guò)向聚碳酸酯樹(shù)脂、SAN樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂中加入有機(jī)硅橡膠聚合物，提高了PC/ABS合金材料的耐化性和韌性，防止粗化電鍍后變硬、脆化開(kāi)裂。CN102516735A公開(kāi)了一種低內(nèi)應(yīng)力電鍍PC/ABS合金材料及其制備方法，所述PC/ABS合金材料包含以下組分及重量份:PC樹(shù)脂30-80份，ABS樹(shù)脂15-65份，PA樹(shù)脂1-5份，抗氧劑0.1-1份，潤(rùn)滑劑0.1-1份，再通過(guò)共混造粒制備得到了低內(nèi)應(yīng)力電鍍PC/ABS合金材料，提高了PC/ABS合金材料的電鍍效果。
目前電鍍PC/ABS的研究主要集中在提高其電鍍性能方面，在導(dǎo)電、電磁屏蔽方面也偶有涉及，但是在導(dǎo)熱方面的研究及應(yīng)用卻鮮有報(bào)道，究其原因是塑料基材本身是熱的不良導(dǎo)體，處于熱源中會(huì)造成熱量集中，出現(xiàn)“局部過(guò)熱點(diǎn)”，溫度達(dá)到塑料件所能承受的極限溫度，造成塑料件失效。即使表層鍍有導(dǎo)熱性能優(yōu)異的金屬，但塑料夾層的存在，使得電鍍件的導(dǎo)熱率仍然較低，從而限制了電鍍塑料在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種電鍍PC/ABS合金材料及其制備方法，通過(guò)在PC/ABS中添加特定比例的導(dǎo)熱填料、填料預(yù)處理劑以及增容增韌劑，使得制得的電鍍PC/ABS合金材料獲得了良好的導(dǎo)熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)1.47W/m·K；同時(shí)仍然具有良好的電鍍性能和導(dǎo)電性能，優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、沖擊性能以及成型加工性能，并保留了“質(zhì)輕”的優(yōu)點(diǎn)；制備過(guò)程無(wú)需進(jìn)行前處理，節(jié)省了成本，適用于規(guī)模化生產(chǎn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
第一方面，本發(fā)明提供了一種電鍍PC/ABS合金材料，所述電鍍PC/ABS合金材料按質(zhì)量份含有以下組分：
添加導(dǎo)熱填料及特定比例組合得到的填料預(yù)處理劑能夠顯著的提高電鍍PC/ABS合金材料的導(dǎo)熱性能，增容增韌劑的加入提高了材料沖擊強(qiáng)度。三者產(chǎn)生協(xié)同作用，最終制備出兼具良好的導(dǎo)熱性能及力學(xué)性能的電鍍PC/ABS合金材料。
根據(jù)本發(fā)明，所述PC樹(shù)脂的含量為30-80份，例如可以是30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份或80份，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
根據(jù)本發(fā)明，所述ABS樹(shù)脂的含量為20-70份，例如可以是20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份或70份，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
根據(jù)本發(fā)明，所述導(dǎo)熱填料的含量為1-30份，例如可以是1份、5份、8份、10份、12份、15份、18份、20份、23份、25份、27份或30份，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
碳材料作為導(dǎo)熱填料，不僅可明顯提高PC/ABS基體的導(dǎo)熱性，同時(shí)可改善材料的電鍍性能。但導(dǎo)熱填料過(guò)少，在基體內(nèi)不能形成完整的導(dǎo)熱通路，在提高材料導(dǎo)熱性能方面作用不明顯；而導(dǎo)熱填料過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料力學(xué)性能降低，尤其對(duì)沖擊韌性影響顯著。
根據(jù)本發(fā)明，所述填料預(yù)處理劑的含量為0.1-1份，例如可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
填料預(yù)處理劑的加入能夠顯著的增加導(dǎo)熱填料與聚合物基體的相容性，提高其分散均勻性，提高導(dǎo)熱填料與聚合物的契合度，進(jìn)而有效的提高合金材料的導(dǎo)熱性能，其效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單純添加導(dǎo)熱填料，在本發(fā)明中是不可或缺的。
填料預(yù)處理劑過(guò)少會(huì)導(dǎo)致對(duì)導(dǎo)熱填料的處理不充分，部分填料表面不能包覆有效的有機(jī)膜層，影響其與聚合物的界面結(jié)合，界面熱阻依然較大；而過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致填料與基體之間相界面變厚，使界面熱阻的降低不顯著。
