CN103450669A - 一种高强度、高韧性玻纤增强pa/abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料，所述的复合材料由以下重量百分比含量的原料组分制备得到：聚酰胺10%～65%，ABS10%～50%，相容剂5%～15%，玻璃纤维10%～40%，抗氧剂0.1%～1%，润滑分散剂0.1%～1%。本发明还公开了高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料的制备方法。本发明玻纤增强PA/ABS复合材料具有高强度、高韧性、质量稳定、综合力学性能优良的优点，可以广泛应用于汽车内外部件、电子电器等领域的产品中。

Description

一种高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体地说，是一种高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺（简称PA），俗称尼龙，因其具有很好的强度、耐磨性、耐油性和较大的温度使用范围，从而在汽车、电子、机械等领域得到了广泛应用。但是，随着近年来电子电气以及汽车工业迅速发展，对高强度、高韧性的工程塑料的需求日益增长，常用的聚酰胺工程塑料因其吸水率大、尺寸稳定性差、低温和干态冲击强度低的缺点逐渐无法满足许多汽车及电器部位制件的性能要求。而用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（简称ABS）对聚酰胺进行共混改性，能够在一定程度上改善聚酰胺的缺点，扩大聚酰胺的应用领域。共混所得PA/ABS合金兼有PA的耐油耐热性能和ABS的韧性刚性，因而在冲击强度和流动性方面都有提升。中国专利文献公开号CN 102051046 A，公开了一种PA/ABS复合材料及其制备方法，能较大幅度提高材料的韧性，但其强度方面特别是拉伸强度和弯曲性能有降低。公开号为CN 102850782 A的专利文献公开了一种PA/ABS合金材料及其制备方法，所制备的PA/ABS合金材料兼有抗静电和阻燃效果，但由于抗静电剂和阻燃剂的加入，合金材料的强度以及韧性都有很大牺牲。
关于本发明的高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料，目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料。
本发明的再一的目的是，提供一种高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料，所述的复合材料由以下重量百分比含量的原料组分制备得到：聚酰胺10%～65%，ABS 10%～50%，相容剂5%～15%，玻璃纤维10%～40%，抗氧剂0.1%～1%，润滑分散剂0.1%～1%。
所述的聚酰胺优选为聚酰胺6，即PA6，其特性粘度为2.4dL/g。
所述的ABS为三元共聚物，其三种组分的重量百分比含量为：聚丙烯腈30%～55%，聚苯乙烯20%～35%，聚丁二烯10%～50%。
所述的玻璃纤维优选为无碱玻璃纤维，其表面经硅烷偶联剂处理过。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
所述的润滑分散剂优选为硅酮。
所述的相容剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能团共接枝聚烯烃弹性体。
为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：
一种高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料的制备方法，所述的制备方法为：按照所述的重量百分比称取各原料；将聚酰胺、ABS 、相容剂、抗氧剂和润滑分散剂放入高混机中混合2～5分钟，出料；然后用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出过程中将玻璃纤维在侧向喂料口加入，加工温度为210～235℃，分为九段，一段为210℃，二段为215℃，三段为220℃，四段为225℃，五段为235℃，六段为225℃，七段为220℃，八段为215℃，九段为210℃，螺杆转数为30～40Hz。
本发明优点在于：
1、相容剂马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能团共接枝聚烯烃弹性体的加入能够很好的解决ABS和PA的相容问题且对复合材料起到很好的增韧作用，提高了复合材料的冲击强度，且基本不影响其他力学性能；
2、受阻酚类抗氧剂可提高组合物在加工过程的抗氧化性能和使用过程中的抗老化性能；
3、润滑分散剂硅酮能提高材料加工流动性，降低摩擦系数，提高滑爽性，在特定的加工条件下采用分散性较好、停留时间短、剪切稍弱的组合，能保证复合材料的质量稳定；
4、由于玻璃纤维的加入，很大程度上提高了复合材料的刚性和强度，本发明产品高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料可以广泛应用于汽车内外部件、电子电器等领域的产品中。
具体实施方式
下面对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
本发明的实施例与对比例中，所述的聚酰胺优选为市售聚酰胺6，即PA6，其特性粘度为2.4dL/g。所述的ABS为三元共聚物，其三种组分的重量百分比含量为：聚丙烯腈30%～55%，聚苯乙烯20%～35%，聚丁二烯10%～50%。所述的玻璃纤维优选为表面经硅烷偶联剂处理过的无碱玻璃纤维。抗氧剂优选为受阻酚类抗氧剂，润滑分散剂优选为硅酮。相容剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能团共接枝聚烯烃弹性体。
实施例1～实施例4和对比例1～对比例4
聚酰胺为PA6，玻璃纤维为表面经硅烷偶联剂处理过的无碱玻璃纤维，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，润滑分散剂为硅酮，相容剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能团共接枝聚烯烃弹性体。按照表1中所示的重量百分比称取各原料。
表1  实施例1～实施例4和对比例1～对比例4中各原料的重量百分比（wt%）
Figure 508845DEST_PATH_IMAGE001
除玻璃纤维外，将其他原料放入高效混合机中混合5分钟，然后出料；将所得的预混料用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出过程中将玻璃纤维在侧向喂料口加入，加工温度为210～235℃，分为九段，一段为210℃，二段为215℃，三段为220℃，四段为225℃，五段为235℃，六段为225℃，七段为220℃，八段为215℃，九段为210℃，螺杆转数为35 Hz。
