CN101302323A - 一种增韧增强abs材料及其制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种增韧增强ABS材料及其制备方法。增韧增强ABS材料，按重量百分比由以下组分制备而成：丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物55～75％；增韧剂5～15％；增强剂10～30％；相容剂3.0～7.0％；偶联剂0.3～0.5％；抗氧剂0.1～1.0％；防玻纤外露剂0.3～0.7％。本发明通过在ABS+GF的体系中加入增韧剂，有效地提高整个体系的冲击强度和韧性。增韧增强ABS在熔融挤出过程中，增韧剂均匀的分布于ABS树脂当中，在该材料或制件受到冲击时，均匀分散在ABS树脂当中的增韧剂可及时有效的吸收冲击的能量，从而提高增强ABS的韧性，使制件达到打自攻螺丝时不会爆裂的效果。

Description

一种增韧增强ABS材料及其制备方法
[技术领域]
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种增韧增强ABS材料及其制备方法。该种合金可应用于电子电器元件，办公设备部件与外壳、手提电脑和笔记本电脑外壳及其他需一定强度又需打自攻螺丝的制件中。
[背景技术]
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)是一种应用日益广泛的工程塑料，ABS具有刚性好，冲击强度高、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，耐热、表面硬度高，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易制成玻纤增强产品容易涂装，着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工。但是它的某些缺点，如未增强改性的ABS强度低，耐热性差等，都制约了它在许多领域中的应用。共混合金化改性是ABS改性的一种重要手段，它使ABS性能更加优异，从而拓宽了它的应用领域.
玻纤增强ABS是较早工业化的ABS改性产品之一，玻纤增强ABS是目前最重要的增强ABS材料。相对于ABS，其在性能上提高了ABS的疲劳强度和硬度。同时提高了ABS的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、压缩强度、耐磨性、降低吸水性、蠕变、热变形温度和成型收缩率。目前市场上对增强玻纤ABS的需求很大，国内相当多的企业在这一方面也作了很多的研究工作，取得相当大的进展和成果。
玻纤增强ABS的不足之处是材料的韧性差，打自攻螺丝时容易爆裂，限制了玻纤增强ABS在某些领域的应用。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是，克服传统玻纤增强ABS材料韧性差，冲击强度不高的缺陷，提供一种冲击强度高、韧性好的增韧增强ABS材料，同时还要提供该种增韧增强ABS材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种增韧增强ABS材料，按重量百分比由以下组分制备而成：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物      55～75％；
增韧剂                          5～15％；
增强剂                          10～30％；
相容剂                          3.0～7.0％；
偶联剂                          0.3～0.5％；
抗氧剂                          0.1～1.0％；
防玻纤外露剂                    0.3～0.7％。
以上所述的增韧增强ABS材料，所述的增韧剂按重量百分比由91％～97％的高胶粉，0.5～2％的偶联剂和2％～7％的相容剂制备而成。所述的相容剂是SMA树脂系苯乙烯(S)-马来酸酐(MA)共聚物。所述的增强剂为玻璃纤维增强材料。所述的抗氧剂包括酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05-0.5％和亚磷酸酯类抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯0.05-0.5％。所述的防玻纤外露剂为乙撑双硬脂酰胺的改性产品。
以上所述的增韧增强ABS材料，可以由以下组分按重量百分比制备而成：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物      60～70％；
增韧剂                          7～10％；
增强剂                          15～25％；
相容剂                          5.0～6.0％；
偶联剂                          0.3～0.5％；
抗氧剂                          0.3～0.5％；
防玻纤外露剂                    0.5～0.6％；
以上百分数是重量百分比。
