CN100441389C - 工程塑料abs的低温压力诱导流动成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工程塑料ABS的低温压力诱导流动成型方法，通过该方法可使工程塑料ABS形成新型微观结构“片状结构”；通过改变成型加工的温度、压力和时间之间的组合，可以得到不同的形态结构。通过形成这种片状微观结构，ABS的性能可以大幅的提高，特别是冲击强度可以提高3～5倍。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料物理及其加工领域，具体地说涉及一种工程塑料ABS的低温压力诱导流动成型方法。
背景技术
ABS树脂是丙烯晴--丁二烯--苯乙烯共聚物，其特性是由三组份的配比及每一种组分的化学结构，物理形态控制，丙烯晴组分在ABS中表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度，丁二烯表现的特性是抗冲击强度，苯乙烯表现的特性是加工流动性，光泽性。这三组分的结合，优势互补，使ABS树脂具有优良的综合性能。ABS具有刚性好，冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，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性能。目前，ABS加工方法主要是采用挤出成型、注塑成型等方法进行成型加工。但是这些成型工艺大都是通过把聚乳酸及其共聚物加热到熔融状态，然后进行成型、冷却定型。这些工艺需要消耗大量的电能用于加热以及螺杆剪切等方面，同时注塑中工艺的物理性能会有所下降，难以进行多次循环利用。
高聚物在压力下的形态已进行了广泛的研究，R.Y.F.Liu等(R.Y.F.Liu，T.E.Bernal-Lara，A.Hiltner，Macromolecular，2004，37，6972)研究了不相容的两种聚合物材料(PC和PMMA，PET和SAN)在常温压力下相界面逐渐模糊，形成纳米层状结构的过程。V.P.Privalko等(V.P.Privalko，A.M.Tarara，L.I.Bezruk.Polymer Science U.S.S.R.1985，642)研究了熔融三氟氯乙烯(poly(chlorotrifluoroethylene))高压下的结晶产物，发现玻璃化温度、熔点都随压力的增加而增加，作者认为是高压下高聚物结晶发生了折叠链向伸直链的转变。虽然对高分子材料在高压下进行了微观结构的研究，但对材料在低温压力下形成理想的高抗冲、抗拉结构的研究还很少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种工程塑料ABS的低温压力诱导流动成型方法，以解决现有技术的缺陷。
本发明主要通过低温压力诱导流动使高聚物材料在压力下产生半固态的流动，从而产生理想的微观结构，改善聚合物的力学性能。本发明的目的是这样实施的：
利用注塑的聚合物ABS样条在模具中，在不同温度和不同压力作用下，聚合物原料在模具中产生流动，由于嵌段聚合物ABS中的不同高分子链段有不同的玻璃化温度，而具有不同的流变性能，从而在成型材料中产生了高抗冲的微观结构。通过该方法可使工程塑料ABS形成新型微观结构“片状结构”；通过改变成型加工的温度、压力和时间之间的组合，可以得到不同的形态结构。
本发明所提供的工程塑料ABS的低温压力诱导流动成型方法的具体步骤为：
①在注塑温度为180℃～280℃，注塑压力为60bar～160bar的条件下注塑成形工程塑料ABS样条；
将制备的ABS样条，剪切为长方体形状(37mm×10mm×4mm)；
②将工程塑料ABS的样条放入模具(模具内空腔为80mm×10mm×4mm的长方体)的腔体中部，在0-150℃的温度条件下，0-150分钟时间内，0-100GPa的压力下出现低温压力诱导流动。
所述的方法中，优选的温度为50-110℃，优选的时间为5-20分钟，优选的压力为0.1-2GPa。
该方法可在硫化机、压力机等压力设备上，通过模压、冲压或连续式等方法进行加工。
本发明中所用的工程塑料ABS嵌段共聚物的熔融指数为1.5-3(ASTM D-1238)，加工后形成微观结构后的共聚物的熔融指数为1.5-3(ASTM D-1238)。
本发明提供的ABS嵌段共聚物高抗冲微观结构产生的加工方法形成了高抗冲的微观结构，提高抗冲击性能的同时也提高了材料的拉伸性能。采用低温压力诱导流动的方法，由于材料在低温下加工，降低了高分子在加工中的降解，改善了制成材料的性能。同时高压成型提高了聚合物的密度和硬度。通过形成这种片状微观结构，ABS的性能可以大幅的提高，特别是冲击强度可以提高3～5倍，在提高冲击性能的同时也提高了材料的拉伸性能。
附图说明
图1ABS样条的SEM断面图
图2ABS的SEM拉伸断面图
图3ABS的SEM冲击断面图
图470℃诱导流动加工的SEM断面图
