CN102408664A - 一种表面自洁净的abs树脂材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种表面自洁净的ABS树脂材料及其制备方法，属于功能材料技术领域。该ABS树脂材料表面有微纳米结构的孔洞。制备时，先在ABS树脂颗粒中混入微纳米NaCl，或在成型后的ABS树脂材料的表面复合微纳米NaCl，再用水溶去ABS树脂材料表面的微纳米NaCl，在其表面形成微米或纳米结构的孔洞。由于孔洞尺寸比液滴要小，一部分空气留在凹洞中使得液滴无法完全填入凹洞，从而使得这种结构的ABS材料具有疏水、疏油性，而且用微纳米NaCl作为模板，水作为溶解剂，原料容易取得，且制作工艺简单，操作简便，投资小，运行成本低且对环境无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种ABS树脂材料，尤其是一种表面自洁净的ABS树脂材料及其制备方法，属于功能材料技术领域。
背景技术
随着社会的发展和人们生活水平的提高，健康、节能和环保已成为家用电器未来发展的主要趋势。ABS树脂以其优越的机械性能以及化学性能在家电中得到了广泛的应用，但目前的ABS树脂材料缺乏自洁净功能，导致家用电器的保洁困难，在一定程度上影响了家用电器的性能和使用，如何利用表面技术改进和提高家用电器外壳等部件材料的自洁净性能，具有重要的现实意义。
人们通过研究超疏水的荷叶显微结构，了解到固体表面的润湿性主要是由表面的化学组成和三维微结构决定的，这为制备仿生超疏水表面提供了新思路和方法，也为双疏工艺和纳米技术在家电的表面及制冷系统的自洁净领域的应用提供了广阔的前景。研究表明，表面为纳米或微米细小孔洞结构的材料，具有显著的表面超疏水性和表面自洁净功能。目前，已有掺杂、刻蚀、喷涂、相分离、模板等方法在铝表面、铜表面、不锈钢表面、玻璃表面和纺织品表面等基体材料表面调控其表面形貌技术的报道，但受加工条件和生产成本的制约，这些技术和方法还难以扩大应用。具备表面自洁净性能的ABS树脂材料的技术，还未见报道。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题，是提供一种表面自洁净的ABS树脂材料及其制备方法，采用纳米模板法，在ABS树脂表面形成微纳米结构，使ABS树脂具有超疏水行和自洁净特性，解决家电外壳的自洁净问题。
本发明的技术方案是：表面自洁净的ABS树脂材料是一种表面有微纳米结构孔洞的ABS树脂材料，对水的接触角的范围为100～165°。
本发明表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法是：先在ABS树脂材料中混入微纳米级的NaCl，或在成型后的ABS树脂材料的表面复合微纳米级的NaCl，然后用水溶去ABS树脂材料表面的NaCl，在ABS树脂材料表面形成微纳米结构的孔洞。具体制备步骤如下：
（1）以普通ABS树脂材料为原料，取100-500目的分析纯NaCl并将其球磨3~10小时，制成微纳米级NaCl粉（粒度为20nm～10μm）；
（2）按ABS树脂材料质量的0.1~20%的量，将微纳米级NaCl粉加入ABS树脂材料中并混合均匀；
（3）将步骤（2）所得混合料加热至100~140℃保温10~30min，再继续加热升温至150~180℃后用传统工艺压制成10cm×15cm、厚度为1~5mm的薄板，然后自然冷却至常温；
（4）将步骤（3）压制成型的ABS树脂材料放入常温的水中浸泡2～120分钟，溶去表面的NaCl，得到表面带有微米或纳米孔洞的自洁净ABS树脂材料。
本发明表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法，还可经过下列具体步骤制得：
（1）取粒度为100-500目的分析纯NaCl并将其球磨3~10小时，制成微纳米级NaCl粉（粒度为20nm～10μm）；
（2）以普通ABS树脂材料为原料，将其在100~140℃下保温10~30min，然后加热升温至150~180℃后用传统工艺压制成10cm×15cm、厚度为1~5mm的薄板；
（3）按ABS树脂材料质量的0.1~20%的量，用传统刷涂技术，将微纳米级NaCl粉均匀复合在步骤（2）压制成型的ABS树脂材料表面，然后在150~180℃下工艺压制成型，再自然冷却至常温；
（4）将经过步骤（3）压制成型的表面复合有微纳米NaCl的ABS树脂材料，放入常温的水中浸泡2～120分钟，溶去表面的NaCl粉后，得到表面带有微米或纳米孔洞的自洁净ABS树脂材料。
本发明利用微米或纳米NaCl作为模板，在ABS树脂材料表面形成具有微米或纳米结构的孔洞，由于其尺寸较普通液滴要小，一部分空气留在孔洞中而使得液滴无法完全填入孔洞，从而具有很好的疏水和疏油性。
本发明具有下列优点和效果：
1、用微纳米NaCl作为模板，水作为溶解剂，原料容易取得，制作工艺简单，操作简便，投资小，运行成本低且对环境无污染。
