CN103408887A - Abs/pbt合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ABS/PBT合金材料及其制备方法。该ABS/PBT合金材料包括如下重量份的配方组分:ABS64~76;PBT14~24;增韧剂3~6;增容剂2~5;润滑剂0.5~1;耐刮擦剂1~2.5;抗氧剂0.4~0.8。通过加入PBT来提高ABS基体材料韧性,同时加入增容剂改善ABS/PBT的二元结构不稳定的缺陷,使得两种基体树脂能够较好地相容,同时通过加入特殊的耐刮擦剂对合金材料的耐刮擦性能进行改善,从而获得优异的物理综合性能;其制备方法主要包括混合和熔融挤出两步骤,工艺简单、无需添加复杂设备、成本低廉,提高复合高分子材料的性能,适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,具体的说是涉及一种ABS/PBT合金材料及其制备方法。
背景技术
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)具有优良的冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能,还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,可广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域,是五大通用塑料之一;但是有一些缺点限制了ABS在更广泛的领域使用,例如其硬度比较大、性能较脆,其耐刮擦性能也有限,所以在一些需要良好韧性的环境下就不能使用ABS作为基础材料。
而聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)具有强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变小等性能,其在溶剂作用系无应力开裂;曾有报道指出,可以通过加入PBT来提高ABS的韧性和耐刮擦性能。
但由于ABS与PBT相容性较差,单纯的把PBT加入到ABS中达不到很好的改性效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足,提供一种高抗冲、耐刮擦、相容性能好的ABS/PBT合金材料。
本发明的另一目的在于提供一种工艺简单的ABS/PBT合金材料制备方法。
为了实现上述发明目的,本发明的技术方案如下:
一种ABS/PBT合金材料,包括如下重量份的配方组分:
以及,上述ABS/PBT合金材料的制备方法,包括如下步骤:
按照上述ABS/PBT合金材料配方分别称取各组分,形成混合物料;
将上述混合物料熔融挤出,得到上述ABS/PBT合金材料;
其中,所述熔融挤出的温度为190~235℃,压力为8~14MPa。
本发明的ABS/PBT合金材料通过加入PBT来提高ABS基体材料韧性,同时加入增容剂改善ABS/PBT的二元结构不稳定的缺陷,使得两种基体树脂能够较好地相容,从而获得优异的物理综合性能;同时通过加入特殊的耐刮擦剂对合金材料的耐刮擦性能进行改善;此外,还添加了润滑剂和抗氧剂,在改善了材料的综合性能同时使得材料具有很好的表面光滑效果。本发明ABS/PBT合金材料不仅具有良好的冲击性能,而且在耐刮擦方面也比一般的ABS材料要高,应用领域得到了很大的扩展,例如可广泛应用于汽车工业、电子电气工业、机械工业等领域,如汽车外饰件、家电室外部件、通信产品等。
上述ABS/PBT合金材料的制备方法通过熔融挤出的方法使ABS、PBT、增容剂、耐刮擦剂等助剂充分混合并发生协同作用,从而赋予了该ABS/PBT合金材料同时具有优异的高抗冲、耐刮擦、相容性能好的特性。该制备方法工艺简单、无需添加复杂设备、成本低廉,提高复合高分子材料的性能,适于工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例ABS/PBT合金材料的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。
本发明实施例提供了一种高抗冲、耐刮擦、相容性能好的ABS/PBT合金材料。该ABS/PBT合金材料包括如下重量份的配方组分:
具体地,上述ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种。本发明实施例中优选的ABS三元共聚物,比ABS二元共聚物具有更优良的抗耐性和流动性。
进一步地,该ABS优选为通用级丙烯晴-丁二烯-苯乙烯,该通用级丙烯晴-丁二烯-苯乙烯是无色无味的白色颗粒,其熔体流动速率为25g/10min,缺口冲击强度为24KJ/M2,基本不具有缺口敏感性,拉伸强度为39Mpa,断裂伸长率为30%,弯曲强度为70Mpa,价格便宜。该优选的ABS抗冲击性能和流动性能良好,使得它和上述PBT结合过程中能够有效的弥补PBT缺口冲击强度低,成型收缩率大的缺点。
具体地,上述PBT为聚对苯二甲酸丁二酯。该PBT是乳白色半透明结晶型热塑性树脂,其粘度为0.988~1.012P.S(测试标准为GB10247-2008),优选为1P.S,熔体流动速率为30g/10min,拉伸强度为50Mpa,断裂伸长率为55%,吸水率低,仅为0.1%,具有高耐热性、韧性、耐疲劳性的优良性能。由于该优选的PBT具有良好的韧性,使得它和上述ABS结合过程中能够有效的弥补ABS韧性不足的缺点。