以上所述的增韧增强ABS材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤1：按上述重量百分比称取各组分；
步骤2：以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物为基体，加增韧剂、增强剂、相容剂、偶联剂、抗氧剂、防玻纤外露剂和适量分散剂在高速混合机中混合；
步骤3：将混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒。
以上所述的增韧增强ABS材料的制备方法，该双螺杆挤出机一区温度：170～180℃，二区温度：180～190℃，三区温度：200～210℃，四区温度：210～220℃，五区温度：200～210℃，六区温度：190～200℃，停留时间1-2分钟，主机转速：300-350rpm。在步骤2中，在高速混合机中混合3-5分钟。
以上所述的增韧增强ABS材料的制备方法，还包括增韧剂制作步骤：按重量百分比将91％～97％的高胶粉，0.5～2％的偶联剂和2％～7％的相容剂放入高混机中，边混合边加热升温至60-70℃，高速混合15-25分钟，将其混合物放入挤出机中挤出造粒，制成增韧剂。
本发明通过在ABS+GF的体系中加入一定比例的增韧剂，有效地提高整个体系的冲击强度和韧性。其机理是增韧增强ABS在熔融挤出过程中，增韧剂可均匀的分布于ABS树脂当中，在该材料或制件受到冲击时，均匀分散在ABS树脂当中的增韧剂可及时有效的吸收冲击的能量，从而提高增强ABS的韧性，使制件达到打自攻螺丝时不会爆裂的效果。
[具体实施方式]
在本发明以下实施例中，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂相对密度为1.00～1.05，熔点为175-185℃；相容剂是SMA树脂系苯乙烯(S)-马来酸酐(MA)共聚物。增强剂为玻璃纤维增强材料；偶联剂为有机硅烷偶联剂KH550。抗氧剂包括酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05-0.5％和亚磷酸酯类抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯0.05-0.5％。防玻纤外露剂为乙撑双硬脂酰胺的改性产品。
本发明增韧剂制作方法如下：按重量百分比将91％～97％的高胶粉，0.5～2％的偶联剂和2％～7％的相容剂放入高混机中，边混合边加热升温至60-70℃，高速混合15-25分钟，将其混合物放入挤出机中挤出造粒，制成的增韧剂相对密度为0.80～0.90，熔点为160～170℃。高胶粉是高橡胶含量(＞50％)的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物，如Crompton Blendex的B415，东莞卓创的HR181等。增韧剂制作的实施例如下：将含95％的高胶粉，1％的偶联剂和4％的相容剂放入高混机中，边混合边加热升温至65℃，高速混合20分钟，将其混合物放入挤出机中挤出造粒，制成增韧剂。
实施例1
将树脂其丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)重量比为：55％；增韧剂重量比为：10％；增强剂玻璃纤维重量比为：30％；相容剂(SMA)重量比为：3.0％；偶联剂(KH-550)重量比为：0.5％；抗氧剂(1010)重量比为：0.4％；抗氧剂168重量比为：0.4％；防玻纤外露剂(TAF)重量比为：0.7％。在高速混合机中混合4分钟；
混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
该双螺杆挤出机一区温度：170～180℃，二区温度：180～190℃，三区温度：200～210℃，四区温度：210～220℃，五区温度：200～210℃，六区温度：190～200℃，停留时间1-2分钟，主机转速：300-350rpm。
实施例2
将树脂其丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)重量比为：50％；增韧剂重量比为：15％；增强剂玻璃纤维重量比为：30％；相容剂(SMA)重量比为：4.0％；偶联剂(KH-550)重量比为：0.3％；抗氧剂(1010)重量比为：0.05％；抗氧剂168重量比为：0.05％；防玻纤外露剂(TAF)重量比为：0.6％。在高速混合机中混合4分钟；
将混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
该双螺杆挤出机一区温度：170～180℃，二区温度：180～190℃，三区温度：200～210℃，四区温度：210～220℃，五区温度：200～210℃，六区温度：190～200℃，停留时间1-2分钟，主机转速：300-350rpm。
实施例3
将树丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)重量比为：65％；增韧剂重量比为：8％；增强剂玻璃纤维重量比为：20％；相容剂(SMA)重量比为：5.0％；偶联剂(KH-550)重量比为：0.4％；抗氧剂(1010)重量比为：0.5％；抗氧剂168重量比为：0.5％；防玻纤外露剂(TAF)重量比为：0.6％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
