[发明专利]一种用于改善PC/ABS合金材料耐候性的纤维膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于静电纺丝技术领域，涉及一种用于改善PC/ABS合金材料耐候性的纤维膜及其制备方法。

背景技术

随着社会生活的不断向前发展，人们的生活水平日益提高。工程塑料在人们生活中的应用也越来越多。因此，怎样提高各类工程塑料的综合性能，吸引了相关技术人员的注意。其中，怎样提高制件耐光老化的特性(即耐候性)，已经成为一个普遍课题。民用的工程塑料制件，特别是车内塑件，对耐候的要求是比较高的。目前，甚至制定了许多相应的企标和行业标准来对制件的耐候性进行评价和管控，比如大众的PV1303、北美标准SAEJ2412等等。

一般来说，喷漆件要达到相关标准的要求是相对比较容易实现的，而非喷漆件则容易在耐候实验中失效，那么是否有什么方法可以有效地、简单地提高非喷漆件的耐候性能呢？

事实上，作为工程塑料生产厂家，经常会在耐候性要求较高的材料配方中添加受阻胺类光稳定剂(HALS)来提高塑件本身的耐光老化特性。HALS是最早于20世纪70年代由日本三井公司开发的一类适用于塑料盒橡胶中的高效稳定剂。

科学研究表明，受阻胺用于提高聚合物耐候性主要基于以下三个作用机理：

1)受阻胺是非常优异的自由基消除剂，如在氧的作用下，受阻胺能够与之反应，生成相应的氮氧化合物，而这一产物十分稳定，且能够非常高效地捕获聚合物受光氧化而产生的活性自由基，并将之转变为稳定聚合物，在这一过程中，受阻胺转变回氮氧化合物，因此能够持续地以非化学当量的比例对聚合物自由基进行消除；

2)受阻胺可以有效分解聚合物在光氧化作用下产生的氢过氧化物，使之转化为相对较稳定的醇酮化合物，避免其造成链式降解反应；

3)受阻胺还能够猝灭聚合物中存在的具有高活性的单线态氧，使之回复到基态，避免聚合物受到氧化而产生氢过氧化物。

而近年来，随着对HALS的研究进一步深入，人们发现，HALS除了对耐候性具有显著作用外，还能够提高聚合物的抗氧化、耐热和阻燃性能。既然HALS具有那么多的优良作用，岂不是验证好HALS的适宜添加量，再向塑料配方中直接添加即可呢？然而，上述方法只适用于单纯的苯乙烯类、聚烯烃类材料，但对于聚酯、聚碳酸酯相关体系来说，则是行不通的。这是由于作为胺类，HALS显碱性，因此，若在聚酯或聚碳酸酯体系中添加，在湿热环境下，材料体系会产生十分严重的降解。

那么，是否有什么方法能够将HALS应用到聚碳酸酯或聚酯类体系中呢？现有技术主要有以下三种方法：

第一种是使用活泼氢被烷基取代的烷基化HALS，但事实上，烷基化的HALS还是呈现碱性的，对于PC/ABS体系还是会造成降解，并且，氢原子被烷基取代后，由于位阻增大，HALS的反应活性是大大降低的；

第二种是选择一种和PC/ABS相容性较好且流动性佳的聚合物，将HALS与该聚合物先共混造粒，待注塑时，将含HALS母粒和PC/ABS粒子一同倒入注塑机，由于母粒聚合物流动性佳，熔融后会充当前锋料流跑到制件的表面，由此来提高PC/ABS制件的耐光老化性能；

第三种与第二种相类似，将相容性较好的聚合物换成了色母粒，成分变成了相容性较差些的聚乙烯蜡等载体物质。

然而，上述第二种与第三种方法在注塑加工过程中，HALS还是会在PC/ABS熔融状态时，大量进入到材料体系中，从而扮演“亲核试剂”的角色，促进PC降解。

因此，寻找一种方法，使得在PC/ABS材料中使用HALS时能够避免后者与PC/ABS材料体系直接接触，是很有必要的。

静电纺丝技术就是较高粘度的非牛顿流体在高压电场下，经过细小的孔径，喷射形成聚合物微小射流，最终固化成纤维的一种纺丝技术。静电纺丝以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。其工作原理为：首先，使高分子溶液或熔体带电，当所带电量达到一定强度后，带电液体的电荷斥力超过了其表面张力(泰勒锥形成)，表面出现了微细的射流，射流在飞行过程中不断拉伸，最终沉积在接收器上，经固化成型为纳米纤维膜。这些纤维膜中的纤维粗细可根据电压强度、飞行距离、溶剂种类、溶液浓度、环境温湿度等因素来调节。所制得的纤维膜可由材料和工艺不同，而呈现不同的光泽和质感。

因此，如果在汽车内饰或其他制件设计初期就将静电纺丝技术纳入考虑范围，在制件注塑后进行一个相当于喷漆环节的电纺覆丝过程，那么能够生产出具备天然哑光效果，甚至具有精致的织物感的制件。

然而，目前将静电纺丝用于制备高耐候性PC/ABS合金材料制件的技术信息鲜有报道。