CN102863733A - 汽车用abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车用复合材料技术领域，特别是一种汽车用ABS复合材料及其制备方法。本发明采用ABS作为基料，HDPE作为增韧协效剂，加入耐热改性剂、ABS高胶粉、抗氧剂、润滑剂，获得一种耐热和无缺口冲击性能较好，加工工艺简单、制品成型精度高的汽车用ABS复合材料；本发明采用的耐热改性剂、ABS高胶粉、HDPE、抗氧剂、润滑剂等组分均为价廉易得的市售产品，该ABS复合材料生产成本较低，市场前景较好，在汽车内外饰、电子电器等领域具有极为广泛的市场。

Description

汽车用ABS复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车用复合材料技术领域，特别是一种汽车用ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
目前汽车市场对ABS的要求越来越高，很多中小企业汽车厂的材料标准已经超过了国际知名品牌汽车厂的标准。市场上通用的ABS，缺口冲击强度较高，无缺口冲击强度较差，尤其是耐热ABS，其很难做到无缺口冲击不断。现有研究报道中，大多数是通过增加ABS高胶粉的含量或者控制ABS胶粉粒子的大小来控制ABS的冲击性能；整个行业现阶段对缺口冲击韧性的提高提出了很多理论，而且用于实践也出现了大量的成功案例。比如ABS的增韧机理是：ABS树脂由聚丁二烯和SAN共聚物组成，其相态结构呈现为SAN接枝的聚丁二烯橡胶，均匀分布于SAN基体树脂连续相中，聚丁二烯橡胶在应力作用下可以发生空洞化，诱导银纹和剪切屈服的产生，从而起到增韧ABS树脂的作用。往往合适的橡胶粒子的加入会导致银纹增加，从而材料的缺口冲击韧性得到提高，但是对于无缺口冲击强度却没有明确的理论来说明。一般人们对于无缺口冲击性能的改善也是通过加入大量的胶粉粒子，其在基本满足标准要求的同时，其它的耐热、刚性等性能也受到了影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种汽车用ABS复合材料及其制备方法，该ABS复合材料的物性指标满足大众指标TL527的要求，DIN标准缺口冲击强度9kJ/m2,无缺口冲击全部不断，维卡软化温度≥95℃，耐热和刚性强，韧性好，制备工艺简单、制品成型精度高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车用ABS复合材料，按重量分数计，其各组分配比如下：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)    50～98.5%；
增韧协效剂                         1～5%；
耐热改性剂                         0～40%；
ABS高胶粉                          0～30%；
抗氧剂1010                         0.1～1%；
抗氧剂168                          0.1～1%；
润滑剂                             0.1～1%；
所述增韧协效剂为HDPE，分子量为40000~300000；耐热改性剂为日本电器化学的MS-NIP。
ABS为乳液聚合物或本体聚合物，ABS中苯乙烯含量30～65%，丙烯腈含量20～35%，丁二烯含量10～50%。
抗氧剂1010为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，商品名Irganox 1010，瑞士汽巴精化公司生产；抗氧剂168为三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯，商品名Irganox 168，瑞士汽巴精化公司生产；润滑剂选用马来西亚棕榈公司生产的EBS。
一种汽车用ABS复合材料的制备方法，其具有如下步骤：
