一种高硬度防水ABS树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于聚合物技术领域,具体涉及一种高硬度防水ABS树脂及其制备方法。
背景技术
ABS是目前应用最广泛的工程塑料之一,因其具有较强的抗冲击强度、比重低、尺寸稳定性好、耐酸碱性能强、易加工等优点,在机械、家用电器、日常用具等行业应用广泛,尤其在电视机、冰箱、洗衣机外壳领域取得了快速的发展。译
随着经济的快速发展,人们生活水平的不断提高,人们对家用电器的外观的要求也越来越高,不仅要求其具备较高的光泽度,使得制得的家电外壳具有光鲜的外观,而且对其硬度提出了更高的要求,以使得在使用过程中达到抗刮的技术效果。但是现有的ABS合金材料在通过聚合方式合成的过程中,各种树脂材料的折光指数无法达到完全匹配的程度,导致制得的合金材料的光泽度达不到使用的要求,在塑模完成之后还需要喷涂高光油漆,使得生产效率低,提高了生产成本;尤其是现有的ABS合金材料的硬度无法达到耐刮擦性能的要求,大大限制了该材料在各应用领域中的应用。
因此,急需一种具有高硬度,高防水性能,且其它物理性能不下降的ABS树脂组合物。
发明内容
本发明提供一种高硬度防水ABS树脂及其制备方法,通过优化组分、用量,制得的产品具有高硬度,高防水性能,且其它物理性能不下降。
为解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种高硬度防水ABS树脂,其特征在于,以质量份为单位,包括如下原料:ABS,聚氨酯,高密度聚乙烯,三氟丙基甲基聚硅氧烷,二硫化四甲基秋兰姆,纳米铜粉,钢纤维,抗氧化剂,润滑剂;所述聚氨酯的质量占ABS质量的20%-30%,所述高密度聚乙烯的质量占ABS质量10-20%,所述二硫化四甲基秋兰姆占ABS质量1-3%;所述钢纤维的直径d≤0.08mm。
进一步地,高硬度防水ABS树脂,以质量份为单位,包括如下原料:ABS100份,聚氨酯 20-30份,高密度聚乙烯10-20份,三氟丙基甲基聚硅氧烷5-10份,二硫化四甲基秋兰姆1-3份,纳米铜粉2-4份,钢纤维2-4份,抗氧化剂0.5-1份,润滑剂2-4份。
进一步地,所述高密度聚乙烯的平均分子量为100000-200000。
进一步地,所述钢纤维的长径比为30:1。
进一步地,所述纳米铜粉的平均直径为50nm。
进一步地,所述三氟丙基甲基聚硅氧烷的25℃粘度为1000mPa.s。
进一步地,所述的抗氧化剂为多元受阻酚型抗氧化剂。
进一步地,所述的润滑剂为硬脂酸钙、石蜡、聚乙烯蜡中至少一种。
一种根据上述的高硬度防水ABS树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将钢纤维,纳米铜粉,三氟丙基甲基聚硅氧烷,二硫化四甲基秋兰姆按比例在高速混炼机中混炼5-10分钟;
(2)按所述的配方称取ABS,聚氨酯,抗氧化剂,润滑剂,高密度聚乙烯,投入到混合器中搅拌1-3分钟,得到混合原料;
(3)将步骤2的混合原料和步骤1的混炼产物投入到双螺杆挤出机中进行反应,材料在机筒内停留时间1-2min,得到反应产物,
(4)将反应产物切粒、干燥后得到成品。
进一步地,所述双螺杆挤出机的各区温度如下:一区180-200℃,二区200-220℃,三区200-220℃,四区200-220℃,五区200-220℃,六区200-220℃,七区200-220℃,八区200-220℃,九区200-220℃,机头190-210℃。
本发明具有以下有益效果:
1)高密度聚乙烯包含有线性分子,具有高弹性,可以有效的在挤出时增强聚合物的抗坍塌性,以及各向异性,吸水性低,具有较高的防水性;但是其缺点在于表面硬度较低,因此其量需要控制在一定范围内;聚氨酯大分子中含有的基团都是强极性基团,而且大分子中还含有聚醚或聚酯柔性链段,使得聚氨酯具有较高的机械强度,通过高密度聚乙烯与聚氨酯共同使用,实现了在一定程度填充ABS的分子链空间和实现分子链纠缠,从而实现了改善了ABS树脂的硬度并且不降低其它机械性能;
2)三氟丙基甲基聚硅氧烷为硅油中极性最大的,能够容易的配合钢纤维和纳米铜粉等无机填料,并且其引入到树脂中,能够更快速的分散,并且其能提高树脂的防水性能,优选其粘度为1000。
3)添加钢纤维,增加ABS树脂的硬度和机械性能,优选为超细钢纤维。纳米铜粉可以起到增加ABS树脂的耐磨性和表面防水性能。更多的添加钢纤维会导致ABS树脂的防水性能下降,更多的添加纳米铜粉难以分散,导致机械性能和力学性能下降。与其他纤维相比,钢纤维能较大幅度的增加硬度,同时配合耐腐蚀的纳米铜粉,从而实现防水性能综合提高。
4)添加二硫化四甲基秋兰姆,从而在树脂中引入活性硫原子,在高温挤压中,对部分树脂进行硫化交联,从而增强硬度,并且进一步提高防水性。
本发明的高硬度防水ABS树脂在不降低其它硬度和透明度得到了综合提高,聚氨酯,高密度聚乙烯在制备高硬度防水ABS树脂过程中起到了协同作用,协同提高了硬度和防水性能,通过二硫化四甲基秋兰姆引入活性硫进行部分硫化,且通过三氟丙基甲基聚硅氧烷,纳米铜粉,钢纤维进一步配合,进一步改善了硬度和防水性能。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明,通过以下实例加以说明,这些实例属于本发明的保护范围,但不限制本发明的保护范围。
下面通过更具体的实施例加以说明。
高硬度防水ABS树脂,其特征在于,以质量份为单位,包括如下原料:ABS100份,聚氨酯 20-30份,高密度聚乙烯10-20份,三氟丙基甲基聚硅氧烷5-10份,二硫化四甲基秋兰姆1-3份,纳米铜粉2-4份,钢纤维2-4份,抗氧化剂0.5-1份,润滑剂2-4份。