2、利用本发明，在ABS材料表面形成微纳米结构的孔洞，无论是对疏水或疏油都有很好的效果。这种ABS材料作为家用电器外壳时，不易聚集水汽，灰尘也不容易粘覆在上面。尤其是用在制冷电器的内胆或是制冷设备上时，冷凝水只能以微小的水滴凝聚在其表面，经过风机送风或是在重力的作用下，小水滴将会滑落，不会沉积在内胆或制冷设备上，同时也不会有结霜或冰层等现象，既节约能量也能减少清洁。
附图说明：
图1为本发明制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1：本表面自洁净的ABS树脂材料是一种表面有微纳米结构孔洞的ABS树脂材料，对水的接触角为100°。
本表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法是：先在ABS树脂材料中混入微纳米级的NaCl，然后用水溶去ABS树脂材料表面的NaCl，在ABS材料表面形成微纳米结构的孔洞。具体制备步骤如下（参见图1）：
（1）以普通ABS树脂材料为原料，取100～200目的分析纯NaCl并将其球磨4小时，制成粒度为20nm～10μm的微纳米级NaCl粉；
（2）按ABS树脂材料重量的0.1%的量，将0.01g微米级NaCl粉加入到10g的ABS树脂材料中并混合均匀；
（3）将步骤（2）所得混合料加热至100℃保温10min，再继续加热升温至150℃后用传统工艺压制成10cm×15cm、厚度为5mm的薄板，然后自然冷却至常温；
（4）将步骤（3）压制成型的ABS树脂材料放入常温的水中浸泡2分钟，溶去表面的NaCl，得到表面带有微米孔洞的自洁净ABS树脂材料。
实施例2：本表面自洁净的ABS树脂材料是一种表面有微纳米结构孔洞的ABS树脂材料，对水的接触角为145°。
本表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法是：先在ABS树脂颗粒中混入微纳米级的NaCl，然后用水溶去ABS树脂材料表面的NaCl，在ABS材料表面形成微纳米结构的孔洞。具体制备步骤如下（参见图1）：
（1）以普通ABS树脂材料为原料，取200～300目的分析纯NaCl并将其球磨10小时，制成粒度为20nm～10μm微纳米级NaCl粉；
（2）按ABS树脂材料重量的20%的量，将2g纳米级NaCl粉加入到10g的ABS树脂材料中并混合均匀；
（3）将步骤（2）所得混合料加热至140℃保温30min，再继续加热升温至180℃后用传统工艺压制成制成10cm×15cm、厚度为4mm的薄板，然后自然冷却至常温；
（4）将步骤（3）压制成型的ABS材料放入常温的水中浸泡120分钟，溶去表面的NaCl，得到表面带有纳米孔洞的自洁净ABS树脂材料。
实施例3：本表面自洁净的ABS树脂材料是一种表面有微纳米结构孔洞的ABS树脂材料，对水的接触角为165°。
本表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法是：先在ABS树脂颗粒中混入微纳米级的NaCl，然后用水溶去ABS树脂材料表面的NaCl，在ABS材料表面形成微纳米结构的孔洞。具体制备步骤如下（参见图1）：
（1）以普通ABS树脂颗粒材料为原料，取300～500目的分析纯NaCl并将其球磨3小时，制成粒度为20nm～10μm微纳米级NaCl粉；
（2）按ABS树脂材料重量的10%的量，将1g纳米级NaCl粉加入到10g的ABS树脂材料中并混合均匀；
（3）将步骤（2）所得混合料加热至130℃保温20min，再继续加热升温至160℃后用传统工艺压制成制成10cm×15cm、厚度为1mm的薄板，然后自然冷却至常温；
（4）将步骤（3）压制成型的ABS材料放入常温的水中浸泡90分钟，溶去表面的NaCl，得到表面带有纳米孔洞的自洁净ABS树脂材料。
实施例4：本表面自洁净的ABS树脂材料是一种表面有微纳米结构孔洞的ABS树脂材料，对水的接触角为113°。
本表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法是：先在成型后的ABS树脂材料表面复合微纳米级的NaCl，然后用水溶去ABS树脂材料表面的NaCl，在ABS树脂材料表面形成微纳米结构的孔洞。具体制备步骤如下（参见图1）：
（1）取粒度为200～500目的分析纯NaCl并将其球磨6小时，制成粒度为20nm～10μm微纳米级NaCl粉；
（2）取10g普通ABS树脂材料，将其在100℃下保温10min，然后加热升温至150℃后用传统工艺压制成10cm×15cm、厚度为2mm的薄板；
（3）按ABS树脂材料质量的0.1%的量（0.01g），用传统机械镀技术，将微纳米级NaCl粉均匀涂镀复合在步骤（2）压制成型的ABS树脂材料表面（涂层厚20μm），然后在150℃下用传统工艺压制成型，再自然冷却至常温；
（4）将经过步骤（3）压制成型的表面复合有微纳米NaCl的ABS材料，放入常温的水中浸泡2分钟，溶去表面的NaCl粉后，得到表面带有纳米孔洞的自洁净ABS树脂材料。
实施例5：本表面自洁净的ABS树脂材料是一种表面有微纳米结构孔洞的ABS树脂材料，对水的接触角为100°。
本表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法是：先在成型后的ABS树脂材料表面复合微纳米级的NaCl，然后用水溶去ABS树脂材料表面的NaCl，在ABS材料表面形成微纳米结构的孔洞。具体制备步骤如下（参见图1）：