具体地,上述增容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)、PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物、SEBS-g-MAH、乙烯-丙烯酸酯-缩水甘油酯共聚物、乙烯-缩水甘油酯、乙烯-丙烯酯正丁酯-缩水甘油酯共聚物中的至少一种,该增容剂能够很好的解决ABS/PBT二元共混体系的相容性。因为上述ABS和PBT两者的共混体系属于二元不相容共混体系,如果不加入增容剂,则共混体系会在两种树脂材料的交接处形成分层,从而形成断层结构,形态结构的不稳定将造成加工困难以及合金性较差,这不但没有提高ABS的韧性,反而会导致共混体系的总体性能降低;而在体系中加入增容剂后,能够改善ABS和PBT的表面相容效果,使得两种基体树脂达到很好的共融,从而整个体系表现出较为优异的综合力学性能。
进一步地,该增容剂优选为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG),其为无色透明三元共聚物颗粒,分子量为70000,分速度为2.36。该SAG还具有活泼的环氧基团,通过双键断裂形成可反应的基团同ABS/PBT结合,从而改性ABS/PBT合金的相容性。
进一步地,该增容剂优选为SEBS-g-MAH,其除了具有SEBS良好的耐热性和耐候性外,还具有优异的加工性能,可以简化ABS/PBT合金的制造工艺。
具体地,上述增韧剂为高胶粉、聚氨酯、苯乙烯、聚烯烃、聚酯、间规1,2-聚丁二烯、聚酰胺类、高胶粉与聚酰胺的复配物中的至少一种。进一步地,上述增韧剂优选为高胶粉,型号为HR181,其三个组分AN(丙烯晴)、BD(丁二烯)、SM(苯乙烯)的含量分别为12、60、28。该优选的增韧剂具有良好的热稳定性,熔体流动速率为23g/10min,缺口冲击强度为32KJ/M2,拉伸强度为46Mpa,与普遍ABS粉增韧剂相比具有橡胶含量高、冲击性能好、加工容易等特点,能有效降低ABS/PBT合金材料的脆性和提高其抗冲击性能。
具体地,上述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺(EBS)、聚硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、PE蜡、PP蜡、ABS蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸锌与PE蜡的复配物中的至少一种,优选为乙烯基双硬脂酰胺(EBS)。该EBS的粒径为125目,熔点为140~150℃,酸值<6,胺值<3,能够适用于ABS/PBT合金材料之中并起到润滑效果。
具体地,上述耐刮擦剂为由有机聚硅氮烷纳米颗粒改性的硅氮烷。该耐刮擦剂的制备方法如下:将质量体积比为85~92:8~15的有机聚硅氮烷与有机溶剂混合反应得到有机聚硅氮烷纳米粒子,该质量体积比优选为89:11,有机溶剂优选为四氢呋喃;然后将硅氮烷加入上述有机聚硅氮烷纳米粒子中,通过溶液聚合作用使得有机聚硅氮烷纳米粒子附着在硅氮烷周围,形成有机聚硅氮烷改性的硅氮烷纳米粒子。该硅氮烷纳米粒子表面张力只有20,并且在其分子两端具有活性反应基团,加入到ABS/PBT合金中后通过其活性基团与ABS/PBT合金中的活性基团相结合,能够吸附在ABS/PBT合金材料表面,使得ABS/PBT合金材料与其他助剂分散开来;同时由于纳米粒子自身的颗粒较细,能够和表面很好的粘附,使得合金便面光泽度大为提高,从而能够起到更好的抗刮擦作用。
具体地,上述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的至少一种。该抗氧剂优选为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯,型号为168,熔点为183-187℃,灰份为0.1%,挥发份小于0.3%,能很好地阻止ABS/PBT合金材料的老化并延长其使用寿命;其与增韧剂、润滑剂和增容剂等,大大改善了ABS/PBT合金材料的综合性能。
由上所述,本发明的ABS/PBT合金材料通过加入PBT来提高ABS基体材料韧性,同时加入增容剂改善ABS/PBT的二元结构不稳定的缺陷,使得两种基体树脂能够较好地相容,从而获得优异的物理综合性能;同时通过加入特殊的耐刮擦剂对合金材料的耐刮擦性能进行改善;此外,还添加了润滑剂和抗氧剂,在改善了材料的综合性能同时使得材料具有很好的表面光滑效果。本发明ABS/PBT合金材料不仅具有良好的冲击性能,而且在耐刮擦方面也比一般的ABS材料要高,应用领域得到了很大的扩展,例如可广泛应用于汽车工业、电子电气工业、机械工业等领域,如汽车外饰件、家电室外部件、通信产品等。
相应地,本发明实施例还提供了上文ABS/PBT合金材料的制备方法。
该方法的工艺流程图如图1所示,该方法包括如下步骤:
S01.称取配方组分:按照上述的ABS/PBT合金材料配方分别称取各组分;
S02.形成混合物料;
S03.熔融挤出:将步骤S02中制得的混合物料熔融挤出,得到上述ABS/PBT合金材料;其中,熔融挤出的温度为190~235℃,压力为8~14MPa。
