CN102020826B - 一种短纤维增强abs复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种短纤维增强ABS复合材料，其特征在于，其包括按照重量百分比的如下组分：ABS树脂50％，短纤维30％，相容剂8％，增韧剂8％，抗氧化剂1％，偶联剂2％，润滑剂1％。本发明还提供一种短纤维增强ABS复合材料的制备方法。所述短纤维增强ABS复合材料不仅保持了ABS原有的优异性能，而且能够有效提高其拉伸强度、弹性模量、热变形温度及尺寸稳定性，扩大了ABS的应用领域。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种短纤维增强ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。ABS因能表现三种组分的协同性能，所以具有表面硬度高、耐低温冲击性好、尺寸稳定性好、成型收缩率小、加工性能优良等优异性能。
目前，ABS主要应用于机械制造、办公用品、电子电器等行业。但是，ABS的强度、硬度、尺寸稳定性及热变形温度等性能尚不能满足工程件的要求。因此，必须经过增强改性，才适合应用于一些结构制件。ABS树脂的增强改性主要手段是玻纤增强，玻璃纤维增强ABS复合材料具有良好的综合性能，强度高，刚性好，耐高温，成型性好，尺寸稳定，加入玻璃纤维可提高复合材料的热变形温度，降低材料的线胀系数和成型收缩率。玻璃纤维ABS目前主要是采用长纤维增强，但是长纤增强改性存在着玻纤计量精度差，玻纤分布不均匀，对设备磨损较大，所得产品力学性能一般等缺陷。
发明内容
本发明实施例提供一种短纤维增强ABS复合材料及其制备方法，旨在解决现有技术中ABS力学性能、流动性和耐热性能欠佳的问题。
一种短纤维增强ABS复合材料，其包括按照重量百分比的如下组分：
ABS树脂 50％；
短纤维 30％；
相容剂 8％；
增韧剂 8％；
抗氧化剂 1％；
偶联剂 2％；
润滑剂 1％。
以及，一种短纤维增强ABS复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
按照重量百分比选取原料，所述原料包括ABS树脂50％，短纤维30％，相容剂8％，增韧剂8％，抗氧化剂1％，偶联剂2％，润滑剂1％；
将ABS树脂50％，相容剂8％，增韧剂8％，抗氧化剂1％，偶联剂2％，润滑剂1％混合均匀，得混合原料；
将上述混合原料和短纤维30％进行挤出，造粒，获得所述短纤维增强ABS复合材料。
本发明实施例的短纤维增强ABS复合材料，在原有长纤改性基础上，极大改善了表面浮纤，分层等缺陷，同时降低设备损耗，而且配方简单，工艺易操作，达到了“降本增效”的目的。玻璃纤维增强ABS不仅保持了ABS原有的优异性能，而且能有效提高其拉伸强度，弹性模量，热变形温度及尺寸稳定性，扩大了ABS的应用领域。该短纤维增强ABS复合材料制备方法采用混炼反应挤出造粒一次性完成的工艺，其制备方法工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例的短纤维增强ABS复合材料的制备方法流程图。
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。
本发明实施例的短纤维增强ABS复合材料，其包括按照重量百分比的如下组分：
ABS树脂 50～85％；
短纤维 5～30％；
相容剂 3～8％；
增韧剂 5～15％；
抗氧化剂 0.1～1％；
偶联剂 0.5～2.5％；
润滑剂 0.5-1％。
优选地，所述ABS树脂为上海高桥石化ABS 8391。
所述短纤维为“巨石”牌ABS专用短纤维526。由于短纤维526经过特殊偶联剂处理，与ABS基体树脂相容性好。
所述相容剂为马来酸酐-苯乙烯无规共聚物(SMA)，如MPC1501。
所述增韧剂能够降低复合材料脆性和提高复合材料抗冲击性能，优选为HR181。
所述抗氧化剂为酚类抗氧化剂1010和磷酸酯类抗氧化剂168的混合物，抗氧剂168和1010具有协同抗氧效应，优选地，按重量比1∶1复配时效果最佳。
偶联剂能够大幅度提高在ABS干湿态下的弯曲强度、拉伸强度和层间剪切强度。优选地，所述偶联剂为KH550，KH550是γ-氨丙基三乙氧基硅烷，氨基和乙氧基分别用来偶联ABS和玻璃纤维，增强其粘结性，提高产品的机械、电气、耐水、抗老化等性能。
润滑剂投入量虽然较少，但对型材的加工和内在性能影响很大。充分发挥润滑体系的作用，较大程度上依赖于润滑体系的选择与匹配。在短纤维增强ABS复合材料中，优选地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酯酰胺(EBS)，如EBS 120。此外，还可以添加白油，如白油4006，进一步提高润滑效率。
请参阅图1，显示本发明实施例的短纤维增强ABS复合材料，该方法包括如下步骤：
S01：按照重量配比选取原料，所述原料按照重量百分比选取原料，所述原料包括ABS树脂50～85％，短纤维5～30％，相容剂30～50％，增韧剂5～15％，抗氧化剂0.1～0.5％，偶联剂0.5～2.5％，润滑剂0.5-1％；
S02：将ABS树脂50～85％，相容剂30～50％，增韧剂5～15％，抗氧化剂0.1～0.5％，偶联剂0.5～2.5％，润滑剂0.5-1％混合均匀，得混合原料；
S03：将上述混合原料和短纤维5～30％进行挤出，造粒，获得所述短纤维增强ABS复合材料。
步骤S01中，所有物料称量准确，精确至0.001千克，放入相应的物料袋中并且做好标示。
