CN108976695A - 一种高抗冲击性abs树脂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高抗冲击性ABS树脂，按重量计由以下原料制成：ABS树脂85‑90份、聚苯乙烯树脂10‑12份、聚丙烯腈2‑2.8份、抗氧化剂0.02‑0.08份、填料10‑15份。本发明提供的ABS树脂使用聚苯乙烯、聚丙烯腈进行复配，在复配过程中，加入了填料成分，不仅可以降低材料的成本，而且能显著提升材料的弯曲模量和抗冲击强度。
Description
技术领域
本发明属于新型高性能塑料领域，具体涉及一种高抗冲击性ABS树脂。
背景技术
ABS树脂是指 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。用于制备仪表、电气、电器、机械等各种零件。ABS树脂可用注塑、挤出、真空、吹塑及辊压等成型法加工为塑料，还可用机械、粘合、涂层、真空蒸着等法进行二次加工。由于其综合性能优良，用途比较广泛，主要用作工程材料，也可用于家庭生活用具。由于其耐油和耐酸、碱、盐及化学试剂等性能良好，并具有可电镀性，镀上金属层后有光泽好、比重轻、价格低等优点，可用来代替某些金属。还可合成自熄型和耐热型等许多品种，以适应各种用途。
ABS树脂具有良好的力学性能，但是，在某些特殊的领域，需要材料具有更好的抗冲击性能，现有的方法往往采用接枝的方法对ABS树脂进行接枝，但是，工艺条件不易控制，成本较高，申请号为201010269113.3的一种高抗冲击强度的PVC/ABS合金材料使用PVC与ABS树脂进行复配提升ABS树脂的抗冲击性能，但是在复配过程中需要加入大量的填料，造成复配成本高，在使用过程中存在助剂流失造成材料性能下降的问题。
发明内容
为了克服以上缺陷，本发明提供一种高抗冲击性ABS树脂，通过对ABS树脂进行改性，提升了ABS树脂的抗冲击性能。
本发明通过以下技术方案实现：
一种高抗冲击性ABS树脂，按重量计由以下原料制成：ABS树脂85-90份、聚苯乙烯树脂10-12份、聚丙烯腈2-2.8份、抗氧化剂0.02-0.08份、填料10-15份。
所述填料使用以下方法制备：
（1）、将凹凸棒土使用质量分数8%的硝酸溶液浸泡处理20min，然后使用去离子水清洗，将去离子水清洗3-5遍，然后在350-420℃下烘干；
（2）、将蒙脱土使用质量分数3%的草酸溶液浸泡处理30-40min，浸泡过程中使用超声波震荡处理，然后烘干；
（3）、按重量计取聚乙二醇5份、聚乙烯醇3份、膨胀石墨0.2份、玻璃纤维1.2份、水12份，在35-40℃下搅拌处理1-2h，得到混合液；
（4）、将步骤（1）制备的凹凸棒土、步骤（2）制备的蒙脱土、步骤（3）得到的混合液按重量比5-8:1-1.5:12-15的比例混合，在500-600r/min 的转速下搅拌20-25min，然后使用超声波震荡处理1-2h，得到混合物；
（5）、将步骤（4）得到的混合物蒸干，然后在惰性气体保护下进行碳化处理；
（6）、将步骤（5）处理好碳化后的原料与硅烷偶联剂按重量比30-40:1的比例混合，得到填料。
所述步骤（5）中碳化处理方法如下：