根據(jù)本發(fā)明，所述增容增韌劑的含量為1-5份，例如可以是1份、2份、3份、4份或5份，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
增容增韌劑能夠改善大量填充導(dǎo)熱填料時(shí)合金材料的加工流動(dòng)性和沖擊韌性，增容增韌劑過(guò)少不能明顯改善材料的沖擊韌性，過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致材料的強(qiáng)度明顯下降。
根據(jù)本發(fā)明，所述電鍍PC/ABS合金材料還含有0.1-1份的抗氧劑，所述抗氧劑的含量可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
本發(fā)明中所述抗氧劑為主抗氧劑與輔助抗氧劑的組合。
根據(jù)本發(fā)明，所述主抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑1098F、抗氧劑3114或抗氧劑1135中的任意一種或至少兩種的組合，例如可以是抗氧劑1076、抗氧劑1098F、抗氧劑3114或抗氧劑1135中的任意一種，典型但非限定性的組合為抗氧劑1076和抗氧劑1098F，抗氧劑3114和抗氧劑1135，抗氧劑1076和抗氧劑3114，抗氧劑1098F、抗氧劑3114和抗氧劑1135等。
本發(fā)明中所述主抗氧劑優(yōu)選為抗氧劑3114或抗氧劑1098F。
根據(jù)本發(fā)明，所述輔助抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑626或抗氧劑DLTDP中的任意一種或至少兩種的組合，例如可以是抗氧劑168、抗氧劑626或抗氧劑DLTDP中的任意一種，典型但非限定性的組合為抗氧劑168和抗氧劑626，抗氧劑168和抗氧劑DLTDP，抗氧劑626和抗氧劑DLTDP。
本發(fā)明中所述輔助抗氧劑優(yōu)選為抗氧劑626。
本發(fā)明中所述主抗氧劑與輔助抗氧劑的質(zhì)量比為(1-3):1，例如可以是1:1、1.2:1、1.5:1、1.7:1、1.8:1、2:1、2.3:1、2.5:1、2.7:1或3:1，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。所述主抗氧劑與輔助抗氧劑的質(zhì)量比優(yōu)選為(1-2):1。
選用主抗氧劑與輔助抗氧劑組合得到的抗氧劑能夠有效的提高合金材料的抗氧化能力，當(dāng)二者的質(zhì)量比低于1:1或高于3:1時(shí)抗熱氧化作用不明顯。
示例性的，本發(fā)明中所述電鍍PC/ABS合金材料按質(zhì)量份由以下組分組成：
根據(jù)本發(fā)明，所述導(dǎo)熱填料為石墨、碳纖維或炭黑中的任意一種或至少兩種的組合，例如可以是石墨、碳纖維或炭黑中的任意一種，典型但非限定性的組合為石墨和碳纖維，石墨和炭黑，碳纖維和炭黑，石墨、碳纖維和炭黑。
本發(fā)明中所述導(dǎo)熱填料優(yōu)選為石墨。
石墨對(duì)PC/ABS基體導(dǎo)熱性能影響較大，且廉價(jià)易得，導(dǎo)熱性優(yōu)良，并可作為固體潤(rùn)滑劑改善復(fù)合材料加工流動(dòng)性。石墨本身可化學(xué)鍍鎳，且除油、氧化、敏化、活化、解膠等粗化工藝與ABS電鍍一致，在電鍍PC/ABS合金材料中添加適量石墨，經(jīng)除油氧化后石墨表面產(chǎn)生的-OH、-COOH等活性官能團(tuán)及微坑和刻蝕溝槽可增加材料表面電鍍錨固點(diǎn)，提高材料的電鍍性能，同時(shí)賦予電鍍材料良好的導(dǎo)熱特性，可完全替代金屬應(yīng)用于汽車工業(yè)、電子電器、機(jī)械工業(yè)等領(lǐng)域中具有導(dǎo)熱、導(dǎo)熱、電磁屏蔽要求的非承重零部件，降低成本的同時(shí)，擴(kuò)大“輕量化”范圍。
本發(fā)明中所述石墨為鱗片石墨、膠體石墨或膨脹石墨中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為鱗片石墨和膠體石墨的組合。
本發(fā)明中，所述石墨的粒徑為10-150μm，例如可以是10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm或150μm，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
不同粒徑的石墨對(duì)材料導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能以及加工流動(dòng)性的影響不同，大粒徑填充，石墨對(duì)基體的潤(rùn)滑作用更好，加工流動(dòng)性好，但材料力學(xué)性能會(huì)降低，尤其沖擊強(qiáng)度會(huì)大幅降低。小粒徑填充，與大粒徑相比，同等填充量下單位體積導(dǎo)熱粒子較多，更易形成導(dǎo)熱通路，但粒徑越小越不易分散均勻。因此選用大粒徑石墨和小粒徑石墨的組合，往往制備的效果更佳。
在實(shí)際制備過(guò)程中，選用0-45μm、45-100μm、100-150μm三個(gè)不同粒徑范圍內(nèi)的任意一種或至少兩種的石墨進(jìn)行制備，例如可以是0-45μm、45-100μm或100-150μm三者中的任意一種，示例但非限定的組合為0-45μm和45-100μm，0-45μm和100-150μm，45-100μm和100-150μm，0-45μm、45-100μm和100-150μm。