步骤S02具体为，ABS树脂、相容剂、增韧剂、抗氧化剂、偶联剂、润滑剂混合均匀加入高速混合器中，充分混合10～20min，得混合原料。
步骤S03中，将上述混合原料和短纤维5～30％进行挤出，造粒。优选采用双螺杆挤出机挤出。双螺杆挤出机的侧喂料口先放入适量短纤维，混合原料在主喂料口加入，短纤维在侧喂料口加入，调整主侧喂料的转速以调节玻纤含量。将上述混合物精确计量短玻纤维含量送入挤出机内，在双螺杆机的剪切，输送，混炼下，充分熔化，复合，再经机头挤出，拉条，水冷，切粒，干燥，最后包装成成品。双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40，该混合物料和短纤维在双螺杆挤出机中各段的温度分别优选为：一区喂料段温度180～195℃，二区压缩段温度为195～210℃，三区计量段温度200～210℃，四区机头温度220℃，螺杆转速为450RPM/min。
以下通过具体配方和制备方法的实施例来说明上述短纤维增强ABS复合材料及其制备方法。
各实施例准备的复合物按ASTM标准注塑成型成各种标准力学性能测试样条，按美国UL标准注塑成标准燃烧试样条，如表1所示：
表1
实施例1：
本实施例的短纤维增强ABS复合材料的组分及其重量百分含量为：
ABS树脂 80％；
短纤维 10％；
相容剂 3％；
增韧剂 5％；
抗氧化剂 1％；
偶联剂 1％；
润滑剂 1％。
其中ABS树脂牌号为上海高桥石化的8391；相容剂为SMA MPC1501；ABS短纤维为巨石ABS专用短纤维526；偶联剂为杜邦的KH550；增韧剂为韩国锦湖石化的HR181；抗氧化剂为CIBA精化的Irganox 1010和168；润滑剂为国产的EBS。
将ABS树脂、相容剂、增韧剂、抗氧化剂、偶联剂、润滑剂混合均匀加入高速混合器中，充分混合10～20min，得混合原料。将上述混合原料和短纤维进行挤出，造粒。混合原料在双螺杆挤出机主喂料口加入，短纤维在侧喂料口加入。双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40，该混合物料和短纤维在双螺杆挤出机中各段的温度分别优选为：一区喂料段温度185℃，二区压缩段温度为200℃，三区计量段温度205℃，四区机头温度220℃，螺杆转速为450RPM/min。所得短纤维增强ABS复合材料的性能测试见表2：
表2
实施例2：
本实施例的短纤维增强ABS复合材料的组分及其重量百分含量为：
ABS树脂 64％；
短纤维 20％；
相容剂 5％；
增韧剂 8％；
抗氧化剂 1％；
偶联剂 1％；
润滑剂 1％。
其中ABS树脂牌号为上海高桥石化的8391；相容剂为SMA MPC1501；ABS短纤维为巨石ABS专用短纤维526；偶联剂为杜邦的KH550；增韧剂为韩国锦湖石化的HR181；抗氧化剂为CIBA精化的Irganox 1010和168；润滑剂为国产的EBS。
将ABS树脂、相容剂、增韧剂、抗氧化剂、偶联剂、润滑剂混合均匀加入高速混合器中，充分混合10～20min，得混合原料。将上述混合原料和短纤维进行挤出，造粒。混合原料在双螺杆挤出机主喂料口加入，短纤维在侧喂料口加入。双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40，该混合物料和短纤维在双螺杆挤出机中各段的温度分别优选为：一区喂料段温度185℃，二区压缩段温度为200℃，三区计量段温度205℃，四区机头温度220℃，螺杆转速为450RPM/min。所得短纤维增强ABS复合材料的性能测试见表3：
实施例3：
本实施例的短纤维增强ABS复合材料的组分及其重量百分含量为：
ABS树脂 50％；
短纤维 30％；
相容剂 8％；
增韧剂 8％；
抗氧化剂 1％；
偶联剂 2％；
润滑剂 1％。
其中ABS树脂牌号为上海高桥石化的8391；相容剂为SMA MPC1501；ABS短纤维为巨石ABS专用短纤维526；偶联剂为杜邦的KH550；增韧剂为韩国锦湖石化的HR181；抗氧化剂为CIBA精化的Irganox 1010和168；润滑剂为国产的EBS。
将ABS树脂、相容剂、增韧剂、抗氧化剂、偶联剂、润滑剂混合均匀加入高速混合器中，充分混合10～20min，得混合原料。将上述混合原料和短纤维进行挤出，造粒。混合原料在双螺杆挤出机主喂料口加入，短纤维在侧喂料口加入。双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40，该混合物料和短纤维在双螺杆挤出机中各段的温度分别优选为：一区喂料段温度185℃，二区压缩段温度为200℃，三区计量段温度205℃，四区机头温度220℃，螺杆转速为450RPM/min。所得短纤维增强ABS复合材料的性能测试见表4：
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 (3)
1.一种短纤维增强ABS复合材料，其特征在于，其包括按照重量百分比的如下组分：
ABS树脂 50%；
短纤维 30%；
相容剂 8%；
增韧剂 8%；
抗氧化剂 1%；
偶联剂 2%；
润滑剂 1%；
其中，ABS树脂牌号为上海高桥石化的8391；相容剂为SMA MPC1501；ABS短纤维为巨石的ABS专用短纤维526；偶联剂为杜邦的KH550；增韧剂为韩国锦湖石化的HR181；抗氧化剂为CIBA精化的Irganox 1010和168；润滑剂为国产的EBS。
2.一种短纤维增强ABS复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