具体地,上述S01步骤中,在称取各组分的步骤之前还包含干燥的步骤:将所述ABS在70~90℃下干燥3~5小时及所述PBT在90~110℃下干燥3~5小时。进一步地,将ABS在80℃的烘箱内干燥4小时,将PBT在100℃的烘箱内干燥4小时,分别得到含水量分别为?%的ABS和?%的PBT。因为ABS是吸水的塑料,室温下24小时可吸收0.2%-0.35%水分,水分含量过高时会大大影响材料表面质量,因此,上述优选的干燥温度和时间得到的ABS材料,可以很好地消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝,而且还有助于塑料的塑化,减少制件表面色斑和云纹;而PBT则是因为结晶速度较快,因此在与ABS混合之前须进行充分的干燥和预热,使水分含量将至0.02%。
具体地,上述步骤S02中,将步骤S01称取原料配方在高速混合机内混合6~10分钟,优选为8分钟,得到混合均匀的混合物料。
具体地,上述步骤S03中,将步骤S02中得到的混合物料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒,双螺杆挤出机的参数设定为:进料端温度为150~170℃,一区温度190~210℃,二区温度205~225℃,三区温度215~235℃,四区温度215~235℃,机头195~215℃,停留时间1~2min,压力为8~14MPa;优选为进料端温度为150℃,一区温度190℃,二区温度210℃,三区温度220℃,四区温度220℃,机头200℃,停留时间2min,压力为12MPa。
上述ABS/PBT合金材料的制备方法通过熔融挤出的方法使ABS、PBT、增容剂、耐刮擦剂等助剂充分混合并发生协同作用,从而赋予了该ABS/PBT合金材料同时具有优异的高抗冲、耐刮擦、相容性能好的特性。该制备方法工艺简单、无需添加复杂设备、成本低廉,提高复合高分子材料的性能,适于工业化生产。
现结合具体实例,对本发明实施例ABS/PBT合金材料及其制备方法进行进一步详细说明。
实施例1
一种ABS/PBT合金材料,包括如下重量份的配方组分:
该ABS/PBT合金材料的制备方法如下:
S11.将丙烯晴-丁二烯-苯乙烯在80℃的烘箱内干燥4小时,将聚对苯二甲酸丁二酯在100℃的烘箱内干燥4小时;
S12.按照上述重量份数的比例称取各原料配方,在高速混合机内混合8分钟得到混合物料;
S13.将步骤S12中中混合好的混合物料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒,其中进料端温度为160℃,一区温度为200℃,二区温度为215℃,三区温度为225℃,四区温度为225℃,机头为205℃,停留时间为2min,压力为为12MPa;得到ABS/PBT合金材料。
实施例2
一种ABS/PBT合金材料,包括如下重量份的配方组分:
该ABS/PBT合金材料的制备方法如下:
S21.将丙烯晴-丁二烯-苯乙烯在80℃的烘箱内干燥4小时,将聚对苯二甲酸丁二酯在100℃的烘箱内干燥4小时;
S22.按照上述重量份数的比例称取各原料配方,在高速混合机内混合6分钟得到混合物料;
S23.将步骤S22中中混合好的混合物料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒,其中进料端温度为170℃,一区温度为210℃,二区温度为225℃,三区温度为235℃,四区温度为235℃,机头为215℃,停留时间为2min,压力为为11MPa;得到ABS/PBT合金材料。
实施例3
一种ABS/PBT合金材料,包括如下重量份的配方组分:
该ABS/PBT合金材料的制备方法如下:
S31.将丙烯晴-丁二烯-苯乙烯在80℃的烘箱内干燥4小时,将聚对苯二甲酸丁二酯在100℃的烘箱内干燥4小时;
S32.按照上述重量份数的比例称取各原料配方,在高速混合机内混合6分钟得到混合物料;
S33.将步骤S32中中混合好的混合物料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒,其中进料端温度为165℃,一区温度为195℃,二区温度为210℃,三区温度为220℃,四区温度为220℃,机头为200℃,停留时间为2min,压力为为9MPa;得到ABS/PBT合金材料。
实施例4
一种ABS/PBT合金材料,包括如下重量份的配方组分:
该ABS/PBT合金材料的制备方法如下:
S41.将丙烯晴-丁二烯-苯乙烯在80℃的烘箱内干燥4小时,将聚对苯二甲酸丁二酯在100℃的烘箱内干燥4小时;
S42.按照上述重量份数的比例称取各原料配方,在高速混合机内混合6分钟得到混合物料;
S43.将步骤S42中中混合好的混合物料在双螺杆挤出机中进行挤出造粒,其中进料端温度为170℃,一区温度为205℃,二区温度为215℃,三区温度为225℃,四区温度为225℃,机头为195℃,停留时间为2min,压力为为12MPa;得到ABS/PBT合金材料。
对比例
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯 78;
聚对苯二甲酸丁二酯 11.3;
增韧剂 7;
增容剂 3;
润滑剂 0.3;
抗氧剂 0.4;