本發(fā)明中，所述石墨的含碳量為70-99.99wt％，例如可以是70wt％、73wt％、75wt％、78wt％、80wt％、82wt％、85wt％、87wt％、90wt％、93wt％、95wt％或99.99wt％，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
本發(fā)明中，所述石墨的含碳量?jī)?yōu)選為99.99wt％和/或70wt％。
含碳量為99.99wt％的高純石墨，使合金材料具有更高的導(dǎo)熱性和加工流動(dòng)性；含碳量為70wt％的低碳石墨，由于混有適量的金屬或金屬氧化物，導(dǎo)熱性與高純石墨相當(dāng)，且表面有機(jī)官能團(tuán)比一般石墨多，預(yù)處理的效果更好，但加工流動(dòng)性稍差。
根據(jù)本發(fā)明，所述填料預(yù)處理劑為硅烷偶聯(lián)劑與高級(jí)脂肪酸或高級(jí)脂肪酸鹽的組合。
根據(jù)本發(fā)明，所述填料預(yù)處理劑優(yōu)選為硅烷偶聯(lián)劑KH550與硬脂酸鈣的組合。
優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑與高級(jí)脂肪酸或高級(jí)脂肪酸鹽的質(zhì)量比為1:(0.5-2)，例如可以是1:0.5、1:0.6、1:0.8、1:1、1:1.2、1:4、1:5.、1:1.6、1:1.8、1:1.9或1:2，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。所述硅烷偶聯(lián)劑與硬脂酸的質(zhì)量比優(yōu)選為1:(1-2)。
硅烷偶聯(lián)劑與高級(jí)脂肪酸或高級(jí)脂肪酸鹽的質(zhì)量比是提高合金材料導(dǎo)熱性能的關(guān)鍵，只有在上述特定比例組合得到的填料預(yù)處理劑才會(huì)最大限度的提高導(dǎo)熱填料和聚合物的相容性，進(jìn)而達(dá)到最優(yōu)的導(dǎo)熱效果。
本發(fā)明所述增容增韌劑為乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(PTW)、乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(EGMA)或POE彈性體接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(POE-g-GMA)中的任意一種或至少兩種的組合，例如可以是PTW、EGMA或POE-g-GMA中的任意一種，示例但非限定的組合為PTW和EGMA，PTW和POE-g-GMA，EGMA和POE-g-GMA，PTW、EGMA和POE-g-GMA。所述增容增韌劑優(yōu)選為PTW。
利用連接在乙烯類彈性體主鏈上的GMA環(huán)氧基團(tuán)的高反應(yīng)活性，有效改善PC材料對(duì)缺口強(qiáng)度的敏感性，并降低石墨填充對(duì)電鍍PC/ABS材料耐沖擊性能的影響，達(dá)到反應(yīng)增容及增韌的目的，以提高材料加工性能和沖擊強(qiáng)度。同時(shí)，乙烯類彈性體主鏈中的雙鍵易被氧化腐蝕，落在表層的乙烯類彈性體也可提供電鍍錨固點(diǎn)，提高材料與金屬鍍層粘結(jié)強(qiáng)度。
第二方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述電鍍PC/ABS合金材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將導(dǎo)熱填料和填料預(yù)處理劑混合后加入擠出機(jī)；
(2)將PC樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、增容增韌劑和可選的抗氧劑混合后加入擠出機(jī)；
(3)利用擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，經(jīng)過(guò)牽引、冷卻、切粒得到電鍍PC/ABS合金材料。
本發(fā)明中所述混合均在高速混合機(jī)中進(jìn)行；選用高速混合機(jī)能夠?qū)υ线M(jìn)行充分均勻的混合，使之進(jìn)行更好的分散，進(jìn)而提高制備的電鍍PC/ABS合金材料的導(dǎo)熱性能。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)和步驟(2)所述高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為750-850r/min，例如可以是750r/min、780r/min、800r/min、830r/min或850r/min，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述混合的溫度為80-120℃，例如可以是80℃、90℃、100℃、110℃或120℃，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述混合的時(shí)間為15-30min，例如可以是15min、18min、20min、25min、27min或30min，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)所述混合的溫度為20-60℃，例如可以是20℃、30℃、40℃、50℃、55℃或60℃，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)所述混合的時(shí)間為3-10min，例如可以是3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min或10min，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