在氮气保护下，将混合物在250℃下处理10min，在3-5℃/min的升温幅度下升温至400℃，保温处理25-30min，然后不断通入氮气气流，使各成分混合均匀；然后以5℃/min的速度升温至580℃，保温15-20min，再以5℃/min的升温幅度升温至720℃，在720℃下处理10-12min，然后快速降温至300-320℃，保温15min，自然降温至常温。在碳化处理时，进行变温处理能提升碳化的效果，同时，不会对凹凸棒土中微孔造成明显的损坏，而且通过变温和快速降温处理能够使得微孔的吸附性更好，使膨胀石墨、玻璃纤维更好的分散在凹凸棒土周围，提升填料与树脂的分散效果。
在快速降温处理时，降温速度为25-30℃/min。
所述玻璃纤维使用以下方法进行改性处理：
（1）、将玻璃纤维使用质量分数15%的硝酸溶液浸泡处理30min，然后将玻璃纤维使用去离子水清洗3-5遍，再使用乙醇溶液清洗2-3遍，烘干至恒重；
（2）、将步骤（1）处理好的玻璃纤维与碳纳米管按重量比5:0.3的比例混合，使用超声波处理20-25min，然后将混合后的原料与硅烷偶联剂KH550按重量比55-60：1的比例的混合，使用超声波震荡处理1.2-1.5h；
（3）、将氧化石墨加入其重量5倍的去离子水中，然后超声处理1-2h，得到氧化石墨水溶胶；将步骤（2）处理好的玻璃纤维与氧化石墨水溶胶按重量比1:1比例混合搅拌均匀，超声分散处理1-2h，烘干，得到改性玻璃纤维。改性后的玻璃纤维能够有效地作为凹凸棒土、蒙脱土连接的桥梁，而且由于表面含有氧化石墨，其分散性能明显提升，能够提升填料中各成分分散的效果。
所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂DNP或抗氧剂CA。
所述ABS树脂为连续本体法ABS树脂。
在制备时，将ABS树脂85-90份、聚苯乙烯树脂10-12份、聚丙烯腈2-2.8份、抗氧化剂0.02-0.08份、填料10-15份粉碎，使用高速分散机分散处理0.5-0.8h，然后升温至80-90℃继续高速分散处理50-60min，得到混合料，将混合料使用挤出机在115-180℃下挤出造粒，得到抗冲击性ABS树脂。
本申请中的填料使用凹凸棒土、蒙脱土作为基体，在处理过程中对聚乙烯醇、聚乙二醇和玻璃纤维附着在凹凸棒土与膨润土表面，然后进行碳化处理，聚乙烯醇和聚乙二醇在碳化后附着在凹凸棒土、膨润土表面，加上玻璃纤维的附着作用，用于支撑材料的强度，
通过对凹凸棒土表面进行酸洗、有机溶剂处理及烘干，能够改善凹凸棒土表面微孔的活性，然后使用处理液进行处理，使得凹凸棒土表面的活性更强，能够提升与树脂材料和填料的效果，而且经过偶联剂处理，复合后能增加凹凸棒土与树脂等受力的连接点，提升连接的强度。
在填料改性过程中，使得凹凸棒土表面的孔能够有一定的收缩或者舒张，利用凹凸棒土的多孔性及蒙脱土的复合层状结构，在与树脂复合后，树脂收到外力时使得分子链间有一定的滑移空间，不会造成分子链断裂，影响制品的性能。同时，在原料中加入玻璃纤维，玻璃纤维作为凹凸棒土和蒙脱土的连接点，增加了连接的强度，在于树脂复合时，能够在受力的横向及纵向提升承载力，经过偶联剂偶联作用，增加与树脂的连接点，在树脂收到外力时，增加应力点，使应力分散，加上凹凸棒土表面孔隙为分子链提供了伸缩空间，提升了抗冲击分子链的稳定性。在使用ABS树脂、聚苯乙烯和聚丙烯腈树脂进行合金化处理时，会产生一定数量的银纹，银纹产生虽然能提升材料的抗冲击性，但是会降低材料的强度，本申请在填料的连接和增强作用下，可以使得树脂粒子内部产生微孔洞，增强抗冲击性，也避免了银纹持续扩大造成在分子链间形成较大的裂痕，避免银纹持续扩大造成强度的下降，
