CN109161151B - 透明abs磨砂树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磨砂树脂，更具体地说，它涉及透明ABS磨砂树脂及其制备方法。旨在解决磨砂玻璃相对磨砂树脂比较重，易破碎的问题。其技术方案要点是：包括以下组分和重量百分比：ABS树脂80‑97%，有机硅微球3‑20%份。通过采用以上配比，ABS树脂的折射率提高到1.6‑1.7，透光率下降5‑15%，使LED灯发出的光更加柔和，而且强度高，韧性好，配方简单，易于制备，成本低，更符合消费者的需求。

Description

透明ABS磨砂树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及磨砂树脂，更具体地说，它涉及透明ABS磨砂树脂及其制备方法。
背景技术
一般来说，磨砂就是将原本表面光滑的物体变得不光滑，使光照射在其表面形成漫反射状的一道工序，所得的产品成为磨砂制品。
灯具为了达到光线柔和的效果，通常都选用磨砂玻璃或树脂，但用机械加工方法生产磨砂玻璃或树脂，如喷砂工艺，不仅劳动强度大，而且效果不够理想。
针对上述问题，目前，公开号为CN103342952A的中国专利公开了一种聚氨酯树脂磨砂涂料及其制备方法，其技术方案要点是：先生产一种多组分的聚氨酯磨砂涂料，然后再将聚氨酯磨砂涂料喷涂到经过清洗干净的玻璃上，烘烤后得到仿磨砂效果。
上述方案虽然提高了玻璃的磨砂效果，但是上述发明制得的磨砂玻璃相对磨砂树脂比较重，易破碎。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供透明ABS磨砂树脂，树脂本身就具有磨砂效果，重量轻，韧性好，而且制得的LED灯光线更加柔和。
本发明的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：透明ABS磨砂树脂，包括以下组分和重量百分比：
ABS树脂80-97%
有机硅微球3-20%。
通过采用上述技术方案，ABS树脂，全称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料结构。 ABS树脂是丙烯腈、1，3-丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，可以在-25℃~60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀，而且可与多种树脂配混成共混物。
本发明通过在其中添加规则的且表面光泽度较高的有机硅微球，使得整个ABS树脂在挤出后自带磨砂的效果，具有较好的阻挡光线作用，同时降低表面光线垂直反射和反射率，更好的降低光损耗，其用作灯罩时，无需通过再加工在其表面制造磨砂的效果；
而有机硅微球是一种多功能特种有机硅树脂微球，为雪白色规整可自由流动球形细微粉，具有三维交联网状的分子结构，呈现出优秀的耐热性能、分散性能，同时进入到ABS树脂中时，以一种细微的透明玻璃球体均匀的分散在基体中，通过在ABS中折射率的差异，光源穿透式的进行折射，改变光的行进路线，从而达到磨砂的效果。
通过采用以上配比，ABS树脂的折射率提到的1.6-1.7，透光率下降5-15%，使制得的LED灯发出的光更加柔和，而且强度高，韧性好，配方简单，成本低，更符合消费者的需求。
本发明进一步设置为：所述透明ABS磨砂树脂还包括偶联剂。
通过采用上述技术方案，偶联剂作为一种表面改性剂，在塑料加工过程中可降低合成树脂熔体的粘度，改善填充剂的分散度以提高加工性能，应用于本发明使制品获得良好的表面质量及机械、热和电性能，从而使得制作出的ABS树脂在具有较好的磨砂效果的同时还有较好的机械强度、热稳定性及耐电性能。
本发明进一步设置为：所述偶联剂包括锆类偶联剂、钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种或两种以上的组合。
通过采用上述技术方案，锆类偶联剂是含铝酸锆的低分子量的无机聚合物。它不仅可以促进ABS树脂和有机硅微球之间的粘合，而且可以改善复合材料体系的性能，特别是流变性能；
钛酸酯偶联剂能够促进ABS树脂和有机硅微球之间的更好的粘合，有良好的偶联效果；
硅烷偶联剂的通式为RSiX3，式中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基团，这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力，能够促进ABS树脂和有机硅微球之间的粘合。