对实施例1～实施例4和对比例1～对比例4制备的复合材料进行性能测试，采用DIN标准，性能测试结果见表2。
表2  性能测试结果
从表2可看出，与实施例1和实施例2相比，没有添加相容剂的对比例1和对比例2制得的复合材料的抗冲击强度差，韧性不好；没有添加玻璃纤维的对比例3和对比例4制得的复合材料的强度比实施例3和实施例4的差很多，由于玻璃纤维的加入，很大程度上提高了复合材料的刚性和强度。
实施例5
玻璃纤维为表面经硅烷偶联剂处理过的无碱玻璃纤维，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，润滑分散剂为硅酮，相容剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能团共接枝聚烯烃弹性体。按照以下重量百分比称取各原料：
聚酰胺62.5%，ABS 22%，相容剂5%，玻璃纤维10%，抗氧剂0.2%，润滑分散剂0.3%。
除玻璃纤维外，将其他原料放入高效混合机中混合4分钟，然后出料；将所得的预混料用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出过程中将玻璃纤维在侧向喂料口加入，加工温度为210～235℃，分为九段，一段为210℃，二段为215℃，三段为220℃，四段为225℃，五段为235℃，六段为225℃，七段为220℃，八段为215℃，九段为210℃，螺杆转数为30 Hz。
实施例6
聚酰胺为PA6，玻璃纤维为表面经硅烷偶联剂处理过的无碱玻璃纤维，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，润滑分散剂为硅酮，相容剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能团共接枝聚烯烃弹性体。按照以下重量百分比称取各原料：
聚酰胺39.5%，ABS 22%，相容剂8%，玻璃纤维30%，抗氧剂0.3%，润滑分散剂0.2%。
除玻璃纤维外，将其他原料放入高效混合机中混合3分钟，然后出料；将所得的预混料用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出过程中将玻璃纤维在侧向喂料口加入，加工温度为210～235℃，分为九段，一段为210℃，二段为215℃，三段为220℃，四段为225℃，五段为235℃，六段为225℃，七段为220℃，八段为215℃，九段为210℃，螺杆转数为40 Hz。
实施例7
聚酰胺为PA6，玻璃纤维为表面经硅烷偶联剂处理过的无碱玻璃纤维，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，润滑分散剂为硅酮，相容剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能团共接枝聚烯烃弹性体。按照以下重量百分比称取各原料：
聚酰胺10%，ABS 40%，相容剂14%，玻璃纤维35%，抗氧剂0.3%，润滑分散剂0.7%。
除玻璃纤维外，将其他原料放入高效混合机中混合2分钟，然后出料；将所得的预混料用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出过程中将玻璃纤维在侧向喂料口加入，加工温度为210～235℃，分为九段，一段为210℃，二段为215℃，三段为220℃，四段为225℃，五段为235℃，六段为225℃，七段为220℃，八段为215℃，九段为210℃，螺杆转数为32Hz。
实施例8
抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，润滑分散剂为硅酮，相容剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能团共接枝聚烯烃弹性体。按照以下重量百分比称取各原料：
聚酰胺64%，ABS 10%，相容剂15%，玻璃纤维10%，抗氧剂0.2%，润滑分散剂0.8%。
除玻璃纤维外，将其他原料放入高效混合机中混合5分钟，然后出料；将所得的预混料用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出过程中将玻璃纤维在侧向喂料口加入，加工温度为210～235℃，分为九段，一段为210℃，二段为215℃，三段为220℃，四段为225℃，五段为235℃，六段为225℃，七段为220℃，八段为215℃，九段为210℃，螺杆转数为35 Hz。
将实施例5～实施例8所制备的复合材料进行性能测试，采用DIN标准，性能测试结果表明：本发明玻纤增强PA/ABS复合材料具有高强度和高韧性，复合材料的质量稳定，可以广泛应用于汽车内外部件、电子电器等领域的产品中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料，其特征在于，所述的复合材料由以下重量百分比含量的原料组分制备得到：聚酰胺10%～65%，ABS 10%～50%，相容剂5%～15%，玻璃纤维10%～40%，抗氧剂0.1%～1%，润滑分散剂0.1%～1%。
2.根据权利要求1所述的高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料，其特征在于，所述的聚酰胺为聚酰胺6，其特性粘度为2.4dL/g。
3.根据权利要求1所述的高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料，其特征在于，所述的ABS为三元共聚物，其三种组分的重量百分比含量为：聚丙烯腈30%～55%，聚苯乙烯20%～35%，聚丁二烯10%～50%。
4.根据权利要求1所述的高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维，其表面经硅烷偶联剂处理过。
5.根据权利要求1所述的高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
6.根据权利要求1所述的高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料，其特征在于，所述的润滑分散剂为硅酮。
7.根据权利要求1所述的高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯双官能团共接枝聚烯烃弹性体。
8.一种权利要求1所述的高强度、高韧性玻纤增强PA/ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：按照权利要求1所述的重量百分比称取各原料；将聚酰胺、ABS 、相容剂、抗氧剂和润滑分散剂放入高混机中混合2～5分钟，出料；然后用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出过程中将玻璃纤维在侧向喂料口加入，加工温度为210～235℃，螺杆转数为30～40Hz。
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