一種用于改善pc/abs合金制件揮發(fā)性的纖維膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料改性技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于改善PC/ABS合金制件揮發(fā)性的纖 維膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)生活的不斷向前發(fā)展，人們的物質(zhì)水平日益提高。汽車正進(jìn)入越來越多 的家庭，現(xiàn)已成為我們生活中必不可少的幫手。然而，膠黏劑、泡沫、橡膠、塑料等合成材料 在汽車內(nèi)飾領(lǐng)域的大量使用，很大程度上會(huì)造成車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)小分子（VOC)的濃度偏 高，使得車內(nèi)空氣質(zhì)量令人堪憂。例如，PC/ABS塑料合金材料（聚碳酸酯和丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯共聚物的混合物），其結(jié)合了兩種材料的優(yōu)異特性，ABS材料的成型性和PC的機(jī) 械性、沖擊強(qiáng)度和耐溫、抗紫外線（UV)等性質(zhì)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在汽車內(nèi)飾材料領(lǐng)域中。但由 于PC/ABS塑料合金中小分子雜質(zhì)較多，氣味比較難聞，特別對(duì)于由PC/ABS塑料合金制成的 各種汽車內(nèi)飾制件來說，釋放出的難聞氣味受到越來越多的消費(fèi)者質(zhì)疑。
[0003] 因此，如何減少車內(nèi)空氣中的V0C，現(xiàn)已備受消費(fèi)者及汽車主機(jī)廠的關(guān)注。目前， 各原材料生產(chǎn)廠商及下游注塑廠正通過各自的努力來減小原材料的VOC揮發(fā)量。有的廠家 通過源頭控制，從材料合成及生產(chǎn)過程中的工藝創(chuàng)新，降低了材料中的小分子易揮發(fā)物，例 如，上海錦湖日麗塑料有限公司推出的塑可凈?,系列材料，就是通過這方面的改進(jìn)而實(shí)現(xiàn) 的；也有加工廠家通過改進(jìn)后處理工藝，將生產(chǎn)好的制件放置于換氣烘箱中進(jìn)行預(yù)先熱處 理，通過高溫使制件中的小分子揮發(fā)物被提前除去，進(jìn)而減少裝配后在車內(nèi)的揮發(fā)；還有第 三種改進(jìn)措施，即在原材料中添加多孔性物質(zhì)，通過多孔性物質(zhì)自身具有的大比表面積特 性來吸收塑件內(nèi)的揮發(fā)性小分子。
[0004] 針對(duì)上述第三種改進(jìn)措施，目前已有相關(guān)專利報(bào)道。在此，還是以PC/ABS塑料合 金為例進(jìn)行說明。
[0005] 例如，申請?zhí)枮?01310136547. X的中國發(fā)明專利公布了一種低氣味耐候PC/ABS 塑料合金，以重量份數(shù)計(jì)由以下組分組成：聚碳酸酯50-80份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共 聚物10-30份，相容劑5-10份，活性炭-納米二氧化鈦復(fù)合物1-5份，抗氧劑0. 1-0. 5份。 該專利是通過向PC/ABS基體材料中直接添加具有多孔性的除味物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)吸附有氣味的 雜質(zhì)小分子的目的，以此來解決PC/ABS塑料合金氣味難聞的問題，但向PC/ABS材料體系中 加入1-5份活性炭-納米二氧化鈦復(fù)合物，那么基體材料的連續(xù)性被破壞，可以預(yù)見所制備 的制件韌性會(huì)受到很大的影響，缺口沖擊強(qiáng)度很可能不再能夠達(dá)到其實(shí)施例中的50kJ/m2以上。