图5100℃诱导流动加工的SEM断面图
图660℃诱导流动加工的SEM拉伸断面图
图770℃诱导流动加工的SEM拉伸断面图
图8100℃诱导流动加工的SEM拉伸断面图
图960℃诱导流动加工的SEM冲击断面图
图1070℃诱导流动加工的SEM冲击断面图
图11100℃诱导流动加工的SEM冲击断面图
图1270℃，1分钟的压力作用后的SEM拉伸断面图
图1370℃，1分钟的压力作用后的SEM冲击断面图
图1470℃，20分钟的压力作用后的SEM拉伸断面图
图1570℃，20分钟的压力作用后的SEM冲击断面图
具体实施方法
通过以下实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。
实例1.在180-280℃温度、注塑压力为60bar～160bar的条件下注塑得到ABS样条。样条的微观结构如图1-3。
实例2.嵌段共聚物ABS在1.8GPa压力下，改变加工温度，低温压力诱导流动成型20分钟后的微观结构改变及其拉伸和冲击的提高。如表1和图4-11。
表1.ABS在低温压力后的力学性能
| 加工温度(℃) | 拉伸强度(MPa) | 伸长率(％) | 缺口冲击强度(J/m) |
| 加工前 | 32.0 | 13.6 | 129.1 |
| 60℃ | 41.7 | 21.9 | 344.1 |
| 70℃ | 49.2 | 29.6 | 409.7 |
| 100℃ | 42.2 | 39.4 | 283.5 |
实例3.嵌段共聚物ABS在1.6GPa压力下和70℃条件下，低温压力诱导流动不同时间后的微观结构改变及其拉伸和冲击的提高。如图12-15.
表2.ABS在低温压力后的力学性能
| 加工时间 | 拉伸强度(MPa) | 伸长率(％) | 缺口冲击强度(J/m) |
| 加工前 | 32.0 | 13.6 | 129.1 |
| 1分钟 | 40.2 | 19.9 | 211.8 |
| 5分钟 | 48.2 | 28.7 | 409.7 |
| 20分钟 | 49.2 | 29.6 | 465.8 |
实例4.低温压力诱导流动中加工温度的不同对高聚物的密度和硬度有不同程度的提高。
表3.不同温度下加工20分钟后的密度和洛氏硬度的变化(加工压力为0.8GPa)。
| 加工温度 | 密度(g/cm<sup>3</sup>) | 洛氏硬度 |
| 加工前 | 1.0532 | 107.2 |
| 60℃ | 1.0821 | 112.5 |
| 70℃ | 1.0923 | 114.8 |
| 100℃ | 1.0839 | 112.4 |
实例5.ABS塑料在不同的温度下进行低温压力诱导流动加工，ABS嵌段共聚物的玻璃化温度(Tg)出现较小的增加，同时通过多晶X射线衍射测得的材料取向度也有所提高。
表3.不同温度下，1.0GPa压力下加工20分钟后的嵌段共聚物的玻璃化温度、取向度的变化。
| 加工温度 | 玻璃化温度(℃) | 取向度 |
| 加工前 | 103.8 | 0 |
| 60℃ | 103.9 | 48.1 |
| 70℃ | 105.2 | 49.4 |
| 100℃ | 104.8 | 53.2 |
Claims (4)
1.一种工程塑料ABS的低温压力诱导流动成型方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
①在注塑温度为180-280℃、注塑压力为60bar～160bar的条件下注塑成型工程塑料ABS的样条；
②将工程塑料ABS的样条放入模具，在50-110℃的温度条件下，1-20分钟时间内，1-2GPa的压力下聚合物出现低温压力诱导流动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的温度为60-100℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的时间为5-20分钟。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的压力为1-1.8GPa。
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Non-Patent Citations (2)
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|---|
| ABS的注射成型. 刘忠仁.工程塑料应用，第1期. 1983 |
| ABS的注射成型. 刘忠仁.工程塑料应用，第1期. 1983 * |
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| CN1919573A (zh) | 2007-02-28 |
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