发明内容
本发明提供了一种ABS/埃洛石复合材料,通过在ABS中添加埃洛石、相容剂等来提高复合材料的硬度、韧性等力学性能。
一种ABS/埃洛石复合材料,由以下重量百分比的原料制成:
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 49%~70%;
埃洛石 15%~35%;
相容剂 3%~20%;
润滑剂 0~1%。
作为优选,所述的ABS/埃洛石复合材料,由以下重量百分比的原料制成:
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 49%~70%;
埃洛石 15%~35%;
相容剂 3%~20%;
润滑剂 0.1%~1%。
所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)可选用市售的通用牌号,作为优选,选择熔融指数(g/10min)为8~30的ABS,选择该熔融指数的目的在于添加较大比例的埃洛石的情况下,ABS/埃洛石复合材料仍能够保持良好的流动性,易于注塑成型。
所述的埃洛石可选用市售产品,埃洛石为管状结构,长度为微米级,埃洛石的外径为纳米级,有利于提高ABS/埃洛石复合材料的表面光滑性,能够克服原ABS易刮伤的缺陷。作为优选,选择尺寸为100~1000目的埃洛石,尺寸太大容易使性能下降明显,尺寸太小虽然性能会得到一定程度的提高,但价格偏高。进一步优选,选择尺寸为100~300目的埃洛石。
作为优选,所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、硅烷偶联剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)中的一种或两种。相容剂能够促进ABS和埃洛石相容,使得ABS和埃洛石在ABS/埃洛石复合材料中均匀分布并提高界面相容性,从而提高该ABS/埃洛石复合材料的性能。硅烷偶联剂可具体选用硅烷偶联剂KH-550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、硅烷偶联剂KH-560(γ-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷)、硅烷偶联剂KH-570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]等中的一种。
进一步优选,所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯和硅烷偶联剂,马来酸酐接枝聚丙烯中马来酸酐的接枝率为0.8~1.2,如果接枝率太低且需达到较好的增容效果的情况下,那么相容剂的添加比例较高,容易造成ABS/埃洛石复合材料的力学性能严重下降。加入硅烷偶联剂有利于埃洛石的预混合,提高埃洛石之间的相容性。在马来酸酐接枝聚丙烯和硅烷偶联剂两种相容剂的作用下,可以大大提高ABS和埃洛石在ABS/埃洛石复合材料中分布均匀性以及界面相容性。
作为优选,所述的润滑剂为聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双-12-羟基硬脂酰胺、芥酸酰胺、高纯油酸酰胺、茶油油酸酰胺、动物油酸酰胺中的一种或两种以上。高纯油酸酰胺采用市售的通用牌号的高纯油酸酰胺。在少量润滑剂存在的情况下,能进一步增加材料的熔体流动性,在保证ABS/埃洛石复合材料的力学性能的同时,增加了该ABS/埃洛石复合材料的加工性能,并使得采用本发明ABS/埃洛石复合材料制备的塑料表面具有较好的平滑性。进一步优选,所述的润滑剂为乙撑双-12-羟基硬脂酰胺。
作为优选,所述的ABS/埃洛石复合材料,由以下重量百分比的原料制成:
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 49%~70%;
埃洛石 15%~35%;
马来酸酐接枝聚丙烯 3%~20%;
硅烷偶联剂 0.1%~1%;
乙撑双-12-羟基硬脂酰胺 0~1%。
进一步优选,所述的ABS/埃洛石复合材料,由以下重量百分比的原料制成:
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 60%~65%;
埃洛石 24.77%~34.83%;
马来酸酐接枝聚丙烯 3%~15%;
硅烷偶联剂 0.12%~0.18%;
乙撑双-12-羟基硬脂酰胺 0~1%。
更进一步优选,所述的ABS/埃洛石复合材料,由以下重量百分比的原料制成:
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 60%~65%;
埃洛石 24.77%~34.83%;
马来酸酐接枝聚丙烯 3%~15%;
硅烷偶联剂 0.12%~0.18%;
乙撑双-12-羟基硬脂酰胺 0.1%~1%。
本发明还提供了一种ABS/埃洛石复合材料的制备方法,其制备简单、操作方便,通过简单的步骤就可以使得ABS、埃洛石和相容剂均匀融合,制备出性能优异的ABS/埃洛石复合材料。
所述的ABS/埃洛石复合材料的制备方法,包括以下步骤:
将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、埃洛石、相容剂和选择性添加的润滑剂混合均匀,得到混合物料;然后将混合物料加入至双螺杆挤出机中熔融共混后熔融挤出,造粒,得到ABS/埃洛石复合材料。
作为优选,所述的ABS/埃洛石复合材料的制备方法,包括以下步骤:
将埃洛石与硅烷偶联剂预混合得到预处理的埃洛石;再将预处理的埃洛石、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯和选择性添加的乙撑双-12-羟基硬脂酰胺混合均匀,得到混合物料;然后将混合物料加入至双螺杆挤出机中熔融共混后熔融挤出,造粒,得到ABS/埃洛石复合材料。
作为优选,上述的制备方法,所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为35~45∶1;所述的熔融共混的温度为210℃~230℃。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
本发明ABS/埃洛石复合材料中,原料配方简单,其中,埃洛石属于天然矿物质,其价格低廉、处理简单并对环境污染小,具有良好的环境效益和社会价值。埃洛石属于管状结构,长度为微米级,埃洛石的外径为纳米级,有利于提高ABS/埃洛石复合材料的表面光滑性,能够克服原ABS的易刮伤的缺陷。通过相容剂提高了ABS和埃洛石的相容性,从而使得本发明ABS/埃洛石复合材料具有较好的硬度、较好的弯曲强度等优点,从而表现出优异的力学性能。本发明ABS/埃洛石复合材料中,少量润滑剂的加入能进一步增加材料的熔体流动性,在保证ABS/埃洛石复合材料的力学性能的同时,增加了该ABS/埃洛石复合材料的加工性能,并使得采用本发明ABS/埃洛石复合材料制备的塑料表面具有较好的平滑性。
本发明ABS/埃洛石复合材料的制备方法,其制备简单、操作方便,通过简单的步骤就可以使得ABS、埃洛石、相容剂和可选择性添加的润滑剂均匀融合,制备出性能优异的ABS/埃洛石复合材料,该制备的ABS/埃洛石复合材料性能优异和稳定,易于工业化生产并具有很好的经济效益,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下实施例和对比例进一步描述本发明,但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
