CN104356586A - 一种3d打印机用改性abs材料的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，包括如下步骤，1）称取各组分并制备聚丁二烯橡胶；2）将聚丁二烯橡胶溶于配置的苯乙烯和丙烯晴单体中，加入反应器中，实现相转变；3）经多级相转变，当转化率达到70%以上时，进行脱挥处理；4）熔融物料进行造粒，得到小粒径ABS粒子；5）将小粒径ABS粒子与大粒径PSF粒子双混挤出造粒，得到目标产物。通过将小粒径的ABS粒子与大粒径的PSF粒子双混共挤造粒制备得到类似核壳结构的ABS改性材料，在共挤过程中，PSF粒子粒径较大，包裹住小粒径的ABS粒子，形成核壳结构的壳层，最终材料由于结合了ABS材料和PSF材料两者的优点，进而具有较好的机械性能，抗弯强度较高。

Description

一种3D打印机用改性ABS材料的制备工艺
 
技术领域
    本发明涉及一种高分子材料的制备工艺，尤其涉及一种3D打印机用改性ABS材料的制备工艺。
背景技术
目前，ABS树脂的生产方法主要有乳液接枝法、乳液接枝-掺混法、连续本体法、本体-悬浮法、乳液接枝-悬浮法、乳液接枝-连续本体法等，其中各种生产方法都有其优缺点，其中最有竞争力的方法为乳液接枝-本体SAN掺混法和连续本体法虽然具有工艺流程简单、投资较小、污染少的优势，但是制备的ABS材料无法达到较高的光泽并且材料的机械性能，如抗弯强度等较差。为了充分利用此生产方法的优点，有效地规避缺点，研究一种合理的制备工艺是有必要的。
有鉴于上述现有的ABS材料制备工艺存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
    本发明的主要目的在于，克服现有的ABS材料制备工艺存在的缺陷，而提供一种新型3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，提高ABS材料机械性能，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤，
1）称取各组分，各组分含量以质量百分含量计，5%~30%丁二烯，40%~60%苯乙烯，15%~35%丙烯晴，5%~15%紫外线吸收剂 ，8%~26%增塑剂，1%~15%阻聚剂，2%~18%抗冲击改性剂，5%~35%碳纤维增强材料，4%~15%有机倍半硅氧烷和PSF材料，制备聚丁二烯橡胶；
2）将聚丁二烯橡胶溶于配置的苯乙烯和丙烯晴单体中，加入反应器中，实现相转变；
3）经多级相转变，当转化率达到70%以上时，进行脱挥处理；
4）熔融物料进行造粒，得到小粒径ABS粒子；
5）将小粒径ABS粒子与大粒径PSF粒子双混挤出造粒，得到目标产物。
更进一步的，前述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，所述小粒径ABS粒子的粒径为0.2~0.8μm。
更进一步的，前述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，所述大粒径PSF粒子的粒径为1~2.8μm。
更进一步的，前述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，所述ABS粒子与PSF粒子的比例为5~8:2~6。
更进一步的，前述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，造粒制备小粒径ABS粒子的温度为170℃~190℃。
更进一步的，前述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，所述紫外线吸收剂为2,4二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或者2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮其中的一种。
更进一步的，前述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、己二酸酯、磷酸酚酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三己酯或乙酰柠檬酸三(2-乙基已)酯其中的一种。
更进一步的，前述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，所述阻聚剂为二苯胺、甲基苯胺、联苯胺或者对苯二胺其中的一种。
更进一步的，前述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，所述抗冲击改性剂为氯化聚乙烯、ACR、MBS或SBS其中的一种；其中ACR是指甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等单体的共聚物；MBS是指甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三种单体的共聚物；SBS是指苯乙烯、丁二烯、苯乙烯三元嵌段共聚物。
更进一步的，前述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，所述有机倍半硅氧烷为乙烯基有机倍半硅氧烷、甲基丙烯酸有机倍半硅氧烷、氨基有机倍半硅氧烷、苯基有机倍半硅氧烷、有机硅基有机倍半硅氧烷或环氧基有机倍半硅氧烷中的一种。
借由上述技术方案，本发明3D打印机用改性ABS材料的制备工艺至少具有下列优点：
本发明的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，通过将小粒径的ABS粒子与大粒径的PSF粒子双混共挤造粒制备得到类似核壳结构的ABS改性材料，在共挤过程中，PSF粒子粒径较大，包裹住小粒径的ABS粒子，形成核壳结构的壳层，最终材料由于结合了ABS材料和PSF材料两者的优点，进而具有较好的机械性能，抗弯强度较高，同时颗粒比较均匀，光泽度较好，达到78%以上；在改性材料内部添加碳纤维增强材料和有机倍半硅氧烷，其中碳纤维增强材料类似于点状结构，包裹在粗线状有机倍半硅氧烷分子的外部，进而有效地增加了ABS材料和PSF材料两者之间的结合，克服了现有复合材料界面结合较弱的缺陷。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,对依据本发明提出的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
    实施例1
制备本发明的改性ABS材料时，首先，按比例称取30份丁二烯，45份苯乙烯，25份丙烯晴，市售的紫外线吸收剂2,4二羟基二苯甲酮10份，市售的增塑剂磷酸酚酯8份，市售的阻聚剂对苯二胺3份，市售的抗冲击改性剂ACR5份，市售的碳纤维增强材料10份，市售的氨基有机倍半硅氧烷4份。