（1）按重量百分比计，将ABS 50～98.5%、增韧协效剂1～5%、耐热改性剂0～40%、ABS高胶粉0～30%、抗氧剂10100.1～1%、抗氧剂1680.1～1%和润滑剂0.1～1%精确称量后，在85～90℃预先干燥；
（2）将上述干燥后的物料加入高速混合机中干混1～4min，然后将混合物料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融挤出后冷却、干燥、切粒即得成品。
本发明的汽车用ABS复合材料采用德国Krauss Maffei公司的ZE 25A×36DUTX双螺杆挤出机生产，其各段参数设定如下：一区温度200-210℃，二区温度220-230℃，三区温度220-230℃，四区温度220-230℃，五区温度220-230℃，六区温度220-230℃，七区温度220-230℃,八区温度220-230℃，九区温度220-230℃，十区温度220-230℃，机头230℃，主机转速为300转/分钟，产量约20kg/h。
本发明的设计思路为：本发明采用增韧协效剂HDPE，ABS高胶粉为增韧剂，HDPE流动性较基体高，同时和ABS不能互溶，因此在固相中会形成细小的长丝状。由于无缺口冲击时，材料首先形成微缺口，随后缺口生长。HDPE长丝作为异相存在，微缺口生长必须沿着HDPE相表面延伸。长丝的存在大大增加了微缺口生长的路径长度，使缺口生长能增加，从而提高了材料的冲击强度。在缺口生长后期，由于缺口效应集中，导致HDPE长丝被缺口直接撕开，这时就由ABS中的橡胶相来吸收能量。因此，HDPE和ABS高胶粉有协同效应。因HDPE添加量较小，所以对其他性能基本无影响。
有益效果：本发明采用ABS作为基料，HDPE作为增韧协效剂，加入耐热改性剂、ABS高胶粉、抗氧剂、润滑剂，获得一种耐热和无缺口冲击性能较好，加工工艺简单、制品成型精度高的汽车用ABS复合材料；本发明采用的耐热改性剂、ABS高胶粉、HDPE、抗氧剂、润滑剂等组分均为价廉易得的市售产品，该ABS复合材料生产成本较低，市场前景较好，在汽车内外饰、电子电器等领域具有极为广泛的市场。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。所用物料中，ABS选用上海高桥石化公司生产的ABS 8391；HDPE为上海赛科公司的HDPE 5502；ABS高胶粉为韩国锦湖公司的HRG181。
实施例一
一种汽车用ABS复合材料的制备方法，其具有如下步骤：
（1）按重量百分比计，将ABS 97.3%、HDPE 2%、抗氧剂10100.2%、抗氧剂1680.2%和润滑剂0.3%精确称量后，在85～90℃预先干燥；
（2）将上述干燥后的物料加入高速混合机中干混1～4min，然后将混合物料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融挤出后冷却、干燥、切粒即得成品；
所述汽车用ABS复合材料在双螺杆挤出机上的各段参数设定如下：一区温度200℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度230℃，七区温度230℃,八区温度230℃，九区温度230℃，十区温度230℃，机头230℃，主机转速为300转/分钟，产量约20kg/h。
实施例二
一种汽车用ABS复合材料的制备方法，其制备步骤和物料产地同实施例一，配方为：ABS 94.3%，HDPE 2%，ABS高胶粉3%，抗氧剂10100.2%，抗氧剂1680.2%，润滑剂0.3%。
实施例三
一种汽车用ABS复合材料的制备方法，其制备步骤和物料产地同实施例一，配方为：ABS 82.3%，HDPE 2%，耐热改性剂10%，ABS高胶粉5%，抗氧剂10100.2%，抗氧剂1680.2%，润滑剂0.3%。
对比例一
一种汽车用ABS复合材料的制备方法，其制备步骤和物料产地同实施例一，配方为：ABS 99.3%，抗氧剂10100.2%，抗氧剂1680.2%，润滑剂0.3%。
对比例二
一种汽车用ABS复合材料的制备方法，其制备步骤和物料产地同实施例一，配方为：ABS 96.3%，ABS高胶粉3%，抗氧剂10100.2%，抗氧剂1680.2%，润滑剂0.3%。
对比例三