（1）取粒度为100～200目的分析纯NaCl并将其球磨10小时，制成粒度为20nm～10μm微纳米级NaCl粉；
（2）取10g普通ABS树脂材料，将其在140℃下保温30min，然后加热升温至180℃后用传统工艺压制成10cm×15cm、厚度为3mm的薄板；
（3）按ABS树脂材料质量的20%的量（10g），用传统刷涂技术，将微纳米级NaCl粉均匀涂刷复合在步骤（2）压制成型的ABS树脂材料表面（涂层厚0.2mm），然后在180℃下用传统工艺压制成型，再自然冷却至常温；
（4）将经过步骤（3）压制成型的表面复合有微纳米NaCl的ABS树脂材料，放入常温的水中浸泡120分钟，溶去表面的NaCl粉后，得到表面带有微米孔洞的自洁净ABS树脂材料。
实施例6：本表面自洁净的ABS树脂材料是一种表面有微纳米结构孔洞的ABS树脂材料对水的接触角为165°。
本表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法是：先在成型后的ABS树脂材料的表面复合微纳米级的NaCl，然后用水溶去ABS树脂材料表面的NaCl，在ABS树脂材料表面形成微纳米结构的孔洞。具体制备步骤如下（参见图1）：
（1）取粒度为100～500目的分析纯NaCl并将其球磨3小时，制成微纳米级NaCl粉；
（2）取10g普通ABS树脂材料，将其在120℃下保温20min，然后加热升温至160℃后用传统工艺压制成10cm×15cm、厚度为5mm的薄板；
（3）按ABS树脂材料质量的15%的量（1.5g），用传统刷涂技术，将微纳米级NaCl粉均匀涂刷复合在步骤（2）压制成型的ABS树脂材料表面（涂层厚0.1mm），然后在160℃下用传统工艺压制成型，再自然冷却至常温；
（4）将经过步骤（3）压制成型的表面复合有微纳米NaCl的ABS树脂材料，放入常温的水中浸泡60分钟，溶去表面的NaCl粉后，得到表面带有微米孔洞的自洁净ABS树脂材料。
Claims (8)
1.一种表面自洁净的ABS树脂材料，其特征在于：ABS树脂材料表面有微纳米结构的孔洞。
2.根据权利要求1所述的表面自洁净的ABS树脂材料，其特征在于：ABS树脂材料对水的接触角的范围为100～165°。
3.一种表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法，其特征在于：先在ABS树脂材料中混入微纳米级的NaCl，或在成型后的ABS树脂材料的表面复合微米级的NaCl，然后用水溶去ABS树脂材料表面的NaCl，在ABS材料表面形成微纳米结构的孔洞。
4.根据权利要求4所述的表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：
（1）以普通ABS树脂材料为原料，取分析纯NaCl并将其球磨3~10小时，制成微纳米级的NaCl粉；
（2）按ABS树脂材料质量的0.1~20%的量，将微纳米级NaCl粉加入ABS树脂材料中并混合均匀；
（3）将步骤（2）所得混合料加热至100~140℃保温10~30min，再继续加热升温至150~180℃后用传统工艺压制成型，然后自然冷却至常温；
（4）将步骤（3）压制成型的ABS树脂材料放入常温的水中浸泡2～120分钟，溶去表面的NaCl，得到表面带有微米或纳米孔洞的自洁净ABS树脂材料。
5.根据权利要求4所述的表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法，其特征在于：表面自洁净ABS树脂材料还可经过下列步骤制得：
（1）取分析纯NaCl并将其球磨3~10小时，制成微纳米级NaCl粉；
（2）以普通ABS树脂材料为原料，将其在100~140℃下保温10~30min，然后加热温度升至150~180℃后用传统工艺压制成型；
（3）按ABS树脂材料质量的0.1~20%的量，用传统刷涂技术，将微纳米级NaCl粉均匀复合在步骤（2）压制成型的ABS树脂材料表面，然后在150~180℃下用传统工艺压制成型，再自然冷却至常温；
（4）将经过步骤（3）压制成型的表面复合有微纳米NaCl的ABS材料，放入常温的水中浸泡2～120分钟，溶去表面的NaCl粉后，得到表面带有微米或纳米孔洞的自洁净ABS树脂材料。
6.根据权利要求书4或5所述的表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中微纳米级的NaCl粉的粒度为20nm～10μm。
7.根据权利要求书3、4或5所述的表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法，其特征在于：分析纯NaCl的粒度为100~500目。
8.根据权利要求书3~5任一项所述的表面自洁净的ABS树脂材料的制备方法，其特征在于：所得表面带有微米或纳米孔洞的自洁净ABS树脂材料对水的接触角范围为100～165°。
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