[0006] 又如申請?zhí)枮?01410838538.X的中國發(fā)明專利公布了一種低散發(fā)、耐水解PC/ ABS材料及其制備方法，該P(yáng)C/ABS材料按以下重量份計(jì)的原料配制而成：聚碳酸酯樹脂 10-85重量份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10-85重量份；丙烯腈-苯乙烯共聚物0-55 份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝馬來酸酐相容劑0-5重量份；耐水解劑0. 1-1份；除味劑 0. 01-0. 2份。該專利通過選擇適當(dāng)?shù)牟牧吓浞郊斑m當(dāng)添加耐水解劑來改善PC/ABS合金材 料的耐水解性能，但向體系中添加的除味劑為0. 01-0. 2%時(shí)，由于添加量較少，且除味劑被 固定在PC/ABS材料內(nèi)部，與散發(fā)性小分子接觸的機(jī)會(huì)很少，因此，所能夠起到的作用應(yīng)當(dāng) 是十分有限的。
[0007] 近年來，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，靜電紡絲作為一種簡便有效的可生產(chǎn)納米纖維的 新型加工技術(shù)現(xiàn)已得到了廣泛應(yīng)用。靜電紡絲是高分子流體靜電霧化的特殊形式，此時(shí)霧 化分裂出的物質(zhì)不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以運(yùn)行相當(dāng)長的距離，最終固化成 纖維。其工作原理為：首先，使高分子溶液或熔體帶電，當(dāng)所帶電量達(dá)到一定強(qiáng)度后，帶電液 體的電荷斥力超過了其表面張力（泰勒錐形成），表面出現(xiàn)了微細(xì)的射流，射流在飛行過程 中不斷拉伸，最終沉積在接收器上，經(jīng)固化成型為納米纖維膜。這些纖維膜中的纖維粗細(xì)可 根據(jù)電壓強(qiáng)度、飛行距離、溶劑種類、溶液濃度、環(huán)境溫濕度等因素來調(diào)節(jié)。所制得的纖維膜 可由材料和工藝不同，而呈現(xiàn)不同的光澤和質(zhì)感。
[0008] 如果在汽車內(nèi)飾或其他制件設(shè)計(jì)初期，將靜電紡絲技術(shù)納入考慮范圍，例如，在 PC/ABS塑料合金制件注塑后，再進(jìn)行一個(gè)相當(dāng)于噴漆環(huán)節(jié)的電紡覆絲過程，可以有效改善 PC/ABS塑料合金制件的耐候性、散發(fā)性以及其他方面的性能。
[0009] 然而，目前將靜電紡絲技術(shù)用于改善PC/ABS塑料合金VOC揮發(fā)性的技術(shù)信息卻鮮 有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能有效降低PC/ ABS塑料合金制件揮發(fā)性，并能吸附其他塑料制件揮發(fā)出的有機(jī)小分子，用以降低車內(nèi)VOC 濃度的用于改善PC/ABS合金制件揮發(fā)性的纖維膜及其制備方法。
[0011] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0012] 一種用于改善PC/ABS合金制件揮發(fā)性的纖維膜，該纖維膜通過靜電紡絲工藝鋪 覆沉積在PC/ABS合金制件表面上，并且所述的纖維膜為添加有多孔吸附劑的聚苯乙烯纖 維膜。
[0013] 所述的聚苯乙烯纖維膜中多孔吸附劑的質(zhì)量含量為1-35%。
[0014] 所述的多孔吸附劑包括活性炭、多孔炭纖維、碳納米管或石墨烯中的一種或多種。
[0015] 優(yōu)選地，所述的多孔吸附劑為多孔性顆粒吸附劑。
[0016] 所述的聚苯乙烯纖維膜中聚苯乙烯的重均分子量為50000-200000。
[0017] -種用于改善PC/ABS合金制件揮發(fā)性的纖維膜的制備方法，該方法具體包括以 下步驟：
[0018] (1)將多孔吸附劑與聚苯乙烯熔融攪拌，制成分散均勻的電紡液；
[0019] (2)將電紡液填裝到注射器中，再以恒定喂料速度推動(dòng)電紡液向前擠出，在注射 器尖端施加靜電電壓，以PC/ABS合金制件毛坯作為接收器，進(jìn)行靜電紡絲，使得被擠出的 電紡液形成泰勒錐形電紡射流，電紡射流經(jīng)飛行拉伸，沉積在PC/ABS合金制件毛坯的表面 上，形成纖維膜；
