CN103044833B - 一种玻纤增强ms复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻纤增强MS复合材料及其制备方法。该玻纤增强MS复合材料包括如下重量百分比的配方组分：MS树脂37.6～87.4%、玻璃纤维10～50%、相容剂2～10%、液态水0.1～0.3%、抗氧剂0.2～0.6%、润滑剂0.3～1.5%。本发明玻纤增强MS复合材料以MS树脂为基体材料，采用玻璃纤维在其他组分在熔融挤出过程中发生协同作用，对MS树脂进行改性，从而赋予该玻纤增强MS复合材料优异的机械强度和韧性以及耐热性。该玻纤增强MS复合材料制备方法只需按配方将各组分混合并在适当的温度下挤出即可得到产品，其工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低，适于工业化生产。

Description

一种玻纤增强MS复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种玻纤增强MS复合材料及其制备方法。

背景技术

MS树脂具有良好的透明度、强度，以及耐化学性，在家电、食品领域应用较多，但其缺口冲击强度低，韧性差，耐热低。鉴于以上特点，工程塑料行业对MS树脂的改性方法较多，如MS/ABS合金，MS/PC合金等，以上方法扩展了MS树脂的应用领域。但是这些现有改性后的MS树脂在机械强度、韧性、耐热性等性能仍存在不足，影响了其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种机械强度高、韧性好的玻纤增强MS复合材料。

本发明的另一目的是提供一种工艺简单，条件易控，生产成本低的玻纤增强MS复合材料制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种玻纤增强MS复合材料，包括如下重量百分比的配方组分：

以及，一种玻纤增强MS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述玻纤增强MS复合材料配方分别称取各组分；

将所述称取各组分进行混料处理，得到混合物料；

将所述混合物料进行熔融挤出，造粒，得到所述玻纤增强MS复合材料；所述挤出温度160～220℃。

上述玻纤增强MS复合材料以MS树脂为基体材料，采用玻璃纤维与其他组分在熔融挤出过程中发生协同作用，对MS树脂进行改性，从而赋予该玻纤增强MS复合材料优异的机械强度和韧性以及耐热性。

上述玻纤增强MS复合材料制备方法只需按配方将各组分混合并在适当的温度下熔融挤出即可得到产品，其制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例玻纤增强MS复合材料制备方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，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。

本发明实施例提供一种机械强度高、韧性好的玻纤增强MS复合材料。该玻纤增强MS复合材料包括如下重量百分比的配方组分：

具体地，上述MS树脂为基体成分，在熔融挤出过程中，其分子与其他组分如抗氧剂、玻璃纤维发生接枝反应。从而实现对MS树脂的改性。在优选实施例中，该MS树脂其MMA成分质量比为60～80%，热变形温度大于80℃。具体的如型号如台湾奇美PM-600、日本电气化学TX-100、日本新日铁MS750等。该优选的MS树脂具有更好的抗冲击性能、韧性和耐热性，经接枝改性后，使得玻纤增强MS复合材料具有更好的机械强度、韧性和耐热性。

上述玻璃纤维在熔融技术过程中对MS树脂进行接枝改性，实现对该玻纤增强MS复合材料的机械强度和韧性等性能的调节。如随着该玻璃纤维含量的降低，该玻纤增强MS复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等性能相应降低；随着该玻璃纤维含量的升高，该玻纤增强MS复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等性能相应升高。因此，通过调整该玻璃纤维的含量，能够实现对该玻纤增强MS复合材料的强度和韧性进行调节控制。为了进一步提高该玻纤增强MS复合材料的强度和韧性等性能，在优选实施例中，该玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。在更优选实施例中，该无碱短切玻璃纤维直径为9～13μm，含水率≤0.1%。具体地，该无碱短切玻璃纤维可以是巨石集团526、510等产品。

上述相容剂的存在，使得各组分在熔融挤出过程中，能有效的借助于分子间的键合力，使得上述实施例玻纤增强MS复合材料配方中的各组分分子之间更好的发生作用，形成性能稳定的玻纤增强MS复合材料。在优选实施例中，上述相容剂为苯乙烯-马来酸酐交替共聚物。在进一步优选实施例中，该苯乙烯-马来酸酐交替共聚物的玻璃化转变温度为135～155℃，重均分子量为7500～21000。具体地，该苯乙烯-马来酸酐交替共聚物可以是法国克雷威利SMA2021、SMA2000等产品。

上述液态水为高纯净度水，在0℃时，其密度为0.99987×10³kg/m³，在常温常压下为无色无味的透明液体。该液态水的存在，能使得各组分在熔融挤出过程中形成水蒸气从真空口溢出，同时带走制程过程中的小分子，从而使玻纤增强MS复合材料外观达到白色通透的效果。

上述抗氧剂组分能有效提高本实施例玻纤增强MS复合材料抗氧化性能，延长其使用寿命。在优选实施例中，该抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，其熔点115～150℃。具体地，该受阻酚类抗氧剂可以是汽巴IRGANOX 1098、IRGANOX 1010等产品。该优选的抗氧剂不经能提高玻纤增强MS复合材料抗氧化性能，还能提高其耐热性能以及与玻璃纤维等组分一同对该MS树脂改性，改善该玻纤增强MS复合材料的强度、韧性等性能。