该双螺杆挤出机一区温度：170～180℃，二区温度：180～190℃，三区温度：200～210℃，四区温度：210～220℃，五区温度：200～210℃，六区温度：190～200℃，停留时间1-2分钟，主机转速：300-350rpm。
实施例4
将树脂其丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)重量比为：63％；增韧剂重量比为：9.5％；增强剂玻璃纤维重量比为：20％；相容剂(SMA)重量比为：6.0％；偶联剂(KH-550)重量比为：0.4％；抗氧剂(1010)重量比为：0.3％；抗氧剂168重量比为：0.3％；防玻纤外露剂(TAF)重量比为：0.5％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
该双螺杆挤出机一区温度：170～180℃，二区温度：180～190℃，三区温度：200～210℃，四区温度：210～220℃，五区温度：200～210℃，六区温度：190～200℃，停留时间1-2分钟，主机转速：300-350rpm。
实施例5
将树脂其丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)重量比为：77％；增韧剂重量比为：5.5％；增强剂玻璃纤维重量比为：10％；相容剂(SMA)重量比为：6.0％；偶联剂(KH-550)重量比为：0.4％；抗氧剂(1010)重量比为：0.3％；抗氧剂168重量比为：0.3％；防玻纤外露剂(TAF)重量比为：0.5％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
该双螺杆挤出机一区温度：170～180℃，二区温度：180～190℃，三区温度：200～210℃，四区温度：210～220℃，五区温度：200～210℃，六区温度：190～200℃，停留时间1-2分钟，主机转速：300-350rpm。
实施例6
将树脂其丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)重量比为：75％；增韧剂重量比为：5％；增强剂玻璃纤维重量比为：12％；相容剂(SMA)重量比为：7.0％；偶联剂(KH-550)重量比为：0.4％；抗氧剂(1010)重量比为：0.15％；抗氧剂168重量比为：0.15％；防玻纤外露剂(TAF)重量比为：0.3％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
该双螺杆挤出机一区温度：170～180℃，二区温度：180～190℃，三区温度：200～210℃，四区温度：210～220℃，五区温度：200～210℃，六区温度：190～200℃，停留时间1-2分钟，主机转速：300-350rpm。
性能评价方式及实行标准：
将按上述方法完成的粒子事先在80～90℃的鼓风烘箱中干燥4小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在80℃。
拉伸性能测试按ISO 527-2进行，试样尺寸为150×10×4，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO 178进行，试样尺寸为80×10×4，拉伸速度为2mm/min，跨距为64mm，简支梁冲击强度按ISO 179进行，试样尺寸为55×6×4，缺口深度为试样厚度的三分之一；灰份的测试按ISO 3451的测试方法进行。
材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度以及阻燃性的数值进行评判。
表1：实施例1-6的配方表
组分％ 生产厂家 型号   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6
  ABS   LG   121H   55   50   65   63   77   75
  增韧剂   自制   10   15   8   9.5   5.5   5
  玻纤   巨石   988   30   30   20   20   10   12
  SMA   上海事必达   M14   3   4   5   6   6.0   7
偶联剂   南京华立明科 KH550 0.5 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4
  抗氧剂   金海雅宝   1010   0.4   0.05   0.5   0.3   0.3   0.15
  抗氧剂   金海雅宝   168   0.4   0.05   0.5   0.3   0.3   0.15
  防玻纤外露剂   苏州兴泰国光   TAF   0.7   0.6   0.6   0.5   0.5   0.3
表2：实施例1-6及现有技术的玻纤增强ABS材料物性对比表
  组成   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   玻纤增强ABS
  拉伸强度(mpa)   92   90   75   73   65   63   72
  断裂伸长率(％)   3   3   4.5   4.5   6   6   2.5
  弯曲强度(mpa)   115   112   100   98   87   85   125
  弯曲模量(mpa)   5500   5300   4000   3900   3200   3000   3800
