一種改性增強型AS/COC復合材料、制備方法及其應用與流程

本發明涉及空調，特別涉及一種改性增強型as/coc復合材料、制備方法及其應用。

背景技術：

1、丙烯腈-苯乙烯共聚物(as)，是一種透明的熱塑性高分子化合物，通常應用于制造家庭日常用品外殼包括家庭電器產品、器械附件、汽車零部件、建材等。其中，以as為主要基材，混入玻璃纖維(gf)增強其機械性能得到的as-gf20材料具有高剛性、高耐熱、高強度的特點，因而廣泛應用于空調的制造，特別是空調風葉部件的生產。

2、但由于處于節能降耗以及空調降噪的考慮，目前大部分空調廠都提出了對輕量化空調風葉的需求，聚丙烯又叫做pp作為最輕的塑料之一，被認為是替代玻纖增強as風葉的理想輕質材料之一。但由于pp具有以下幾個致命缺點：

3、1、作為結晶性材料，收縮率比as大，所以無法在原有的as模具中直接生產并滿足制件尺寸要求；

4、2、pp后收縮嚴重，導致風葉后期跳動大；

5、3、pp抗高溫蠕變能力差，高速運轉后，易產生變形；

6、4、pp基體強度較低，玻纖增強后，拉伸強度，彎曲強度明顯低于玻纖增強as；

7、5、輕量化pp加玻纖材料硬度較低，不耐磨，制作風葉時需要在軸孔位置增加鋁芯改善風葉運轉時對軸孔的磨損。

8、因此，有必要選用一種輕量化空調風葉用材料，解決上述問題。

技術實現思路

1、本發明的主要目的是提供一種可以替代pp材料的改性增強型as/coc復合材料，具有較高的耐溫性能和抗蠕變性能，收縮率以及整體力學性能與玻纖增強as接近，但密度低于玻纖增強as，實現空調風葉輕量化的需求。

2、為實現上述目的，第一方面，本發明提供一種改性增強型as/coc復合材料，按重量百分比計，包括以下組分：

3、丙烯腈-苯乙烯共聚物11.2％～43.2％；

4、環狀聚烯烴28.8％～63％；

5、相容增韌劑2％～5％；

6、復合相容劑0.4％～1％；

7、玻璃纖維19％～22％。

8、本發明所選用的環狀聚烯烴(coc)材料屬于非結晶性材料，收縮率與as接近，能有效解決pp材料無法適用as風葉模具的問題；而環狀聚烯烴的環狀結構使得分子鏈之間空間位阻較大，使其具有較高的耐溫性能和抗蠕變性能；另外環狀聚烯烴密度比as低5％以上，經過合金技術，提升了整體力學性能的同時，滿足材料輕量化的需求。而as/coc合金的基礎性能仍無法滿足空調風葉的物性要求，因此需要進行玻纖增強改性，由于as組分含極性基團，而coc不含極性基團，因此as/coc合金和玻纖的相容性差異較大。本發明采用復合相容劑，可以確保as以及coc都能通過相容劑的作用與玻纖取得較好的結合力，同時兼顧了兩種樹脂組分與玻纖的相容性。使得最終產物改性增強型as/coc復合材料(即玻纖增強as/coc材料)力學性能與常規asg20風葉材料接近，但密度相比常規asg20風葉材料低3％，熱變形溫度高于asg20的10℃以上，相比傳統添加耐熱劑或者加入聚碳酸酯提升熱變形的方式成本更低。

9、進一步地，所述相容增韌劑為ps-co-pe相容劑。本發明所采用的相容劑ps-co-pe中的-ps和-pe能夠分別與as和coc形成較強的結合，使得as和coc兩種相容性較差的基體得到較好的相容性，從而使得as/coc合金既擁有as高強度高剛性的特點，又擁有coc耐高溫、低密度的特性。

10、進一步地，所述ps-co-pe相容劑中的ps和pe摩爾比為2:1～4:1。

11、進一步地，所述復合相容劑包括1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。復合相容劑中的1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷經過水解生成四羥基結構與玻纖表面的硅氧基團形成氫鍵，四乙烯基與coc形成較強的結合；復合相容劑中的n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷經過水解生成三羥基結構，與玻纖表面的硅氧基團形成氫鍵，而硅烷偶聯劑的另一端氨乙基和氨丙基則與as基體中的氰基形成氫鍵。使得as/coc合金中的as以及coc都能通過復合相容劑的作用與玻纖取得較好的結合力。