上述润滑剂组分能在熔融挤出过程中黏附在其他组分表面，使得各组分充分分散，使得各组分充分发生反应或作用，提高本实施例玻纤增强MS复合材料性能的稳定。同时便于各组分熔融挤出过程中的输送。在优选实施例中，该润滑剂酰胺蜡类改性物，熔点:141.5℃～144.5℃。具体地，该润滑剂可以是广州市欧颖化工TAF、EBS等产品。

由上所述，上述实施例玻纤增强MS复合材料以MS树脂为主料，采用玻璃纤维与其他组分在熔融挤出过程中，各组分熔融，且分子能够均匀分散掺杂起到协同作用，对MS树脂进行改性，从而赋予该玻纤增强MS复合材料优异的机械强度和韧性以及耐热性，其中，该机械强度和韧性相关性能请参见下文表1中数据。因此，该玻纤增强MS复合材料有效克服了现有改性MS树脂材料的不足。另外，通过对各组分的含量和种类的调整，进一步地提高了该玻纤增强MS复合材料的机械强度和韧性。

相应地，本发明实施例还提供了上述玻纤增强MS复合材料的制备方法，其工艺流程如图1所示。该方法包括如下步骤：

S01.称取配方组分：按照上述玻纤增强MS复合材料的配方称取各组分；

S02.制备混合物料：将步骤S01中称取各组分进行混料处理，得到混合物料；

S03.混合物料的熔融挤出：将步骤S02中的混合物料进行熔融挤出，得到所述玻纤增强MS复合材料；所述挤出温度160～220℃。

具体地，上述步骤S01中的玻纤增强MS复合材料的配方以及配方中的各组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

上述步骤S02中，各组分进行混料处理的时间可以根据实际生产条件进行灵活的调整，只要各组分预混充分即可。如混合的设备可以是混料筒等。

上述步骤S03中，混合物料的熔融挤出的温度尤为重要，往往决定了该玻纤增强MS复合材料的性能。

在优选实施例中，该步骤S03混合物料的熔融挤出采用双螺杆挤出机挤出，挤出温度可以分为5个温度段，具体地，第一区温度为160～190℃、第二区温度为185～220℃、第三区温度为180～210℃、第四区温度为160～200℃、机头200～220℃。至于在各温度阶段的熔融挤压的时间没有特别要求，可以按照双螺杆挤出机常规设置的转速来确定熔融时间。通过对挤出温度的控制，使得各组分之间充分发生作用后形成稳定的晶体，得到玻纤增强MS复合材料。

上述玻纤增强MS复合材料制备方法只需按配方将各组分混合并在适当的温度下熔融挤出即可得到产品，在熔融挤出过程中只需控制熔融挤出的温度和时间即可，因此，其制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

现以具体玻纤增强MS复合材料的配方和制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。其中，下述各实施例中，玻纤增强MS复合材料包括MS树脂、相容剂、液态水、玻璃纤维、润滑剂，抗氧剂等组分。其中，MS树脂选择台湾奇美PM-600（或日本电气化学TX-100或日本新日铁MS750）；液态水，食用级；相容剂选择法国克雷威利SMA 2021（或SMA 2000）；无碱短切玻璃纤维选择巨石集团526（或510）；抗氧剂选择汽巴化工的IRGANOX 1098（或1010）；润滑剂选择广州市欧颖化工TAF（或EBS）。

实施例1

本实施例玻纤增强MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表1，包括重量百分比的MS树脂37.6%、相容剂10%、液态水0.3%、抗氧剂0.6%、无碱短切玻璃纤维50%，润滑剂1.5%。

该玻纤增强MS复合材料的制备方法如下：

S11：按照下文表1中实施例1配方称取各组份；

S12：将步骤S11中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；

S13：将步骤S12中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒，其挤出工艺为：一区160℃、二区190℃、三区200℃、四区170℃、机头220℃。

实施例2

本实施例玻纤增强MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表1，包括重量百分比的MS树脂50%、相容剂8%、液态水0.3%、抗氧剂0.5%、无碱短切玻璃纤维40%，润滑剂0.2%。

该玻纤增强MS复合材料的制备方法如下：

S21：按照下文表1中实施例2配方称取各组份；

S22：将步骤S21中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；

S23：将步骤S22中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒，其挤出工艺为：一区170℃、二区185℃、三区195℃、四区200℃、机头210℃。

实施例3

本实施例玻纤增强MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表1，包括重量百分比的MS树脂62.5%、相容剂6%、液态水0.2%、抗氧剂0.4%、无碱短切玻璃纤维30%，润滑剂0.9%。

该玻纤增强MS复合材料的制备方法如下：

S31：按照下文表1中实施例3配方称取各组份；

S32：将步骤S31中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；

S33：将步骤S32中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒，挤出工艺为：一区180℃、二区220℃、三区210℃、四区160℃、机头200℃。