根據(jù)本發(fā)明，所述擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，步驟(1)、步驟(2)以及步驟(3)中所述的擠出機(jī)為同一臺(tái)擠出機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述加入擠出機(jī)為加入到擠出機(jī)的側(cè)喂料添加器。
根據(jù)本發(fā)明，所述側(cè)位料添加器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為200-500r/min，例如可以是200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min或500r/min，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
本發(fā)明中所述側(cè)喂料添加器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速優(yōu)選為300r/min。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)所述加入擠出機(jī)為加入到擠出機(jī)的主喂料添加器。
根據(jù)本發(fā)明，所述主喂料添加器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為200-600r/min，例如可以是200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min、500r/min、550r/min或600r/min，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
本發(fā)明中所述主喂料添加器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速優(yōu)選為450r/min，
根據(jù)本發(fā)明，步驟(3)所述擠出造粒的溫度200-250℃，例如可以是200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃或250℃，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
示例性的，所述電鍍PC/ABS合金材料的制備方法包括以下步驟：
(1)將導(dǎo)熱石墨與石墨預(yù)處理劑于高速混合機(jī)中80-120℃下高速共混15-30min，加入到雙螺桿擠出機(jī)側(cè)喂料器中；
(2)將PC樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、增容增韌劑和可選的抗氧劑于高速混合機(jī)中20-60℃下高速共混3-10min，加入到雙螺桿擠出機(jī)主喂料器中；
(3)控制雙螺桿擠出機(jī)主喂料器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為200-600r/min，側(cè)喂料器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為200-500r/min，進(jìn)行擠出造粒，擠出溫度為200-250℃，材料擠出后經(jīng)過(guò)牽引、冷卻、切粒得到電鍍PC/ABS合金材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明制備得到的電鍍PC/ABS合金材料具有良好的導(dǎo)熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)1.47W/m·K。
(2)本發(fā)明制備得到的電鍍PC/ABS合金材料仍然具有良好的電鍍性能和導(dǎo)電性能，優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、沖擊性能以及成型加工性能，并保留了“質(zhì)輕”的優(yōu)點(diǎn)。
(3)本發(fā)明無(wú)需對(duì)導(dǎo)熱填料進(jìn)行前處理，節(jié)省了成本，適用于規(guī)?；a(chǎn)。
(4)本發(fā)明制備得到的電鍍PC/ABS合金材料可替代金屬，應(yīng)用于汽車工業(yè)、電子電器、機(jī)械工業(yè)、航天航空等領(lǐng)域中具有導(dǎo)熱、導(dǎo)電、電磁屏蔽要求的非承重零部件，在降低成本的同時(shí)，擴(kuò)大“輕量化”范圍。