[0020] (3)待步驟⑵中的纖維膜厚度達(dá)到10 μ m以上時(shí)，更換下一個(gè)PC/ABS合金制件 毛坯即可。
[0021] 步驟（1)所述的多孔吸附劑在電紡液中的質(zhì)量含量為1-35%。
[0022] 步驟（2)所述的喂料速度為0· 5-100mL/h。
[0023] 步驟⑵所述的靜電紡絲的條件為：控制靜電電壓為2_70kV，注射器尖端到PC/ ABS合金制件毛坯表面的接收距離為3-50cm，注射器前段直徑為0. l-2mm，環(huán)境溫度為 20-70 °C，環(huán)境相對(duì)濕度為50-80 %。
[0024] 優(yōu)選地，步驟（2)所述的靜電紡絲的條件為：控制靜電電壓為0. 5-100kV，注射器 尖端到PC/ABS合金制件毛坯表面的接收距離為1-lOOcm，注射器前段直徑為0. l-2mm，環(huán)境 溫度為O-KKTC，環(huán)境相對(duì)濕度為0-95 %。
[0025] 靜電紡絲的參數(shù)可根據(jù)PC/ABS合金材料毛坯件的實(shí)際形貌進(jìn)行調(diào)整。
[0026] 所述的PC/ABS合金材料毛坯件前方設(shè)有可往復(fù)移動(dòng)的纖維吸引機(jī)構(gòu)，該纖維吸 引機(jī)構(gòu)吸引電紡射流沉積在PC/ABS合金材料毛坯件的表面上。
[0027] 所述的纖維吸引機(jī)構(gòu)為金屬絲網(wǎng)或金屬線。
[0028] 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，所述的纖維吸引機(jī)構(gòu)為一個(gè)與PC/ABS合金材料毛坯件表面相匹 配的金屬線制成的網(wǎng)格殼體，可以通過伺服電機(jī)來控制其進(jìn)行有規(guī)則的往復(fù)移動(dòng)，其能吸 引電紡射流沉積在后方的PC/ABS合金材料毛坯件的表面上。
[0029] 其中，所述的金屬絲網(wǎng)優(yōu)選銅絲網(wǎng)或鋁絲網(wǎng)中的一種，所述的金屬線優(yōu)選銅線。
[0030] 本發(fā)明中，所述的纖維吸引機(jī)構(gòu)主要用于加強(qiáng)對(duì)電紡射流的牽引性，并通過來回 往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，吸引電紡射流沉積到PC/ABS合金制件毛坯上，每次換上新的PC/ABS合金制件 毛坯件進(jìn)行電紡造孔時(shí)，一并更換纖維吸引機(jī)構(gòu)。
[0031] 本發(fā)明的制備方法主要是將多孔性顆粒吸附劑與聚苯乙烯（PS)熔融攪拌制成分 散均勻的電紡液，將制備得到的PS熔體填裝到注射器型的儲(chǔ)罐中，注射器以固定速度推動(dòng) 液體向前擠出，在注射器尖端施加高壓靜電，在靜電作用下，被擠出的PS熔體形成噴射料 流，料流經(jīng)過一定的飛行距離后，沉積在前方放置了往復(fù)運(yùn)動(dòng)的金屬絲的接收器表面上，而 接收器正是欲電鍍的PC/ABS合金制件毛坯，待接收的電紡纖維膜達(dá)到一定厚度，換上一批 新的PC/ABS合金制件毛坯進(jìn)行表面覆絲。而電紡結(jié)束后的樣件表面上增加了一層帶有多 孔性顆粒吸附劑的PS纖維膜，纖維膜中的多孔性顆粒能夠及時(shí)地吸附PC/ABS合金制件本 身散發(fā)出的有機(jī)小分子。
[0032] 本發(fā)明制得的PC/ABS合金制件表面被一層負(fù)載了多孔性顆粒吸附劑的PS電紡纖 維膜所覆蓋，而內(nèi)部材料則是具有高強(qiáng)度高耐熱的PC/ABS材料。制件中散逸出的小分子揮 發(fā)物在經(jīng)過表層的PS電紡纖維膜時(shí)，會(huì)被多孔性顆粒吸附劑吸附，車內(nèi)其他制件所散發(fā)出 的小分子也會(huì)在接觸到電紡纖維膜時(shí)被多孔性顆粒吸附劑捕獲，從而減少了車內(nèi)的VOC濃 度。在溫度較高的時(shí)候，將車置于陽光下暴曬若干小時(shí)，接著打開車門通風(fēng)，可以使已經(jīng)被 捕獲的散發(fā)性小分子再散逸出來而被排除車外，P