接着，采用常规的自由基乳液聚合法制备聚丁二烯，并将制备的聚丁二烯逐渐加入到配置好的苯乙烯和丙烯腈单体中，加热到165℃，并逐渐加入2,4二羟基二苯甲酮、磷酸酚酯、对苯二胺、ACR、碳纤维增强材料和氨基有机倍半硅氧烷，搅拌，发生相变，再经过多级活塞流反应器继续反应，在整个聚合过程都伴随着接枝反应。
接着在物料达到约75％的转化率后送到脱挥器中，将未反应的苯乙烯和丙烯腈单体与溶剂闪蒸出去并回收循环利用。
最后，熔融物料在180℃进行造粒，得到小粒径ABS粒子；对市售的PSF材料造粒，得到大粒径的PSF粒子，将小粒径ABS粒子与大粒径PSF粒子双混挤出造粒，得到目标产物，类似于核壳结构的改性ABS材料。通过检测，产品的光泽度为75%，悬臂梁抗冲击强度达到155J/m。
实施例2
制备本发明的改性ABS材料时，首先，按比例称取25份丁二烯，52份苯乙烯，23份丙烯晴，市售的紫外线吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮8份，市售的增塑剂己二酸酯9份，市售的阻聚剂二苯胺6份，市售的抗冲击改性剂MBS 7份，市售的碳纤维增强材料9份，市售的苯基有机倍半硅氧烷6份。
接着，采用常规的自由基乳液聚合法制备聚丁二烯，并将制备的聚丁二烯逐渐加入到配置好的苯乙烯和丙烯腈单体中，加热到170℃，并逐渐加入2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、己二酸酯、二苯胺、MBS、碳纤维增强材料和苯基有机倍半硅氧烷，搅拌，发生相变，再经过多级活塞流反应器继续反应，在整个聚合过程都伴随着接枝反应。
接着在物料达到约75％的转化率后送到脱挥器中，将未反应的苯乙烯和丙烯腈单体与溶剂闪蒸出去并回收循环利用。
最后，熔融物料在190℃进行造粒，得到小粒径ABS粒子；对市售的PSF材料造粒，得到大粒径的PSF粒子，将小粒径ABS粒子与大粒径PSF粒子双混挤出造粒，得到目标产物，类似于核壳结构的改性ABS材料。通过检测，产品的光泽度为78%，悬臂梁抗冲击强度达到163J/m。
实施例3
制备本发明的改性ABS材料时，首先，按比例称取22份丁二烯，60份苯乙烯，18份丙烯晴，市售的紫外线吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮7份，市售的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯8份，市售的阻聚剂甲基苯胺6份，市售的抗冲击改性剂SBS 9份，市售的碳纤维增强材料8份，市售的乙烯基有机倍半硅氧烷4份。
接着，采用常规的自由基乳液聚合法制备聚丁二烯，并将制备的聚丁二烯逐渐加入到配置好的苯乙烯和丙烯腈单体中，加热到175℃，并逐渐加入2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、邻苯二甲酸二丁酯、甲基苯胺、SBS、碳纤维增强材料和乙烯基有机倍半硅氧烷，搅拌，发生相变，再经过多级活塞流反应器继续反应，在整个聚合过程都伴随着接枝反应。
接着在物料达到约75％的转化率后送到脱挥器中，将未反应的苯乙烯和丙烯腈单体与溶剂闪蒸出去并回收循环利用。
最后，熔融物料在185℃进行造粒，得到小粒径ABS粒子；对市售的PSF材料造粒，得到大粒径的PSF粒子，将小粒径ABS粒子与大粒径PSF粒子双混挤出造粒，得到目标产物，类似于核壳结构的改性ABS材料。通过检测，产品的光泽度为76%，悬臂梁抗冲击强度达到171J/m。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺包括如下步骤，
1）称取各组分，各组分含量以质量百分含量计，5%~30%丁二烯，40%~60%苯乙烯，15%~35%丙烯晴，5%~15%紫外线吸收剂 ，8%~26%增塑剂，1%~15%阻聚剂，2%~18%抗冲击改性剂，5%~35%碳纤维增强材料，4%~15%有机倍半硅氧烷和PSF材料，制备聚丁二烯橡胶；
2）将聚丁二烯橡胶溶于配置的苯乙烯和丙烯晴单体中，加入反应器中，实现相转变；
3）经多级相转变，当转化率达到70%以上时，进行脱挥处理；
4）熔融物料进行造粒，得到小粒径ABS粒子；
5）将小粒径ABS粒子与大粒径PSF粒子双混挤出造粒，得到目标产物。
2.根据权利要求1所述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，其特征在于：所述小粒径ABS粒子的粒径为0.2~0.8μm。
3.根据权利要求1所述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，其特征在于：所述大粒径PSF粒子的粒径为1~2.8μm。
4.根据权利要求1所述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，其特征在于：所述ABS粒子与PSF粒子的比例为5~8:2~6。
5.根据权利要求1所述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，其特征在于：造粒制备小粒径ABS粒子的温度为170℃~190℃。
6.根据权利要求1所述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，其特征在于：所述紫外线吸收剂为2,4二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或者2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮其中的一种。
7.根据权利要求1所述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、己二酸酯、磷酸酚酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三己酯或乙酰柠檬酸三(2-乙基已)酯其中的一种。
8.根据权利要求1所述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，其特征在于：所述阻聚剂为二苯胺、甲基苯胺、联苯胺或者对苯二胺其中的一种。
9.根据权利要求1所述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，其特征在于：所述抗冲击改性剂为氯化聚乙烯、ACR、MBS或SBS其中的一种。
10.根据权利要求1所述的3D打印机用改性ABS材料的制备工艺，其特征在于：所述有机倍半硅氧烷为乙烯基有机倍半硅氧烷、甲基丙烯酸有机倍半硅氧烷、氨基有机倍半硅氧烷、苯基有机倍半硅氧烷、有机硅基有机倍半硅氧烷或环氧基有机倍半硅氧烷中的一种。
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