制备方法如下:
将ABS在70-90℃下干燥3-4小时,PBT在90-110℃下干燥3-4小时,按照上述配比取原材料放入高混机中混合12分钟,然后将混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒,双螺杆挤出机设定进料端温度为130-150℃,一区温度160-180℃,二区温度175-195℃,三区温度185-205℃,四区温度185-205℃,机头175-195℃,停留时间2~3min,压力为12-17MPa。
ABS/PBT合金材料的相关性能测试
先将上述实施例1至实施例4和对比实例制备的ABS/PBT合金材料粒料进行压板注塑和色板压制注塑处理:
压板注塑:将ABS/PBT合金材料粒料干燥处理后,在注塑机上注塑成标准样条进行测试;其中,注塑成型的参数(如注塑温度、注射压力、注射时间、保压时间)请参见如下表1。
色板压制注塑:将ABS/PBT合金材料粒料进行干燥处理后在压板机上压制形成厚度为1.6mm的色板,采用铅笔划痕仪来对其耐刮擦性能进行测试。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例 | |
注塑温度(℃) | 210 | 220 | 200 | 200 | 190 |
注射压力(MPa) | 30 | 34 | 28 | 28 | 36 |
注射时间(Min) | 10 | 10 | 10 | 10 | 12 |
保压时间(Min) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
再将注塑处理后的ABS/PBT合金材料按照ASTM相关标准抽检进行物理力学性能及耐候性测试,测试结果如下表2所示:
表2
分析表2可以得知:在加入增溶剂苯乙烯-丙烯晴-甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)的情况下,随着聚对苯二甲酸丁二酯添加量的增加,ABS/PBT合金材料的冲击强度不断上升,ABS/PBT二元体系的韧性得到加强,说明了加入聚对苯二甲酸丁二酯起到了提高苯乙烯-丙烯晴-甲基丙烯酸韧性的效果;同时随着耐刮擦剂加入量的增加,ABS/PBT合金的耐刮擦性能不断上升,由最初加入1.5份耐刮擦剂在1H铅笔硬度下不起痕到加入2.5份耐刮擦剂后在4H的铅笔硬度下不起痕,可见耐刮擦剂的加入使得合金的抗刮擦性能得到显著的提高。
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 (10)
2.如权利要求1所述的ABS/PBT合金材料,其特征在于,所述耐刮擦剂为由有机聚硅氮烷纳米颗粒改性的硅氮烷。
3.如权利要求1~2所述的ABS/PBT合金材料,其特征在于,所述ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种。
4.如权利要求1~2所述的ABS/PBT合金材料,其特征在于,所述PBT的粘度为0.988~1.012P.S。
5.如权利要求1~2所述的ABS/PBT合金材料,其特征在于,所述增韧剂为高胶粉、聚氨酯、苯乙烯、聚烯烃、聚酯、间规1,2-聚丁二烯、聚酰胺类、高胶粉与聚酰胺的复配物中的至少一种。
6.如权利要求1~2所述的ABS/PBT合金材料,其特征在于,所述增容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯、PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH、苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚物、SEBS-g-MAH、乙烯-丙烯酸酯-缩水甘油酯共聚物、乙烯-缩水甘油酯、乙烯-丙烯酯正丁酯-缩水甘油酯共聚物中的至少一种。
7.如权利要求1~2所述的ABS/PBT合金材料,其特征在于,所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、聚硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、PE蜡、PP蜡、ABS蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸锌与PE蜡的复配物中的至少一种。
8.如权利要求1~2所述的ABS/PBT合金材料,其特征在于,所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的至少一种。
9.一种ABS/PBT合金材料的制备方法,包括如下步骤:
按照权利要求1~8任一所述的ABS/PBT合金材料配方分别称取各组分,形成混合物料;
将所述混合物料熔融挤出,得到所述ABS/PBT合金材料;
其中,所述熔融挤出的温度为190~235℃,压力为8~14MPa。
10.如权利要求9所述ABS/PBT合金材料的制备方法,其特征在于,
在所述称取各组分的步骤之前还包含干燥的步骤:将所述ABS在70~90℃下干燥3~5小时及所述PBT在90~110℃下干燥3~5小时。
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