  冲击强度(KJ/m2) 15 15 16 16 17 17 12
  韧性   好   好   出色   出色   出色   出色   差
  浮纤   不明显   不明显   不明显   不明显   不明显   不明显   严重
  灰份   30   30   20   20   10   12   20
从表1和表2的数据可得知：
1)随着玻纤的减低，材料的冲击强度得到提高，韧性增加的趋势；
2)随着增韧剂的增加，材料的冲击强度得到提高，韧性增加的趋势；
3)随着相容剂的增加，材料的冲击强度得到提高，韧性增加的趋势。
本发明克服了传统玻纤增强ABS材料冲击强度低，韧性差的缺陷，本发明的有益效果是：产品的韧性好，冲击强度高，强度高、耐化学性优良、尺寸稳定性好及低翘曲性，在保证增强玻纤ABS材料原有刚性的同时，能够大幅度地提高增强玻纤ABS的韧性性和冲击性能，可广泛应用于电子电器元件，办公设备部件与外壳、手提电脑和笔记本电脑外壳及其他需一定强度又需打自攻螺丝的制件中。
另本发明通过控制相容剂和防玻纤外露剂的含量还能够克服传统玻纤增强玻纤ABS材料表面浮纤严重的缺陷，在保证玻纤增强玻纤ABS材料的刚性，提高产品的的韧性和冲击性能，翘曲性的前提下，改善了增韧增强ABS材料的表面浮纤效果，进一步扩大了增强ABS材料的应用范围。

Claims (10)

1、一种增韧增强ABS材料，其特征在于：按重量百分比由以
下组分制备而成：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物      55～75％；
增韧剂                          5～15％；
增强剂                          10～30％；
相容剂                          3.0～7.0％；
偶联剂                          0.3～0.5％；
抗氧剂                          0.1～1.0％；
防玻纤外露剂                    0.3～0.7％。
2、根据权利要求1所述的增韧增强ABS材料，其特征在于：所述的增韧剂按重量百分比由91％～97％的高胶粉，0.5～2％的偶联剂和2％～7％的相容剂制备而成。
3、根据权利要求2所述的增韧增强ABS材料，其特征在于：所述的相容剂是SMA树脂系苯乙烯(S)-马来酸酐(MA)共聚物，所述的增强剂为玻璃纤维增强材料。
4、根据权利要求2所述的增韧增强ABS材料，其特征在于：所述的抗氧剂包括酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05-0.5％和亚磷酸酯类抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯0.05-0.5％。
5、根据权利要求1所述的增韧增强ABS材料，其特征在于：所述的防玻纤外露剂为乙撑双硬脂酰胺的改性产品。
6、根据权利要求1所述的增韧增强ABS材料，其特征在于：由以下组分按重量百分比制备而成：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物    60～70％；
增韧剂                        7～10％；
增强剂                        15～25％；
相容剂                        5.0～6.0％；
偶联剂                        0.3～0.5％；
抗氧剂                        0.3～0.5％；
防玻纤外露剂                  0.5～0.6％；
以上百分数是重量百分比。
7、一种如权利要求1所述的增韧增强ABS材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：
步骤1：按上述重量百分比称取各组分；
步骤2：以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物为基体，加增韧剂、增强剂、相容剂、偶联剂、抗氧剂、防玻纤外露剂和适量分散剂在高速混合机中混合；
步骤3：将混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒。
8、根据权利要求7所述的增韧增强ABS材料的制备方法，其特征在于：该双螺杆挤出机一区温度：170～180℃，二区温度：180～190℃，三区温度：200～210℃，四区温度：210～220℃，五区温度：200～210℃，六区温度：190～200℃，停留时间1-2分钟，主机转速：300-350rpm。
9、根据权利要求8所述的增韧增强ABS材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，在高速混合机中混合3-5分钟。
10、根据权利要求7至9中任一权利要求所述的增韧增强ABS材料的制备方法，其特征在于：包括增韧剂制作步骤：按重量百分比将91％～97％的高胶粉，0.5～2％的偶联剂和2％～7％的相容剂放入高混机中，边混合边加热升温至60-70℃，高速混合15-25分钟，将其混合物放入挤出机中挤出造粒，制成增韧剂。
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