本发明进一步设置为：所述透明ABS磨砂树脂还包括润滑剂。
通过采用上述技术方案，润滑剂与ABS树脂和有机硅微球有良好的相容性，起着降低ABS树脂和有机硅微球分子间内聚力的作用，从而改善塑料熔料的内摩擦生热和熔体的流动性。内润滑剂与ABS树脂和有机硅微球分子间的结合是不强的，可能产生类似于滚动轴承的作用，因此其自身能在熔体流动方向上排列，从而互相滑动，使得内摩擦力降低，可以有效的减少ABS树脂和有机硅微球完成混合过程所需要的时间和能量。
本发明进一步设置为：所述润滑剂为聚乙烯润滑剂、聚四氟乙烯润滑剂和聚丙烯润滑剂中的一种或两种以上的组合。
通过采用上述技术方案，聚乙烯润滑剂、聚四氟乙烯润滑剂和聚丙烯润滑剂与ABS树脂和有机硅微球有良好的相容性，使ABS树脂和有机硅微球的均匀混合更加简便。
本发明进一步设置为：所述透明ABS磨砂树脂还包括抗氧化剂。
通过采用上述技术方案，抗氧化剂能够阻止氧气的不良影响，防止或延缓ABS树脂和有机硅微球的氧化，提高ABS树脂和有机硅微球的稳定性，延长使用寿命。
本发明进一步设置为：所述抗氧化剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和硫代二丙酸双月桂酯中的一种或两种以上的组合。
通过采用上述技术方案，四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯，为白色结晶粉末，化学性状稳定；挥发性小，耐抽出性好、热稳定性高、持效性长，不着色，不污染、无毒；是一种高分子量的受阻酚抗氧剂，挥发性很低，而且不易迁移，耐萃取；能有效地防止ABS树脂在长期老化过程中的热氧化降解，同时也是一种高效的加工稳定剂，能改善聚合物材料在高温加工条件下的耐变色性；
三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯与ABS树脂相容性好，缓解ABS树脂在长期老化过程中的热氧化降解，具有高效、不变色、不污染、无臭味等优异性能；
硫代二丙酸双月桂酯，简称DLTP，缓解ABS树脂在长期老化过程中的热氧化降解，而且无毒，绿色环保；
四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯与DLTP和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯有很好的协同效应，能提高ABS树脂热加工过程的热稳定性。
本发明的目的二在于提供透明ABS磨砂树脂的制备方法，配方简单，制备操作简单，成本低。
本发明的上述技术目的二是通过以下技术方案得以实现的：透明ABS磨砂树脂的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照配比分别称取相应各组分；
S2：将各材料倒入高速搅拌机内搅拌10～20分钟；
S3：将混合好的物料放入螺杆挤出机进行挤出成型。
通过采用上述技术方案，将各个组分配料进行混合，从而使得整体更为均匀，再放入螺杆挤出机进行挤出，有助于ABS树脂磨砂效果的形成，同时使得在挤出过程中整体分布较为均匀的磨砂效果。
本发明进一步设置为：所述螺杆挤出机在挤出成型的过程中，螺杆温度在190～240℃。
通过采用上述技术方案，由于螺杆带动物料的前行，为了使得物料融化并发生反应，需要螺杆控制合适的温度，减少出现温度过高从而出现碳化、黑化的情况，而温度过低则使得物料没有进入熔融状态，从而使得挤出失败的情况出现。
本发明进一步设置为：所述螺杆挤出机包括进料区、熔融区、混炼区、模头区及模具头出口，所述进料区温度为185-193℃，所述熔融区温度为195-205℃，所述混炼区温度为215-222℃，所述模头区温度为228-235℃，所述模具头出口温度为205-215℃。
通过采用上述技术方案，每一段的温度控制均不相同，靠近进料区的温度相对其余部分较低，防止入料口材料融化导致堵塞，也不可过低，如果加料温度过低，使固体输送区延长，减少了塑化区和熔体输送区的长度，会引起塑化不良，影响产品质量，而对于熔融区和混炼区来说，通过控制温度来控制该段的真空度是一个重要的工艺指标，若真空度较低，会影响排气效果，导致管材中存有气泡，严重降低了管材的力学性能。为了使物料内部的气体容易逸出，应控制物料在该段塑化程度不能过高，同时还要经常清理排气管路以免阻塞料筒，而模头区中应当提高螺杆转速、减小机头阻力及在塑化区提高温度计压力都有利于输送速率的提高，而模具头出口是挤出制品成型的重要部件，它的作用是产生较高的熔体压力并使熔体成型为所需的形状，通过适当温度降低使之形成一定的形状不再是熔融状态。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1. 通过上述配方以及制备方法可以使得制备出的ABS树脂呈现出较好的磨砂效果，同时整体较为分散，制作效果较好，具有良好的遮光性能且较好的光反射率，用于LED灯的灯罩光线更加柔和，而且成本低，更符合消费者的需求。