1)对埃洛石(200目,邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时,再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到预处理的埃洛石;
2)分别称取ABS(日本东丽,T-300,熔融指数为10)6.5公斤、预处理的埃洛石2.5公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D,美国杜邦,接枝率为1.0)1.0公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到混合物料;
3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出,造粒,得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中,混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为:喂料段温度210℃,压缩段温度220℃,计量段温度225℃,机头温度225℃,双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。
将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型,得到抗冲击样条及拉伸样条,其中,注塑区温度220℃,模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。
实施例2
1)对埃洛石(200目,邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时,再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH-560(γ-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷)按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到预处理的埃洛石;
2)分别称取ABS(日本东丽,T-300,熔融指数为10)6.5公斤、预处理的埃洛石3.0公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D,美国杜邦,接枝率为1.0)0.5公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到混合物料;
3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出,造粒,得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中,混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为:喂料段温度210℃,压缩段温度220℃,计量段温度225℃,机头温度225℃,双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。
将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型,得到抗冲击样条及拉伸样条,其中,注塑区温度220℃,模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。
实施例3
1)对埃洛石(200目,邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时,再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到预处理的埃洛石;
2)分别称取ABS(日本东丽,T-300,熔融指数为10)6.5公斤、预处理的埃洛石3.2公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D,美国杜邦,接枝率为1.0)0.3公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到混合物料;
3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出,造粒,得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中,混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为:喂料段温度210℃,压缩段温度220℃,计量段温度225℃,机头温度225℃,双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。
将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型,得到抗冲击样条及拉伸样条,其中,注塑区温度220℃,模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。
实施例4
1)对埃洛石(200目,邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时,再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到预处理的埃洛石;
2)分别称取ABS(日本东丽,T-300,熔融指数为10)6.0公斤、预处理的埃洛石2.5公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D,美国杜邦,接枝率为1.0)1.5公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到混合物料;
3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出,造粒,得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中,混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为:喂料段温度210℃,压缩段温度220℃,计量段温度225℃,机头温度225℃,双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。
将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型,得到抗冲击样条及拉伸样条,其中,注塑区温度220℃,模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。
实施例5
1)对埃洛石(200目,邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时,再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到预处理的埃洛石;
2)分别称取ABS(日本东丽,T-300,熔融指数为10)6.0公斤、预处理的埃洛石3.0公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D,美国杜邦,接枝率为1.0)1.0公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到混合物料;
