CN102627830A - 一种abs/凹凸棒土复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ABS/凹凸棒土复合材料，由以下重量百分比49％～70％的ABS、15％～35％的凹凸棒土、3％～20％的相容剂和0％～1％的润滑剂的原料制成。凹凸棒土属于天然矿物质，属于棒状结构，有利于提高ABS/凹凸棒土复合材料的表面光滑性，相容剂提高了ABS和凹凸棒土的相容性，从而使得本发明ABS/凹凸棒土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。本发明还公开了一种ABS/凹凸棒土复合材料制备方法，其制备简单、操作方便，通过简单的步骤就可以使得ABS、凹凸棒土和相容剂均匀融合，制备出性能优异的ABS/凹凸棒土复合材料。

Description

—种ABS/凹凸棒土复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及塑料材料及其制备领域，具体涉及一种ABS/凹凸棒土复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 塑料工业迅速发展，其用途已经渗透到国民经济的各个领域，使用已十分广泛。中国每年产生的废弃塑料约为500万吨左右。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS)作为塑料材料中的重要一种，也得到了广泛的应用，主要是由于ABS作为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的共聚物，具有良好的综合性能、好的耐化学腐蚀性和好的加工流动性以及较高耐热性、韧性、抗冲击性能和刚性。

[0003] ABS主要广泛应用于家用电器、机械配件、办公用品、电子器件、汽车工业等领域，如用于制造电子电器产品的面板、汽车内饰板等，而由ABS制备的各种零部件的表面硬度相对较低，制品表面的耐刮擦性能较差，容易刮伤，不能满足部分制品的使用要求。为了维持长久的外观美感，需要进一步提高ABS制品的表面硬度。

[0004] 公开号为CN 101113225A的中国专利申请公开了一种运用玻璃纤维增强ABS复合材料及其制备方法，该ABS复合材料包括以下重量份的组分：65〜89份的ABS、5〜20份的玻璃纤维、5〜10份的增容剂、I〜5份的增韧剂、O. I〜O. 5份的抗氧剂和O. 05〜O. 2的偶联剂，该技术方案虽能一定程度上提高ABS的性能，但玻璃纤维价格较高，且加工工艺中各组分的添加也较为复杂，且玻璃纤维添加至一定比例容易出现表面浮纤现象，从而导致复合材料的生产成本偏高以及性能下降。

[0005] 公开号为CN 101475727A的中国专利申请公开了一种ABS/PMMA复合材料，包括下列重量百分比的组分：25%〜66%的ABS树脂，30%〜60% PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯）和4%〜15% MBS (丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物），其中MBS为橡胶粒径在100〜400纳米的范围内具有双峰分布的结构。该技术方案通过在ABS树脂加入PMMA和MBS来提高ABS/PMMA复合材料的表面硬度、拉伸强度和弯曲性能，并具有较高的光泽度，但是PMMA的价格很高，从而导致该ABS/PMMA复合材料的制备成本很高，不利于ABS/PMMA复合材料市场化推广和应用。

发明内容

[0006] 本发明提供了一种ABS/凹凸棒土复合材料，通过在ABS中添加凹凸棒土和相容剂来提高复合材料的硬度、韧性等力学性能。

[0007] 一种ABS/凹凸棒土复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

[0008] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 49 %〜70 % ;

[0009]凹凸棒土 15% 〜35% ；

[0010] 相容剂 3%〜20%;

[0011] 润滑剂 O〜1%。、[0012] 作为优选，所述的ABS/凹凸棒土复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

[0013] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 49 %〜70 % ;

[0014]凹凸棒土 15%〜35% ；

[0015] 相容剂 3%〜20%;

[0016]润滑剂 0.1%〜1 %。

[0017] 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8〜20的ABS，选择该熔融指数的目的在于添加较大比例的凹凸棒土的情况下，ABS/凹凸棒土复合材料仍能够保持良好的流动性，易于注塑成型。

[0018] 所述的凹凸棒土可选用市售产品，凹凸棒土的长度为微米级，直径为纳米级，属于棒状结构，有利于提高ABS/凹凸棒土复合材料的表面光滑性，能够克服原ABS易刮伤的缺陷。所述的凹凸棒土的理想化学式为Mg5 (H2O) JSi4O1J2 (OH)2 · 4H20，作为优选，选择尺寸为50〜1000目的凹凸棒土，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目的凹凸棒土。

[0019] 作为优选，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、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和凹凸棒土相容，使得ABS和凹凸棒土在ABS/凹凸棒土复合材料中均匀分布并提高界面相容性，从而提高该ABS/凹凸棒土复合材料的性能。硅烷偶联剂可具体选用硅烷偶联剂KH-57、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等中的一种。

[0020] 进一步优选，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，马来酸酐接枝聚丙烯中马来酸酐的接枝率为O. 8〜I. 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/凹凸棒土复合材料的力学性能严重下降。