2. 制得的成品强度高、韧性好，使用寿命长。
3. 制备方法简单，制备的成品质量高，易于推广。
具体实施方式
下面结合表格和实施例，对本发明进行详细描述。
润滑剂没有特殊类别要求，可以选用聚乙烯润滑剂、聚四氟乙烯润滑剂和聚丙烯润滑剂中的一种或聚乙烯润滑剂、聚四氟乙烯润滑剂和聚丙烯润滑剂中两种以上的组合。
偶联剂没有特殊类别要求，可以选用锆类偶联剂、钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种或锆类偶联剂、钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中两种以上的组合。
抗氧化剂没有特殊类别要求，可以选用四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和硫代二丙酸双月桂酯（简称DLTP）中的一种或两种以上的组合。
有机硅微球由深圳市聚之宝塑胶材料有限公司购买，其他原料由市场购买即可。
ABS树脂，全称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
实施例一
透明ABS磨砂树脂，包括以下组分和重量百分比：
ABS树脂80份
有机硅微球20份
聚乙烯润滑剂0.002份
锆类偶联剂0.002份
四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯0.001份
三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.001份
其中有机硅微球的粒径为30微米。
实施例二
透明ABS磨砂树脂，实施例二与实施例一的不同之处在于将ABS树脂和有机硅微球的重量分别调整为85份和15份。
实施例三
透明ABS磨砂树脂，实施例三与实施例一的不同之处在于将ABS树脂和有机硅微球的重量分别调整为90份和10份。
实施例四
透明ABS磨砂树脂，实施例四与实施例一的不同之处在于将ABS树脂和有机硅微球的重量分别调整为95份和5份。
实施例五
透明ABS磨砂树脂，实施例五与实施例一的不同之处在于将ABS树脂和有机硅微球的重量分别调整为97份和3份。
实施例六
透明ABS磨砂树脂，实施例六与实施例五的不同之处在于没有添加聚乙烯润滑剂，锆类偶联剂，四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
实施例七
透明ABS磨砂树脂，实施例七与实施例一的不同之处在于有机硅微球的粒径为40微米。
实施例八
透明ABS磨砂树脂，实施例八与实施例一的不同之处在于有机硅微球的粒径为60微米.。
实施例九
透明ABS磨砂树脂，实施例九与实施例一的不同之处在于有机硅微球的粒径为80微米。
对比例1
ABS树脂，配方为只添加了100份ABS树脂。
表1实施例和对比例数据组分和配比汇总
Figure 536511DEST_PATH_IMAGE001
表2含有不同粒径的有机硅微球的实施例汇总
Figure 109443DEST_PATH_IMAGE002
表3 实施例和对比例的性能分析
Figure 420339DEST_PATH_IMAGE003
表1为对以上实施例和对比例数据组分和配比的汇总，表2为对以上含有不同粒径有机硅微球实施例的汇总，更加直观的表现出各个实施例及对比例添加组分及配比的不同，以及含有有机硅微球粒径的不同。
对表1和表2中各实施例进行性能分析得到表3，通过对表3中各项数据的分析可以发现，在其他条件不变的情况下，随着有机硅微球所占比重的增加，ABS树脂的折射率逐渐增加，透光率逐渐降低；雾度逐渐增高，表面粗糙度也逐渐增加。此外经过实验发现，随着有机硅微球所占比重的增加，得到ABS树脂表面凹凸密度也随着增大；有机硅微球粒径越大，得到ABS树脂表面凹凸程度越大。从实验结果可以很明显的看出由于有机硅微球的添加，很好的改善了ABS树脂表面的磨砂效果，作为LED的光散射板或光散射膜能够使光线更加柔和。