本发明的有益效果：本发明提供的ABS树脂使用聚苯乙烯、聚丙烯腈进行复配，在复配过程中，加入了填料成分，不仅可以降低材料的成本，而且能显著提升材料的弯曲模量和抗冲击强度；本申中虽然使用了大量的无机填料，但是，经过本申请的方法进行复配和改性，使得调料能够与树脂成分具有良好的相容性及分散效果，填料作为连接支点，提升ABS树脂与聚苯乙烯、聚丙烯腈的相容性，在加工过程中能够保持树脂具有良好的流动性，提升材料的加工性能，经过复合后，对于材料的阻燃性能也具有良好的提升作用。
具体实施方式
实施例1
一种高抗冲击性ABS树脂，按重量计由以下原料制成：ABS树脂88份、聚苯乙烯树脂10份、聚丙烯腈2.2份、抗氧化剂0.05份、填料12份。
所述填料使用以下方法制备：
（1）、将凹凸棒土使用质量分数8%的硝酸溶液浸泡处理20min，然后使用去离子水清洗，将去离子水清洗3遍，然后在400℃下烘干；
（2）、将蒙脱土使用质量分数3%的草酸溶液浸泡处理35min，浸泡过程中使用超声波震荡处理，然后烘干；
（3）、按重量计取聚乙二醇5份、聚乙烯醇3份、膨胀石墨0.2份、玻璃纤维1.2份、水12份，在35-40℃下搅拌处理1-2h，得到混合液；
（4）、将步骤（1）制备的凹凸棒土、步骤（2）制备的蒙脱土、步骤（3）得到的混合液按重量比6:1:12的比例混合，在550r/min 的转速下搅拌25min，然后使用超声波震荡处理1.5h，得到混合物；
（5）、将步骤（4）得到的混合物蒸干，然后在惰性气体保护下进行碳化处理；
（6）、将步骤（5）处理好碳化后的原料与硅烷偶联剂按重量比30-40:1的比例混合，得到填料。
所述步骤（5）中碳化处理方法如下：
在氮气保护下，将混合物在250℃下处理10min，在5℃/min的升温幅度下升温至400℃，保温处理28min，然后不断通入氮气气流，使各成分混合均匀；然后以5℃/min的速度升温至580℃，保温18min，再以5℃/min的升温幅度升温至720℃，在720℃下处理12min，然后快速降温至310℃，保温15min，自然降温至常温。
在快速降温处理时，降温速度为28℃/min。
所述玻璃纤维使用以下方法进行改性处理：
（1）、将玻璃纤维使用质量分数15%的硝酸溶液浸泡处理30min，然后将玻璃纤维使用去离子水清洗3-5遍，再使用乙醇溶液清洗2-3遍，烘干至恒重；
（2）、将步骤（1）处理好的玻璃纤维与碳纳米管按重量比5:0.3的比例混合，使用超声波处理20-25min，然后将混合后的原料与硅烷偶联剂KH550按重量比55-60：1的比例的混合，使用超声波震荡处理1.2-1.5h；
（3）、将氧化石墨加入其重量5倍的去离子水中，然后超声处理1-2h，得到氧化石墨水溶胶；将步骤（2）处理好的玻璃纤维与氧化石墨水溶胶按重量比1:1比例混合搅拌均匀，超声分散处理1-2h，烘干，得到改性玻璃纤维。
实施例2
一种高抗冲击性ABS树脂，按重量计由以下原料制成：ABS树脂90份、聚苯乙烯树脂11份、聚丙烯腈2.5份、抗氧化剂0.06份、填料15份。其他处理方式同实施例1。
实施例3
与实施例1相比，碳化处理直接升温至720℃进行碳化，不进行变温处理。
实施例4
与实施例1相比，玻璃纤维不进行改性处理。
对比例1
与实施例1相比，不使用聚苯乙烯。
对比例2
与实施例1相比，直接使用凹凸棒土作为填料，不使用实施例1中方法制备的填料。
为了验证本申请中各组实施例制备的ABS树脂的性能，对各组的材料试样进行了测试，具体结果如表1：
拉伸强度参照GB/T 1040-2006进行测试；所述的悬臂梁缺口冲击强度参照GB/T 1843-2008进行测试；