具體實(shí)施方式
為便于理解，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，以下實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，僅用于幫助理解本發(fā)明，因而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
按原料配比(見(jiàn)表1)將導(dǎo)熱填料與填料預(yù)處理劑于高速混合機(jī)中80℃下高速共混30min，加入到雙螺桿擠出機(jī)側(cè)喂料器；將PC樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、增容增韌劑和抗氧劑于高速混合機(jī)中20℃下高速共混3min，加入到雙螺桿擠出機(jī)的主喂料器；然后控制雙螺桿擠出機(jī)主喂料器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為200r/min，側(cè)喂料器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為200r/min，進(jìn)行擠出造粒，擠出溫度200℃，材料擠出后經(jīng)過(guò)牽引、冷卻、切粒得到導(dǎo)熱電鍍PC/ABS合金材料。
實(shí)施例2
按原料配比(見(jiàn)表1)將導(dǎo)熱填料與填料預(yù)處理劑于高速混合機(jī)中120℃下高速共混15min，加入到雙螺桿擠出機(jī)側(cè)喂料器；將PC樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、增容增韌劑和抗氧劑于高速混合機(jī)中60℃下高速共混10min，加入到雙螺桿擠出機(jī)的主喂料器；然后控制雙螺桿擠出機(jī)主喂料器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為600r/min，側(cè)喂料器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為500r/min，進(jìn)行擠出造粒，擠出溫度250℃，材料擠出后經(jīng)過(guò)牽引、冷卻、切粒得到導(dǎo)熱電鍍PC/ABS合金材料。
實(shí)施例3
按原料配比(見(jiàn)表1)將導(dǎo)熱填料與填料預(yù)處理劑于高速混合機(jī)中100℃下高速共混25min，加入到雙螺桿擠出機(jī)側(cè)喂料器；將PC樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂、增容增韌劑和抗氧劑于高速混合機(jī)中45℃下高速共混7min，加入到雙螺桿擠出機(jī)的主喂料器；然后控制雙螺桿擠出機(jī)主喂料器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為450r/min，側(cè)喂料器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，進(jìn)行擠出造粒，擠出溫度225℃，材料擠出后經(jīng)過(guò)牽引、冷卻、切粒得到導(dǎo)熱電鍍PC/ABS合金材料。
按照實(shí)施例3的制備方法，制備實(shí)施例4-8和對(duì)比例1-7中的電鍍PC/ABS合金材料，各實(shí)施例和對(duì)比例的組分(質(zhì)量份)如表1所示。
表1
性能測(cè)試：將粒料于鼓風(fēng)干燥箱中100℃干燥4h，按ISO樣條標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行注塑和力學(xué)性能測(cè)試；采用熱線法導(dǎo)熱系數(shù)儀TC3000E測(cè)試100mm*120mm*2mm大板的導(dǎo)熱系數(shù)；將大板送寧波某電鍍廠按TL528標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電鍍，測(cè)試電鍍剝離強(qiáng)度，拉伸速度為50mm/min，粘合寬度25mm，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
表2
由表1和表2可知：
實(shí)施例3中得到的電鍍PC/ABS合金材料的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到了1.47W/m·K，缺口沖擊強(qiáng)度為55kJ/m2。實(shí)施例1和2與之相比，雖然原料配比一樣，但其制備工藝略有不同，其制備得到的電鍍PC/ABS合金材料導(dǎo)熱性能比實(shí)施例3稍差一些。同樣，實(shí)施例4和5與實(shí)施例3相比，制備工藝雖然相同，但原料配比不同，其得到的PC/ABS合金材料的導(dǎo)熱性能也不如實(shí)施例3，故實(shí)施例3為本發(fā)明最優(yōu)的原料配比及制備工藝。
實(shí)施例3中選用鱗片石墨和膠體石墨的組合作為導(dǎo)熱填料，其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到了1.47W/m·K，其效果要優(yōu)于實(shí)施例6和7中的其他組合，故鱗片石墨和膠體石墨的組合為本發(fā)明導(dǎo)熱填料的優(yōu)選組合。