所述钢纤维为的直径d≤0.08mm,长径比为30:1。进一步地,所述高密度聚乙烯的平均分子量为100000-200000。所述纳米铜粉的平均直径为50nm。所述三氟丙基甲基聚硅氧烷的25℃粘度为1000mPa.s。所述的抗氧化剂为多元受阻酚型抗氧化剂。所述润滑剂为聚乙烯蜡。
一种上述的高硬度防水ABS树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将钢纤维,纳米铜粉,三氟丙基甲基聚硅氧烷,二硫化四甲基秋兰姆按比例在高速混炼机中混炼5-10分钟;
(2)按所述的配方称取ABS,聚氨酯,抗氧化剂,润滑剂,高密度聚乙烯,投入到混合器中搅拌1-3分钟,得到混合原料;所述双螺杆挤出机的各区温度如下:一区180-200℃,二区200-220℃,三区200-220℃,四区200-220℃,五区200-220℃,六区200-220℃,七区200-220℃,八区200-220℃,九区200-220℃,机头190-210℃;
(3)将步骤2的混合原料和步骤1的混炼产物投入到双螺杆挤出机中进行反应,材料在机筒内停留时间1-2min,得到反应产物,
(4)将反应产物切粒、干燥后得到成品。
实施例1
高硬度防水ABS树脂,其特征在于,以质量份为单位,包括如下原料:ABS100份,聚氨酯 25份,高密度聚乙烯15份,三氟丙基甲基聚硅氧烷7.5份,二硫化四甲基秋兰姆2份,纳米铜粉3份,钢纤维3份,抗氧化剂0.75份,润滑剂3份。
一种上述的高硬度防水ABS树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将钢纤维,纳米铜粉,三氟丙基甲基聚硅氧烷,二硫化四甲基秋兰姆按比例在高速混炼机中混炼5-10分钟;
(2)按所述的配方称取ABS,聚氨酯,抗氧化剂,润滑剂,高密度聚乙烯,投入到混合器中搅拌1-3分钟,得到混合原料;所述双螺杆挤出机的各区温度如下:一区180-200℃,二区200-220℃,三区200-220℃,四区200-220℃,五区200-220℃,六区200-220℃,七区200-220℃,八区200-220℃,九区200-220℃,机头190-210℃;
(3)将步骤2的混合原料和步骤1的混炼产物投入到双螺杆挤出机中进行反应,材料在机筒内停留时间1-2min,得到反应产物,
(4)将反应产物切粒、干燥后得到成品。
实施例2
高硬度防水ABS树脂,其特征在于,以质量份为单位,包括如下原料:ABS100份,聚氨酯 20份,高密度聚乙烯20份,三氟丙基甲基聚硅氧烷5份,二硫化四甲基秋兰姆3份,纳米铜粉2份,钢纤维4份,抗氧化剂0.5份,润滑剂4份。
制备方法与实施例1相同。
实施例3
高硬度防水ABS树脂,其特征在于,以质量份为单位,包括如下原料:ABS100份,聚氨酯30份,高密度聚乙烯10份,三氟丙基甲基聚硅氧烷10份,二硫化四甲基秋兰姆1份,纳米铜粉4份,钢纤维2份,抗氧化剂1份,润滑剂2份。
制备方法与实施例1相同。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高硬度防水ABS树脂的原料中缺少改性高密度聚乙烯,聚氨酯。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高硬度防水ABS树脂的原料中缺少高密度聚乙烯。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高硬度防水ABS树脂的原料中线性高密度聚乙烯30份。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高硬度防水ABS树脂的原料中硫缺少化聚氨酯。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高硬度防水ABS树脂的原料中聚氨酯的量为40份。
对比例6
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高硬度防水ABS树脂的原料中缺少钢纤维,纳米铜粉,三氟丙基甲基聚硅氧烷。
对比例7
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高硬度防水ABS树脂的原料中缺少三氟丙基甲基聚硅氧烷。
对比例8
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高硬度防水ABS树脂的原料中缺少钢纤维。
对比例9
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高硬度防水ABS树脂的原料中缺少纳米铜粉。
对比例10
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高硬度防水ABS树脂的原料中缺少二硫化四甲基秋兰姆。
拉伸强度按ASTM D-638标准,弯曲强度按ASTM D-790标准,进行制样测试,根据ISO2039-2测量洛氏硬度,将产品浸入热水(80℃)24小时后,测试变形率(%)。
由上表可知:由实施例1-3和对比例1-9的数据可见,本发明的高硬度防水ABS树脂在不降低其它硬度和透明度得到了综合提高,聚氨酯,高密度聚乙烯在制备高硬度防水ABS树脂过程中起到了协同作用,协同提高了硬度和防水性能,通过二硫化四甲基秋兰姆引入活性硫进行部分硫化,且通过三氟丙基甲基聚硅氧烷,纳米铜粉,钢纤维进一步配合,进一步改善了硬度和防水性能。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。