实施例4

本实施例玻纤增强MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表1，包括重量百分比的MS树脂74.9%、相容剂4%、液态水0.2%、抗氧剂0.3%、无碱短切玻璃纤维20%，润滑剂0.6%。

该玻纤增强MS复合材料的制备方法如下：

S41：按照下文表1中实施例4配方称取各组份；

S42：将步骤S41中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；

S43：将步骤S42中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒，挤出工艺为：一区190℃、二区210、三区180℃、四区200℃、机头210℃。

实施例5

本实施例玻纤增强MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表1，包括重量百分比的MS树脂87.4%、相容剂2%、液态水0.1%、抗氧剂0.2%、无碱短切玻璃纤维10%，润滑剂0.3%。

该玻纤增强MS复合材料的制备方法如下：

S51：按照下文表1中实施例5配方称取各组份；

S52：将步骤S51中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；

S53：将步骤S52中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒，挤出工艺为：一区170℃、二区190℃、三区195℃、四区195℃，机头220℃。

对比实例1

本实施例改性MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表2，包括重量百分比的MS树脂62.5%、相容剂6%、液态水0.2%、抗氧剂0.4%、2000目滑石粉30%、润滑剂0.9%。

该改性MS复合材料的制备方法如下：

S61：按照下文表2中对比实例1配方称取各组份；

S62：将步骤S61中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；

S63：将步骤S62中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒，挤出工艺为：一区180℃、二区220℃、三区210℃、四区160℃，机头200℃。

对比实例2

本实施例改性SAN复合材料的重量百分比配方组分参见下述表2，包括重量百分比的SAN树脂62.5%、相容剂6%、液态水0.2%、抗氧剂0.4%、无碱短切玻璃纤维30％，润滑剂0.9%。

该改性SAN复合材料的制备方法如下：

S71：按照下文表2中对比实例2配方称取各组份；

S72：将步骤S71中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；

S73：将步骤S72中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒，挤出工艺为：一区180℃、二区220℃、三区210℃、四区160℃、机头200℃。

性能测试：

将上述实施例1至实施例5制备的玻纤增强MS复合材料以及对比实例1、2所制备的复合材料分别按照如下标准进行性能测试：

拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸（mm）：（176±2）（长）×（12.6±0.2）（端部宽度）×(3.05±0.2)（厚度），拉伸速度为50mm/min；

弯曲强度和弯曲模量按ASTM D-790标准进行检验。试样类型为试样尺寸（mm）：（128±2）×（12.67±0.2）×(3.11±0.2)，弯曲速度为20mm/min；

悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸（mm）：（63±2）×（12.45±0.2）×(3.1±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为1.9mm；

上述将上述实施例1至实施例5所制备的玻纤增强MS复合材料相关性能测试结果分别如表1。对比例1、2制备的复合材料相关性能测试结果分别如表2。

表1

表2

由上述表1中可以看出，随着无碱短切玻纤含量的递减，玻纤增强MS复合材料的拉伸强度、弯曲强度，以及弯曲模量不断降低，但冲击强度出现一个峰值。当实施例的玻纤含量为30%，相容剂含量为6%时，材料的冲击强度最大，此时材料综合性能最佳。另外，无碱短切玻纤含量小于30%时，玻纤增强MS复合材料表面白透，光滑并无玻纤外露。

由上述表2中可以看出，对比例1为滑石粉填充改性，对比例2为玻纤增强SAN树脂改性，前者强度低表面差，后者强度较高，但表面玻纤外露。

综合上述表1、2可知，本发明实施例玻纤增强MS复合材料通过采用玻璃纤维在其他组分在熔融挤出过程中发生协同作用，对MS树脂进行改性，从而赋予该玻纤增强MS复合材料优异的机械强度和韧性以及耐热性。能有效解决现有技术中如对比实例1、2中存在表面和强度的矛盾。

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 (7)

1.一种玻纤增强MS复合材料，由如下重量百分比的配方组分组成：

所述润滑剂为酰胺蜡类改性物，熔点为141.5℃～144.5℃；

所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维；所述无碱短切玻璃纤维直径为9～13μm，含水率≤0.1％。

2.根据权利要求1所述的玻纤增强MS复合材料，其特征在于：所述MS树脂中的MMA成分质量百分含量为60～80％。

3.根据权利要求1或2所述的玻纤增强MS复合材料，其特征在于：所述MS树脂热变形温度为80℃～85℃。

4.根据权利要求1所述的玻纤增强MS复合材料，其特征在于：所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐交替共聚物。

5.根据权利要求4所述的玻纤增强MS复合材料，其特征在于：所述苯乙烯-马来酸酐交替共聚物的玻璃化转变温度为135～155℃，重均分子量为7500～21000。

6.根据权利要求1所述的玻纤增强MS复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，其熔点115℃～150℃。

7.一种玻纤增强MS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

按照权利要求1～6任一项所述玻纤增强MS复合材料配方分别称取各组分；

将所述称取各组分进行混料处理，得到混合物料；

将所述混合物料进行熔融挤出，造粒，得到所述玻纤增强MS复合材料；所述挤出温度160～220℃。