[0021] 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。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/凹凸棒土复合材料的力学性能的同时,增加了该ABS/凹凸棒土复合材料的加工性能，并使得采用本发明ABS/凹凸棒土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。

[0022] 作为优选，所述的ABS/凹凸棒土复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

[0023] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 60 %〜65 % ;

[0024]凹凸棒土 25% 〜35% ；

[0025] 相容剂 3%〜15%;

[0026] 润滑剂 O〜1%。

[0027] 进一步优选，所述的ABS/凹凸棒土复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

[0028] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 60 % ；

[0029]凹凸棒土 30% ；

[0030] 马来酸酐接枝聚丙烯 10%。

[0031] 进一步优选，所述的ABS/凹凸棒土复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

[0032] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 60 % ；

[0033]凹凸棒土 29.5%;[0034] 马来酸酐接枝聚丙烯 10% ；

[0035] 乙撑双-12-羟基硬脂酰胺 O. 5%。

[0036] 本发明提供了一种ABS/凹凸棒土复合材料制备方法，其制备简单、操作方便，通过简单的步骤就可以使得ABS、凹凸棒土和相容剂均匀融合，制备出性能优异的ABS/凹凸棒土复合材料。

[0037] 所述的ABS/凹凸棒土复合材料制备方法，包括以下步骤： [0038] 将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、凹凸棒土、相容剂和选择性添加的润滑剂通过混合设备充分混合均匀，得到混合物料；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/凹凸棒土复合材料。

[0039] 进一步优选，所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为35〜45 ： I ;所述的熔融共混的温度为210°C〜230°C。

[0040] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：

[0041] 本发明ABS/凹凸棒土复合材料中，原料配方简单，其中，凹凸棒土属于天然矿物质，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。凹凸棒土的长度为微米级，直径为纳米级，属于棒状结构，有利于提高ABS/凹凸棒土复合材料的表面光滑性，能够克服原ABS的易刮伤的特点。通过相容剂提高了 ABS和凹凸棒土的相容性，从而使得本发明ABS/凹凸棒土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/凹凸棒土复合材料中，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/凹凸棒土复合材料的力学性能的同时，增加了该ABS/凹凸棒土复合材料的加工性能，并使得采用本发明ABS/凹凸棒土复合材料制备的塑料表面具有较好的平滑性。

[0042] 本发明ABS/凹凸棒土复合材料制备方法，其制备简单、操作方便，通过简单的步骤就可以使得ABS、凹凸棒土、相容剂和润滑剂均匀融合，制备出性能优异的ABS/凹凸棒土复合材料，该制备的ABS/凹凸棒土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

[0043] 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。

[0044] 实施例I

[0045] I)对凹凸棒土（200目，甘肃靖远）在80°C条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后凹凸棒土；

[0046] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6. 5公斤、干燥后凹凸棒土 2. 5公斤和马来酸酐接枝聚丙烯（353D，美国杜邦，接枝率为I. O) I. O公斤在预混机中（200转/分钟）进行预混合，得到混合物料；

[0047] 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/凹凸棒土复合材料。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°C，压缩段温度220°C，计量段温度225°C，机头温度225°C，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 : I。

[0048] 将上述得到的颗粒状ABS/凹凸棒土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°C，模板区温度35°C。最终的性能测试数据详见表I。

[0049] 实施例2

[0050] I)对凹凸棒土（200目，甘肃靖远）在80°C条件下进行真空干燥4小时，得到干燥 后凹凸棒土；

[0051] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6. 5公斤、干燥后凹凸棒土 3. O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；

[0052] 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/凹凸棒土复合材料。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°C，压缩段温度220°C，计量段温度225°C，机头温度225°C，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 : I ο

[0053] 将上述得到的颗粒状ABS/凹凸棒土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°C，模板区温度35°C。最终的性能测试数据详见表I。

[0054] 实施例3

[0055] I)对凹凸棒土（200目，甘肃靖远）在80°C条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后凹凸棒土；

[0056] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6. 5公斤、干燥后凹凸棒土 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；

[0057] 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/凹凸棒土复合材料。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°C，压缩段温度220°C，计量段温度225°C，机头温度225°C，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 : I ο

[0058] 将上述得到的颗粒状ABS/凹凸棒土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°C，模板区温度35°C。最终的性能测试数据详见表I。

[0059] 实施例4

[0060] I)对凹凸棒土（200目，甘肃靖远）在80°C条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后凹凸棒土；

[0061] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10) 6. O公斤、干燥后凹凸棒土 2. 5公斤和马来酸酐接枝聚丙烯（353D，美国杜邦，接枝率为I. O) I. 5公斤在预混机中（200转/分钟）进行预混合，得到混合物料；

[0062] 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/凹凸棒土复合材料。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°C，压缩段温度220°C，计量段温度225°C，机头温度225°C，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 : I。

