CN103524993A - 一种超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS）与聚对苯二甲酸乙二酯（PET）合金材料，包括以下重量份数的原料：丙烯晴-丁二烯-苯乙烯60～70份；聚对苯二甲酸乙二酯18～28份；增韧剂5～8份；增韧相容剂1～2份；相容剂1～4份；抗氧剂0.4～0.8份。本发明还公开了一种超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料及其制备方法。本发明通过加入聚对苯二甲酸乙二酯提高ABS基体材料的拉伸强度，耐热和耐溶剂性能，同时加入相容剂改善丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯的二元结构不稳定的缺陷，使得两种基体树脂能够较好的相容，同时加入自制增韧稳定剂即提高合金材料的韧性，从而获得优异的物理综合性能。扩展了丙烯晴-丁二烯-苯乙烯的应用范围。

Description

一种超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，尤其是指一种超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料及其制备方法。 
背景技术
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS）具有冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，所以广泛应用机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是五大通用塑料之一，但是它也有一些缺点限制了聚苯乙烯在更广泛的领域使用，因为它的硬度比较大而且性能较脆，耐热性较差，所以在一些需要较高强度和高温环境下就不能使用丙烯晴-丁二烯-苯乙烯作为基础材料，为此需要针对丙烯晴-丁二烯-苯乙烯现有的缺点进行改性以增加其使用领域。 
聚对苯二甲酸乙二酯（PET）其强度高、耐温性能好、耐溶剂性能优异，在溶剂作用下无应力开裂，所以可以通过加入PET来提高ABS的强度和耐温性能。但由于ABS与PBT不相容，且ABS与PET合金韧性较差，单纯的把PBT加入到ABS中达不到很好的改性效果。 
针对现有技术的上述缺陷，有必要在改性丙烯晴-丁二烯-苯乙烯当中加入相容剂，通过相容剂改善丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯的相容性，通过加入增韧剂提高合金的韧性从而获得兼具来两种基体树脂性能的高性 能合金 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料及其制备方法，改善丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金的韧性，同时提高丙烯晴-丁二烯-苯乙烯的耐温性能，从而获得具有较好综合力学性能的改性丙烯晴-丁二烯-苯乙烯材料。 
解决本发明的技术问题所采用的技术方案是：一种超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，包括以下重量份数的原料： 
Figure BDA0000383444070000021
解决本发明的技术问题所采用的另一技术方案是：一种超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的方法，包括以下步骤： 
步骤一、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯在80℃的烘箱内干燥3小时，聚对苯二甲酸乙二酯在110℃的烘箱内干燥3小时； 
步骤二、按照重量份数的比例称取原料配方，在高速混合机内混合4-8分钟得到混合物； 
步骤三、将步骤二中混合好的混合物在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机设定进料端温度为140-160℃，一区温度190-200℃，二区温度 205-215℃，三区温度210-220℃，四区温度220-230℃，机头190-210℃，停留时间1～2min，压力为5-8MPa。 
与现有技术相比，本发明通过丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）在相容剂，增韧剂和自制的相容增韧剂作用下形成具有高抗冲击，高耐温性能的合金材料。由于聚对苯二甲酸乙二酯高强度和耐温性能使得它和丙烯晴-丁二烯-苯乙烯结合过程中能够有效的弥补丙烯晴-丁二烯-苯乙烯强度较低，耐温性能差的缺点，在相容剂POE接枝马来酸酐和自制相容剂苯乙烯与丙烯晴接枝高活性环氧基作用下，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯能够很好的解决二元共混体系形态结构不稳定所造成的加工困难以及耐温性能较差的缺陷。本发明还添加了增韧剂和抗氧剂等，不仅改善了材料的综合性能同时使得材料具有很好的表面光滑效果。本发明所制得的材料不仅具有良好的冲击性能，而且在耐热方面也比一般的丙烯晴-丁二烯-苯乙烯材料要高很多，应用领域得到了很大的扩展。此外，本发明提出的复合材料制备方法，生产工艺简单，无需添加复杂设备，且成本低廉。 
附图说明
图1为制备超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的过程示意图。 
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 
本发明通过加入聚对苯二甲酸乙二酯来增强丙烯晴-丁二烯-苯乙烯，同时在其中加入POE接枝马来酸酐来改善两者的相容性，因为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯和丙烯晴-丁二烯-苯乙烯两者的共混体系属于二元不相容共混体系，如果不 加入相容剂，则共混体系会在两种树脂材料的交接处形成分层，从而形成断层结构，这不但不会提高丙烯晴-丁二烯-苯乙烯的力学性能，反而会导致共混体系的性能降低，所以要在体系中加入增容剂POE接枝马来酸酐，增容剂加入到体系中后，能够改善两者表面相容效果，使得两种基体树脂达到很好的共融，从而整个体系表现出较为优异的综合力学性能。自制增容相容剂加入到合金中后通过其接枝的活性环氧基团与聚对苯二甲酸乙二酯发生反应结合在一起，从而提高了材料的韧性，也进一步提高合金的相容性。本发明提供的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，包括以下重量份数的原料： 