3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出,造粒,得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中,混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为:喂料段温度210℃,压缩段温度220℃,计量段温度225℃,机头温度225℃,双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。
将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型,得到抗冲击样条及拉伸样条,其中,注塑区温度220℃,模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。
实施例6
1)对埃洛石(200目,邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时,再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到预处理的埃洛石;
2)分别称取ABS(日本东丽,T-300,熔融指数为10)6.0公斤、预处理的埃洛石2.95公斤、马来酸酐接枝聚丙烯(353D,美国杜邦,接枝率为1.0)1.0公斤和乙撑双-12-羟基硬脂酰胺0.05公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到混合物料;
3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出,造粒,得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中,混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为:喂料段温度210℃,压缩段温度220℃,计量段温度225℃,机头温度225℃,双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。
将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型,得到抗冲击样条及拉伸样条,其中,注塑区温度220℃,模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。
实施例6与实施例5相比,实施例6增加了润滑剂乙撑双-12-羟基硬脂酰胺,从制备的抗冲击样条及拉伸样条性能测试数据来看,实施例6得到的ABS/埃洛石复合材料的性能有所提升。
实施例7
1)对埃洛石(200目,邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时,再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到预处理的埃洛石;
2)分别称取ABS(日本东丽,T-300,熔融指数为10)6.0公斤、预处理的埃洛石3.5公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D,美国杜邦,接枝率为1.0)0.5公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到混合物料;
3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出,造粒,得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中,混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为:喂料段温度210℃,压缩段温度220℃,计量段温度225℃,机头温度225℃,双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。
将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型,得到抗冲击样条及拉伸样条,其中,注塑区温度220℃,模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。
实施例8
1)对埃洛石(200目,邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时,得到干燥后的埃洛石;
2)分别称取ABS(日本东丽,T-300,熔融指数为10)6.5公斤、干燥后的埃洛石3.0公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D,美国杜邦,接枝率为1.0)0.5公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合,得到混合物料;
3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出,造粒,得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中,混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为:喂料段温度210℃,压缩段温度220℃,计量段温度225℃,机头温度225℃,双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。
将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型,得到抗冲击样条及拉伸样条,其中,注塑区温度220℃,模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。
实施例8与对比例1相比,虽然ABS/埃洛石复合材料制备的样条冲击强度和表面硬度有所降低,但是其弯曲强度和拉伸强度均有明显提升。实施例2与实施例8相比,实施例2中加入了硅烷偶联剂,从制备的抗冲击样条及拉伸样条性能测试数据来看,实施例2制备的ABS/埃洛石复合材料的性能有非常显著的提升。
对比例1
将称取ABS(日本东丽,T-300,熔融指数为10)10.0公斤加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出,造粒,得到颗粒状ABS材料。其中,混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为:喂料段温度210℃,压缩段温度220℃,计量段温度225℃,机头温度225℃,双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。
将上述得到的颗粒状ABS材料加入至注塑机中注塑成型,得到抗冲击样条及拉伸样条,其中,注塑区温度220℃,模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。
将实施例1~8以及对比例1制备的抗冲击样条及拉伸样条,进行性能测试,按照GBT1843-1996进行冲击性能测试(切口冲击试验,摆锤5.5J,四组实验取平均值),按照GB1040-2006进行断裂伸长率和拉伸强度的测试(四组实验取平均值),按照GBT6739-1996进行硬度的测试(四组实验取平均值),其测试结果如表1所示。
表1