與實(shí)施例3比，實(shí)施8中將增容增韌劑PTW換成了EGMA，其導(dǎo)熱系數(shù)下降了0.02W/m·K，缺口沖擊強(qiáng)度下降15kJ/m2，故PTW為優(yōu)選的增容增韌劑。
與實(shí)施例3比，對(duì)比例1中由于沒(méi)有加入填料預(yù)處理劑和增容增韌劑，其導(dǎo)熱系數(shù)和缺口沖擊強(qiáng)度均急劇下降，分別為0.61W/m·K和29kJ/m2。
與實(shí)施例3比，對(duì)比例2中沒(méi)有添加增容增韌劑，其導(dǎo)熱系數(shù)為1.48W/m·K，較實(shí)施例3提高了0.01W/(m·K)，說(shuō)明增容增韌劑的加入一定程度上會(huì)降低材料的導(dǎo)熱性能，但其對(duì)材料的導(dǎo)熱性能影響較小。
與實(shí)施例3比，對(duì)比例3中未加入填料預(yù)處理劑，其導(dǎo)熱系數(shù)大幅下降，僅僅為0.58W/(m·K)，下降了0.89W/(m·K)，說(shuō)明填料預(yù)處理劑對(duì)材料的導(dǎo)熱性能影響顯著；其缺口沖擊強(qiáng)度為52kJ/m2，下降了3kJ/m2，說(shuō)明填料預(yù)處理劑能夠與增容增韌劑產(chǎn)生一定的協(xié)同作用，提高材料的沖擊強(qiáng)度。
與對(duì)比例1比，對(duì)比例3加入了增容增韌劑，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.58W/(m·K)，下降了0.03W/(m·K)，說(shuō)明增容增韌劑的加入會(huì)降低材料的導(dǎo)熱性能；而實(shí)施例3較對(duì)比例2添加了增容增韌劑，其導(dǎo)熱系數(shù)僅僅降低了0.01W/(m·K)，不同之處在于，實(shí)施例3和對(duì)比例2中有填料預(yù)處理劑，對(duì)比例1和對(duì)比例3中沒(méi)有填料預(yù)處理劑，故可以說(shuō)明填料預(yù)處理劑能夠與增容增韌劑產(chǎn)生協(xié)同作用，抑制增容增韌劑對(duì)材料導(dǎo)熱性能的影響。
與實(shí)施例3比，對(duì)比例4和5中填料預(yù)處理劑低于和超出了本發(fā)明所限定的組分范圍，其導(dǎo)熱系數(shù)均有顯著的下降，故填料預(yù)處理劑合適的組分范圍也是獲得導(dǎo)熱性能良好的電鍍PC/ABS合金材料的關(guān)鍵。
對(duì)比例6和7中由于加入的硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸鈣的添加比例不在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)，導(dǎo)致其導(dǎo)熱系數(shù)明顯下降，導(dǎo)熱系數(shù)分別為1.19W/(m·K)和1.02W/(m·K)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實(shí)施例3中的導(dǎo)熱系數(shù)，故硅烷偶聯(lián)劑與高級(jí)脂肪酸或高級(jí)脂肪酸鹽的質(zhì)量比是提高合金材料導(dǎo)熱性能的關(guān)鍵。
與實(shí)施例3相比，對(duì)比例8中的填料預(yù)處理劑未加入硬脂酸鈣，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.97W/(m·K)；對(duì)比例9中未加入硅烷偶聯(lián)劑，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.86W/(m·K)。二者的導(dǎo)熱系數(shù)下降均很明顯，故填料預(yù)處理劑應(yīng)為硅烷偶聯(lián)劑與高級(jí)脂肪酸或高級(jí)脂肪酸鹽的組合，此時(shí)才能大幅提高電鍍PC/ABS合金材料的導(dǎo)熱性能。
綜上所述，添加導(dǎo)熱填料能夠提高電鍍PC/ABS合金材料的導(dǎo)熱性能，同時(shí)保持了良好的電鍍性能，但是降低了材料的沖擊韌性；而PTW等增容增韌劑的加入，提高了材料沖擊強(qiáng)度，并一定程度上降低了材料的導(dǎo)熱性能；特定比例組合得到的填料預(yù)處理劑一方面能夠與導(dǎo)熱填料產(chǎn)生協(xié)同作用，顯著的提高材料的導(dǎo)熱性能，另一方面能夠與增容增韌劑產(chǎn)生協(xié)同作用，提高材料的沖擊強(qiáng)度的同時(shí)抑制增容增韌劑對(duì)材料導(dǎo)熱性能的影響。三者共同作用，使得制備得到的電鍍PC/ABS合金材料具有良好的導(dǎo)熱性能，同時(shí)具備良好的電鍍性能和導(dǎo)電性能，優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、沖擊性能以及成型加工性能，同時(shí)保留了“質(zhì)輕”的優(yōu)點(diǎn)，在降低成本的同時(shí)，擴(kuò)大“輕量化”范圍，具有良好的應(yīng)用前景。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。
此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。