[0063] 将上述得到的颗粒状ABS/凹凸棒土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°C，模板区温度35°C。最终的性能测试数据详见表I。

[0064] 实施例5

[0065] I)对凹凸棒土（200目，甘肃靖远）在80°C条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后凹凸棒土；

[0066] 2)分别称取ABS(日本东丽，T -300，熔融指数为10)6. O公斤、干燥后凹凸棒土 3. O公斤和马来酸酐接枝聚丙烯（353D，美国杜邦，接枝率为I. O) I. O公斤在预混机中（200转/分钟）进行预混合，得到混合物料；

[0067] 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/凹凸棒土复合材料。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°C，压缩段温度220°C，计量段温度225°C，机头温度225°C，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 : I ο

[0068] 将上述得到的颗粒状ABS/凹凸棒土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°C，模板区温度35°C。最终的性能测试数据详见表I。

[0069] 实施例6

[0070] I)对凹凸棒土（200目，甘肃靖远）在80°C条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后凹凸棒土；

[0071] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10) 6. O公斤、干燥后凹凸棒土

2. 95公斤、马来酸酐接枝聚丙烯（353D，美国杜邦，接枝率为I. O) I. O公斤和乙撑双-12-羟基硬脂酰胺O. 05公斤在预混机中（200转/分钟）进行预混合，得到混合物料；

[0072] 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/凹凸棒土复合材料。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°C，压缩段温度220°C，计量段温度225°C，机头温度225°C，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 : I。

[0073] 将上述得到的颗粒状ABS/凹凸棒土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°C，模板区温度35°C。最终的性能测试数据详见表I。

[0074] 实施例7

[0075] I)对凹凸棒土（200目，甘肃靖远）在80°C条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后凹凸棒土；

[0076] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6. O公斤、干燥后凹凸棒土 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；

[0077] 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/凹凸棒土复合材料。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°C，压缩段温度220°C，计量段温度225°C，机头温度225°C，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 : I。

[0078] 将上述得到的颗粒状ABS/凹凸棒土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°C，模板区温度35°C。最终的性能测试数据详见表I。

[0079] 对比例I

[0080] 将称取ABS (日本东丽，T-300，熔融指数为10) 10. O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°C，压缩段温度220°C，计量段温度225°C，机头温度225°C，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 ： I。

[0081] 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°C，模板区温度35°C。最终的性能测试数据详见表I。

[0082] 对比例2

[0083] I)对凹凸棒土（200目，甘肃靖远）在80°C条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后凹凸棒土；

[0084] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10) 7. O公斤和干燥后凹凸棒土

3. O公斤在预混机中（200转/分钟）进行预混合，得到混合物料；

[0085] 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/凹凸棒土复合材料。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°C，压缩段温度220°C，计量段温度225°C，机头温度225°C，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 : I ο

[0086] 将上述得到的颗粒状ABS/凹凸棒土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°C，模板区温度35°C。最终的性能测试数据详见表I。

[0087] 将实施例I〜7以及对比例I〜2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I所示。

[0088]表 I

[0089]

Claims (10)

1. 一种ABS/凹凸棒土复合材料，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%; 凹凸棒土 15%〜35% ；相容剂 3%〜20%;润滑剂 0〜1%。

2.根据权利要求I所述的ABS/凹凸棒土复合材料，其特征在于，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% ； 凹凸棒土 15%〜35% ；相容剂 3%〜20%; 润滑剂 0. 1%〜1%。

3.根据权利要求I所述的ABS/凹凸棒土复合材料，其特征在于，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% ； 凹凸棒土 25%〜35%;相容剂 3%〜15%;润滑剂 0〜1%。

4.根据权利要求1、2或3所述的ABS/凹凸棒土复合材料，其特征在于，所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的熔融指数为8〜20g/10min ； 所述的凹凸棒土的尺寸为50目〜1000目。

5.根据权利要求1、2或3所述的ABS/凹凸棒土复合材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或两种。

6.根据权利要求1、2或3所述的ABS/凹凸棒土复合材料，其特征在于，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。

7.根据权利要求3所述的ABS/凹凸棒土复合材料，其特征在于，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%;凹凸棒土 30% ；相容剂 10% ； 所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

8.根据权利要求3所述的ABS/凹凸棒土复合材料，其特征在于，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%;凹凸棒土 29.5%;相容剂 10% ；润滑剂 0.5%; 所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；所述的润滑剂为乙撑双-12-羟基硬脂酰胺。

9.根据权利要求I〜8任一项所述的ABS/凹凸棒土复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、凹凸棒土、相容剂和选择性添加的润滑剂通过混合设备充分混合均匀，得到混合物料；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/凹凸棒土复合材料。

10.根据权利要求9所述的ABS/凹凸棒土复合材料的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为35〜45 ： I;所述的熔融共混的温度为210°C〜230°C。