虽然不能从表3的数据直接体现出聚乙烯润滑剂、锆类偶联剂、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯添加后对透明ABS磨砂树脂的影响，但是这四种化合物影响了透明ABS磨砂树脂影响了制备过程中的时间以及制备出的透明ABS磨砂树脂的质量，都起到了非常重要的作用。
实施例10
透明ABS磨砂树脂的制备方法，制备实施例1中透明ABS磨砂树脂的制备步骤如下：
S1 按照配比分别称取相应各组分；
S2 将各材料倒入高速搅拌机内搅拌10～20分钟；
S3 将混合好的物料放入螺杆挤出机进行挤出成型；
所述螺杆挤出机包括进料区、熔融区、混炼区、模头区及模具头出口，所述进料区温度为190℃，所述熔融区温度为200℃，所述混炼区温度为220℃，所述模头区温度为230℃，所述模具头出口温度为210℃。
为了成品的质量，螺杆挤出机各个区的温度设定要控制好，其中所述进料区温度为185-193℃，所述熔融区温度为195-205℃，所述混炼区温度为215-222℃，所述模头区温度为228-235℃，所述模具头出口温度为205-215℃，在以上范围内制得的成品质量都比较好。
实施例11-19
透明ABS磨砂树脂的制备方法，实施例11-19分别为制备实施例2-9及对比例1的制备步骤，与实施例10的区别仅为称取的组分或重量的不同。
此外，本发明还对实施例1和实施例7制得的成品做了常规性能测试，具体见下表：
Figure 222073DEST_PATH_IMAGE004
实施例中的耐热性能采用德国工业标准DIN 53460的维卡软化温度标准 进行测定，具体为测量一定的压头在一定的力的作用下垂直刺入试样1mm深度时的温度；根据测试原理，维卡温度越高，则材料的耐热性越好，反之， 则耐热性越差。耐老化性能采用国标GB-T16422氙灯加速老化实验进行测定，具体为将力学性能测试样条按照GB29344的标准进行氙灯加速老化实验，用测色仪分别测试氙灯老化前和1000h后的变色度，并得出色差值ΔE；根据测试原理，ΔE值越大，则材料的耐老化性能越差，反之，则耐老化性能越好。
从上表中可以看出，实施例1和实施例7制得的成品拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度有一定程度的提高，力学强度比较好；维卡温度也有明显提高，因此耐热性能更好；耐老化性能也得到显著提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.透明ABS磨砂树脂，其特征在于：包括以下组分和重量百分比：
ABS树脂80-97%
有机硅微球3-20%；
有机硅微球的粒径为30、40、60或80微米
所述透明ABS磨砂树脂还包括润滑剂；所述润滑剂为聚乙烯润滑剂、聚四氟乙烯润滑剂和聚丙烯润滑剂中的一种或两种以上的组合；
制得的ABS磨砂树脂相对于ABS树脂的折射率提高到1 .6-1 .7或1.74，透光率下降5-15%。
2.根据权利要求1所述的透明ABS磨砂树脂，其特征在于：所述透明ABS磨砂树脂还包括偶联剂。
3.根据权利要求2的所述的透明ABS磨砂树脂，其特征在于：所述偶联剂包括锆类偶联剂、钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的透明ABS磨砂树脂，其特征在于：所述透明ABS磨砂树脂还包括抗氧化剂。
5.根据权利要求4所述的透明ABS磨砂树脂，其特征在于：所述抗氧化剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和硫代二丙酸双月桂酯中的一种或两种以上的组合。
6.透明ABS磨砂树脂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：按照权利要求1-5中任意一项所述的ABS磨砂树脂配比分别称取相应各组分；
S2：将各材料倒入高速搅拌机内搅拌10～20分钟；
S3：将混合好的物料放入螺杆挤出机进行挤出成型。
7.根据权利要求6所述的透明ABS磨砂树脂的制备方法，其特征在于：所述螺杆挤出机在挤出成型的过程中，螺杆温度在190～240℃。
8.根据权利要求6所述的透明ABS磨砂树脂的制备方法，其特征在于：所述螺杆挤出机包括进料区、熔融区、混炼区、模头区及模具头出口，所述进料区温度为185-193℃，所述熔融区温度为195-205℃，所述混炼区温度为215-222℃，所述模头区温度为228-235℃，所述模具头出口温度为205-215℃。
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