按照重量百分比选取原料，所述原料包括ABS树脂50%，短纤维30%，相容剂8%，增韧剂8%，抗氧化剂1%，偶联剂2%，润滑剂1%，其中，所述ABS树脂牌号为上海高桥石化的8391；相容剂为SMA MPC1501；ABS短纤维为巨石的ABS专用短纤维526；偶联剂为杜邦的KH550；增韧剂为韩国锦湖石化的HR181；抗氧化剂为CIBA精化的Irganox 1010和168；润滑剂为国产的EBS；
将ABS树脂50%，相容剂8%，增韧剂8%，抗氧化剂1%，偶联剂2%，润滑剂1%混合均匀，得混合原料；
将上述混合原料和短纤维30%进行挤出，造粒，获得所述短纤维增强ABS复合材料。
3.如权利要求2所述的短纤维增强ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出是采用双螺杆挤出机挤出，所述混合原料在主喂料口加入，所述短纤维在侧喂料口加入，所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40，所述双螺杆挤出机的设置为：一区喂料段温度180～195°C，二区压缩段温度为195～210°C，三区计量段温度200～210°C，四区机头温度220°C，螺杆转速为450RPM/min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Denomination of invention: Chopped fiber reinforced ABS (acrylonitrile butadiene styrene) composite material and preparation method thereof Effective date of registration: 20150817 Granted publication date: 20121010 Pledgee: China Everbright Bank Shenzhen branch Pledgor: Shenzhen Keju New Material Co., Ltd. Registration number: 2015990000679 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20161202 Granted publication date: 20121010 Pledgee: China Everbright Bank Shenzhen branch Pledgor: Shenzhen Keju New Material Co., Ltd. Registration number: 2015990000679 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Chopped fiber reinforced ABS (acrylonitrile butadiene styrene) composite material and preparation method thereof Effective date of registration: 20170106 Granted publication date: 20121010 Pledgee: Bank of Shizuishan Limited by Share Ltd Yinchuan branch Pledgor: Anhui science and Technology Co., Ltd.|Shenzhen branch poly new materials Co., Ltd.|Xu Dong Registration number: 2016990001133 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20180904 Granted publication date: 20121010 Pledgee: Bank of Shizuishan Limited by Share Ltd Yinchuan branch Pledgor: Polymer Science (Anhui) New Material Co., Ltd.|Shenzhen Keju New Material Co., Ltd.|Xu Dong Registration number: 2016990001133 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Chopped fiber reinforced ABS (acrylonitrile butadiene styrene) composite material and preparation method thereof Effective date of registration: 20180912 Granted publication date: 20121010 Pledgee: Bank of Shizuishan Limited by Share Ltd Yinchuan branch Pledgor: Polymer Science (Anhui) New Material Co., Ltd.|Shenzhen Keju New Material Co., Ltd. Registration number: 2018440020055 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121010 Termination date: 20181231 |