一种汽车用ABS复合材料的制备方法，其制备步骤和物料产地同实施例一，配方为：ABS 84.3%，耐热改性剂10%，ABS高胶粉5%，抗氧剂10100.2%，抗氧剂1680.2%，润滑剂0.3%。
按上述方法将实施例和对比例所得粒子在90℃的烘箱中干燥3～6h，然后将干燥好的粒子在注射成型机上注射制样。注射成型模温控制在35～45℃。
弯曲性能测试按DIN 53452进行，试样尺寸为50×6×4mm，弯曲速度为14mm/min，跨距为40mm；测试设备为台湾高铁公司的GT-TCS-2000型电子拉力机；缺口冲击强度按DIN 53453执行，试样尺寸为50×6×4mm，摆锤能量4J，测试设备为美特斯工业系统有限公司的ZBC1400-2型塑料摆锤冲击试验机；无缺口冲击强度按DIN 53453执行，试样尺寸为50×6×4mm，摆锤能量4J，测试设备为美特斯工业系统有限公司的ZBC1400-2型塑料摆锤冲击试验机。取5根样条，测试结果分为断裂和不断裂；维卡软化温度按测试标准DIN 53460执行，测试设备为美特斯工业系统有限公司的ZWK 1302-3型微机控制热变形维卡软化点试验机。实施例一到三和对比例一到三的配方及性能比较见表1。
表1实施例一到三和对比例一到三的配方及性能比较
Figure BDA00002136478400061
通过表1中的配方及各项性能数据可知，对比例1说明市场上的普通ABS8391不能满足DIN53453标准无缺口冲击不断的要求，对比例2说明少量增韧剂的加入导致缺口冲击强度上升，无缺口冲击性能无多大改善，不能满足汽车行业的要求，同时维卡软化点温度也有下降。对比例3通过耐热改性剂提高产品的维卡软化温度，增韧剂提高韧性，但是仍然不能得到满意的结果，耐热，缺口冲击性能满足大众TL527需求，但不能满足DIN53453标准无缺口冲击不断的要求。
实施例1-3说明少量增韧协效剂HDPE的加入能够改善无缺口冲击性能，维卡软化点温度影响不大，实施例3给出了配方满足大众TL527的要求，DIN标准缺口冲击强度＞9kJ/m2,无缺口冲击全部不断，维卡软化温度95℃。本专利提供了一种方法，通过普通ABS，增韧协效剂HDPE，耐热改性剂，增韧剂的组合制备了一种耐热高，无缺口冲击性能好的汽车用ABS专用料。
本发明制备的汽车用ABS专用料耐热高，无缺口冲击性能好，强度高，且成本低，在汽车内外饰、电子电器等领域具有极为广泛的市场。

Claims (4)

1.一种汽车用ABS复合材料，其特征是：按重量分数计，其各组分配比如下：
ABS            50～98.5%；
增韧协效剂     1～5%；
耐热改性剂     0～40%；
ABS高胶粉      0～30%；
抗氧剂1010     0.1～1%；
抗氧剂168      0.1～1%；
润滑剂         0.1～1%。
2.如权利要求1所述的汽车用ABS复合材料，其特征是：所述ABS为乳液聚合物或本体聚合物，ABS中苯乙烯含量30～65%，丙烯腈含量20～35%，丁二烯含量10～50%。
3.如权利要求1所述的汽车用ABS复合材料，其特征是：所述增韧协效剂为HDPE，分子量为40000~300000。
4.如权利要求1所述的汽车用ABS复合材料的制备方法，其特征是：具有如下步骤：
（1）按重量百分比计，将ABS 50～98.5%、增韧协效剂1～5%、耐热改性剂0～40%、ABS高胶粉0～30%、抗氧剂10100.1～1%、抗氧剂1680.1～1%和润滑剂0.1～1%精确称量后，在85～90℃预先干燥；
（2）将上述干燥后的物料加入高速混合机中干混1～4min，然后将混合物料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融挤出后冷却、干燥、切粒即得成品；
所述双螺杆挤出机各段参数设定如下：一区温度200-210℃，二区温度220-230℃，三区温度220-230℃，四区温度220-230℃，五区温度220-230℃，六区温度220-230℃，七区温度220-230℃,八区温度220-230℃，九区温度220-230℃，十区温度220-230℃，机头230℃，主机转速为300转/分钟。
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