12、進一步地，基于所述改性增強型as/coc復合材料的總重量，所述的1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷的重量百分含量為0.2％～0.5％。

13、進一步地，基于所述改性增強型as/coc復合材料的總重量，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為0.2％～0.5％。

14、進一步地，一種改性增強型as/coc復合材料，按重量百分比計，包括以下組分：

15、丙烯腈-苯乙烯共聚物33.5％～43.2％；

16、環狀聚烯烴30％～43％；

17、相容增韌劑2％～3％；

18、復合相容劑0.4％～1％；

19、玻璃纖維19％～20％。

20、第二方面，本發明提供了一種制備改性增強型as/coc復合材料的方法，包括以下步驟：

21、1)按制備比例，將丙烯腈-苯乙烯共聚物、環狀聚烯烴、相容增韌劑混合均勻；

22、2)將步驟1中混合后的物料投入雙螺桿擠出機中進行共混擠出造粒，得到as/coc合金；

23、3)在步驟2中的as/coc合金中按制備比例添加復合相容劑并混合均勻；

24、4)將步驟3中混合后的物料投入雙螺桿擠出機中，添加玻璃纖維，共混擠出造粒，得到玻纖增強as/coc合金，即改性增強型as/coc復合材料。

25、進一步地，按上述制備方法，所述步驟2中擠出機各段溫度為：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℃，機頭溫度為250～270℃；主機轉速為290～310rpm；所述步驟4中擠出機各段溫度為：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℃，機頭溫度為240～260℃；主機轉速為390～410rpm。

26、本發明所制備的新型輕量化as/coc-gf20空調風葉材料，相比輕量化ppg30材料，大大提升了力學性能，使得整體力學性能接近常規asg20風葉材料，在滿足空調風葉材料基礎性能的同時，降低了材料密度，同時滿足了空調風葉輕量化需求。

27、本發明第三方面還提供改性增強型as/coc復合材料在制備風葉中的應用。

技術特征：

1.一種改性增強型as/coc復合材料，其特征在于，按重量百分比計，包括以下組分：

2.如權利要求1所述的一種改性增強型as/coc復合材料，其特征在于，所述相容增韌劑為ps-co-pe相容劑。

3.如權利要求2所述的一種改性增強型as/coc復合材料，其特征在于，所述ps-co-pe相容劑中的ps和pe摩爾比為(2:1～4:1)。

4.如權利要求1所述的一種改性增強型as/coc復合材料，其特征在于，所述復合相容劑包括1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷和n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

5.如權利要求4所述的一種改性增強型as/coc復合材料，其特征在于，基于所述改性增強型as/coc復合材料的總重量，所述的1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷的重量百分含量為0.2％～0.5％。

6.如權利要求4所述的一種改性增強型as/coc復合材料，其特征在于，基于所述改性增強型as/coc復合材料的總重量，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為0.2％～0.5％。

7.如權利要求1所述的一種改性增強型as/coc復合材料，其特征在于，按重量百分比計，包括以下組分：

8.一種制備如權利要求1-7任意一項所述的改性增強型as/coc復合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.一種如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中擠出機各段溫度為：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℃，機頭溫度為250～270℃；主機轉速為290～310rpm；所述步驟4中擠出機各段溫度為：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℃，機頭溫度為240～260℃；主機轉速為390～410rpm。

10.一種如權利要求1-7任一項所述的改性增強型as/coc復合材料在制備風葉中的應用。

技術總結
本發明公開了一種改性增強型AS/COC復合材料、制備方法及其應用。該改性增強型AS/COC復合材料按重量百分比計，包括以下組分：丙烯腈?苯乙烯共聚物11.2％～43.2％、環狀聚烯烴28.8％～63％、相容增韌劑2％～5％、復合相容劑0.4％～1％、玻璃纖維19％～22％。本發明提供的復合材料采用AS和COC材料制得，既擁有AS高強度高剛性的特點，又具有COC耐高溫、低密度的特性。經過玻纖增強改性后，在滿足空調風葉對強度、熱變性能的要求的同時，又滿足了輕量化需求。

技術研發人員：杜發釗,具嘉峻,賀衍華,胡天賜
受保護的技術使用者：廣東順威賽特工程塑料開發有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/3/27