其中，所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述丙烯晴-丁二烯-苯乙烯采用通用级丙烯晴-丁二烯-苯乙烯，所述丙烯晴-丁二烯-苯乙烯是无色无味的白色颗粒；熔体流动速率为22g/10min，缺口冲击强度为23KJ/M2，拉伸强度为37Mpa，断裂伸长率为25%，弯曲强度为65Mpa。 
所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述聚对苯二甲酸乙二酯是浅黄色高度结晶型聚合物，表面光滑，光 泽度较高，其熔体流动速率为210g/10min;拉伸强度为50Mpa；断裂伸长率为10%，弯曲强度为100Mpa，冲击强度为4.3KJ/M2。 
所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述增韧剂采用高胶粉，型号为巴斯夫VLK，其三个组分AN,BD,SM含量分别为22,40,38，其具有良好的热稳定性，熔体流动速率为40g/10min，缺口冲击强度为265KJ/M2，拉伸强度为42Mpa。 
所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述增容剂为POE接枝马来酸酐（T55-GMA）为白色透明颗粒，马来酸酐接枝率为1-1.3%，溶指为1.5g/10min,由于接枝上活性马来酸酐基团，可以很好的与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯结合，同时POE与苯二甲酸乙二酯能够很好的相容，故能够提高合金体系的相容性。 
所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述自制增韧相容剂为苯乙烯和丙烯晴接枝高活性还氧基团(GMA)，外观为白色粉末，平均粒径为120-140um，分子量为75000，环氧值为110，主链与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯有很好的相容性，侧链的高活性环氧基团具有极高的反应活性，可以与苯二甲酸乙二酯端基发生偶联反应，一方面增加合金相容性，同时很大程度提高合金体系的韧性。 
所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述抗氧剂采用主辅抗氧剂协效作用，主抗氧剂为1010，熔点为110-125℃，灰分0.15%，挥发份小于0.3%，辅助抗氧剂为168，熔点为183-187℃，灰份为0.1%，挥发份小于0.3%。 
请参考图1，本发明还提供了一种制备如上所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙 烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的方法，其包括以下步骤： 
步骤S01、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯在80℃的烘箱内干燥3小时，聚对苯二甲酸乙二酯在110℃的烘箱内干燥3小时； 
步骤S02、按照重量份数的比例称取原料配方，在高速混合机内混合4-8分钟得到混合物； 
步骤S03、将步骤二中混合好的混合物在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机设定进料端温度为140-160℃，一区温度190-200℃，二区温度205-215℃，三区温度210-220℃，四区温度220-230℃，机头190-210℃，停留时间1～2min，压力为5-8MPa。 
以下通过不同实施例来具体说明本发明超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料及其制备方法与性能等。 
实施例1： 
实施例1提供的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料含有以下重量份数的配料： 
Figure BDA0000383444070000061
实施例1提供的的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的制备方法包括步骤： 
步骤一、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯在80℃的烘箱内干燥3小时，聚对苯二甲酸乙二酯在110℃的烘箱内干燥3小时。 
步骤二、按照重量份数的比例称取原料配方，在高速混合机内混合7分钟得到混合物； 
步骤三、将步骤二中混合好的混合物在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机设定进料端温度为145-165℃，一区温度195-205℃，二区温度210-220℃，三区温度215-225℃，四区温度225-235℃，机头195-215℃，停留时间1min，压力为7MPa。 
为了测试超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的性能，还需要进行步骤四、压板注塑：将挤出后的粒料进行干燥处理后在注塑机上注塑成标准样条进行测试，注塑温度为230℃，注射压力为50Mpa，注射时间8秒，保压时间18秒。 
实施例2： 
实施例2提供的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的制备方法包括步骤： 
Figure BDA0000383444070000071
Figure BDA0000383444070000081
实施例2提供的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的制备方法包括步骤： 
步骤一、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯在80℃的烘箱内干燥4小时，聚对苯二甲酸丁二酯在100℃的烘箱内干燥4小时。 
步骤二、按照重量份数的比例称取原料配方，在高速混合机内混合5分钟得到混合物； 
步骤三、将步骤二中混合好的混合物在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机设定进料端温度为150-170℃，一区温度200-210℃，二区温度215-225℃，三区温度220-230℃，四区温度230-240℃，机头200-220℃，停留时间2min，压力为9MPa。 
为了测试超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的性能，还需要进行步骤四、压板注塑：将挤出后的粒料进行干燥处理后在注塑机上注塑成标准样条进行测试，注塑温度为230℃，注射压力为40Mpa，注射时间7秒，保压时间20秒。 
实施例3： 
提供的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的制备方法包括步骤： 