由表1可知，本申请中的ABS树脂具有更好的抗冲击强度，而且材料具有更好的流动性，说明在加工时，本申请材料的加工性能更好，因此，本申请制备的材料具有更好的综合性能。
Claims (7)
1.一种高抗冲击性ABS树脂，其特征在于，按重量计由以下原料制成：ABS树脂85-90份、聚苯乙烯树脂10-12份、聚丙烯腈2-2.8份、抗氧化剂0.02-0.08份、填料10-15份。
2.根据权利要求1所述的一种高抗冲击性ABS树脂，其特征在于，所述填料使用以下方法制备：
（1）、将凹凸棒土使用质量分数8%的硝酸溶液浸泡处理20min，然后使用去离子水清洗，将去离子水清洗3-5遍，然后在350-420℃下烘干；
（2）、将蒙脱土使用质量分数3%的草酸溶液浸泡处理30-40min，浸泡过程中使用超声波震荡处理，然后烘干；
（3）、按重量计取聚乙二醇5份、聚乙烯醇3份、膨胀石墨0.2份、玻璃纤维1.2份、水12份，在35-40℃下搅拌处理1-2h，得到混合液；
（4）、将步骤（1）制备的凹凸棒土、步骤（2）制备的蒙脱土、步骤（3）得到的混合液按重量比5-8:1-1.5:12-15的比例混合，在500-600r/min 的转速下搅拌20-25min，然后使用超声波震荡处理1-2h，得到混合物；
（5）、将步骤（4）得到的混合物蒸干，然后在惰性气体保护下进行碳化处理；
（6）、将步骤（5）处理好碳化后的原料与硅烷偶联剂按重量比30-40:1的比例混合，得到填料。
3.根据权利要求2所述的一种高抗冲击性ABS树脂，其特征在于，所述步骤（5）中碳化处理方法如下：
在氮气保护下，将混合物在250℃下处理10min，在3-5℃/min的升温幅度下升温至400℃，保温处理25-30min，然后不断通入氮气气流，使各成分混合均匀；然后以5℃/min的速度升温至580℃，保温15-20min，再以5℃/min的升温幅度升温至720℃，在720℃下处理10-12min，然后快速降温至300-320℃，保温15min，自然降温至常温。
4.根据权利要求3所述的一种高抗冲击性ABS树脂，其特征在于，在快速降温处理时，降温速度为25-30℃/min。
5.根据权利要求2所述的一种高抗冲击性ABS树脂，所述玻璃纤维使用以下方法进行改性处理：
（1）、将玻璃纤维使用质量分数15%的硝酸溶液浸泡处理30min，然后将玻璃纤维使用去离子水清洗3-5遍，再使用乙醇溶液清洗2-3遍，烘干至恒重；
（2）、将步骤（1）处理好的玻璃纤维与碳纳米管按重量比5:0.3的比例混合，使用超声波处理20-25min，然后将混合后的原料与硅烷偶联剂KH550按重量比55-60：1的比例的混合，使用超声波震荡处理1.2-1.5h；
（3）、将氧化石墨加入其重量5倍的去离子水中，然后超声处理1-2h，得到氧化石墨水溶胶；将步骤（2）处理好的玻璃纤维与氧化石墨水溶胶按重量比1:1比例混合搅拌均匀，超声分散处理1-2h，烘干，得到改性玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的一种高抗冲击性ABS树脂，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂DNP或抗氧剂CA。
7.根据权利要求1所述的一种高抗冲击性ABS树脂，其特征在于，所述ABS树脂为连续本体法ABS树脂。
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