Figure BDA0000383444070000091
实施例3提供的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的制备方法包括步骤： 
步骤一、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯在80℃的烘箱内干燥4小时，聚对苯二甲酸丁二酯在100℃的烘箱内干燥4小时。 
步骤二、按照重量份数的比例称取原料配方，在高速混合机内混合8分钟得到混合物； 
步骤三、将步骤二中混合好的混合物在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机设定进料端温度为140-160℃，一区温度190-200℃，二区温度205-215℃，三区温度210-220℃，四区温度220-230℃，机头190-210℃，停留时间1.5min，压力为8MPa。 
为了测试超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的性能，还需要进行步骤四、压板注塑：将挤出后的粒料进行干燥处理后在注塑机上注塑成标准样条进行测试，注塑温度为220℃，注射压力为45Mpa，注射时间9秒，保压时间15秒。 
性能测试： 
物理力学性能及耐候性按ASTM相关标准抽检数据。实施例1～4原料及材料性能见表1： 
实施例1～3性能对比表： 
性能参数 实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度（MPa） 40.0 39.5 44.6
断裂伸长率(%) 16.2 16.9 18.5
弯曲强度（MPa） 55 57 63
弯曲模量（MPa） 1735 1754 1825
缺口冲击强度（J/m） 285 302 387
熔体流动速率（g/10min） 16.8 15.3 12.6
热变形温度（1.8MPa） 93 97 105
从实例1-3可以看出，在加入增溶剂POE接枝马来酸酐数量接近的情况下，加入自制增韧增溶剂数量的增加，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的韧性明显增加，这说明自制增韧增溶剂可以和苯二甲酸乙二酯发生化学反应，能很好的和苯二甲酸乙二酯结合在一起，同时赋予其较高的韧性，同时随着自制增韧增溶剂含量的增加，合金材料的相容性得到很好的改善，使得合金材料拥有聚对苯二甲酸乙二酯良好的耐热性能，合金材料的热变形温度明显提高。 
本发明的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料可广 泛应用于汽车工业、电子电气工业、家用电器等领域，如液晶电视边框，汽车仪表盘等。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于，其包括以下重量份数的原料： 
Figure DEST_PATH_FDA0000416873010000011
2.如权利要求1所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述丙烯晴-丁二烯-苯乙烯采用通用级丙烯晴-丁二烯-苯乙烯，所述丙烯晴-丁二烯-苯乙烯是无色无味的白色颗粒；熔体流动速率为22g/10min，缺口冲击强度为23KJ/M2，拉伸强度为37Mpa，断裂伸长率为25%，弯曲强度为65Mpa。 
3.如权利要求1所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述聚对苯二甲酸乙二酯是浅黄色高度结晶型聚合物，表面光滑，光泽度较高，其熔体流动速率为210g/10min;拉伸强度为50Mpa；断裂伸长率为10%，弯曲强度为100Mpa，冲击强度为4.3KJ/M2。 
4.如权利要求1所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述增韧剂采用高胶粉，型号为巴斯夫VLK，其三个组分AN,BD,SM含量分别为22,40,38，其具有良好的热稳定性，熔体流动速率为40g/10min，缺口冲击强度为265KJ/M2， 拉伸强度为42Mpa。 
5.如权利要求1所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述增容剂为POE接枝马来酸酐（T55-GMA）为白色透明颗粒，马来酸酐接枝率为1-1.3%，溶指为1.5g/10min,由于接枝上活性马来酸酐基团，可以很好的与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯结合，同时POE与苯二甲酸乙二酯能够很好的相容，故能够提高合金体系的相容性。 
6.如权利要求1所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述自制增韧相容剂为苯乙烯和丙烯晴接枝高活性还氧基团(GMA)，外观为白色粉末，平均粒径为120-140um，分子量为75000，环氧值为110，主链与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯有很好的相容性，侧链的高活性环氧基团具有极高的反应活性，可以与苯二甲酸乙二酯端基发生偶联反应，一方面增加合金相容性，同时很大程度提高合金体系的韧性。 
7.如权利要求1所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料，其特征在于：所述抗氧剂采用主辅抗氧剂协效作用，主抗氧剂为1010，熔点为110-125℃，灰分0.15%，挥发份小于0.3%，辅助抗氧剂为168，熔点为183-187℃，灰份为0.1%，挥发份小于0.3%。
8.一种制备如权利要求1所述的超韧丙烯晴-丁二烯-苯乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯合金材料的方法，其特征在于，其包括以下步骤： 
步骤一、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯在80℃的烘箱内干燥3小时，聚对苯二甲酸乙二酯在110℃的烘箱内干燥3小时； 
步骤二、按照重量份数的比例称取原料配方，在高速混合机内混合4-8分钟得到混合物； 
步骤三、将步骤二中混合好的混合物在双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机设定进料端温度为140-160℃，一区温度190-200℃，二区温度205-215℃，三区温度210-220℃，四区温度220-230℃，机头190-210℃，停留时间1～2min，压力为5-8MPa。 
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