CN104419108A - 一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料及其制备方法，其由下述质量分的组分制成：处理过的竹粉10份-50份、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯50份-90份、噁唑啉官能化的ABS(ABSm)3份-8份。本发明还提供了该复合材料的制备方法。本发明在制备木塑复合材料的过程中，先对竹粉进行适当的预处理，并创新性的再加入对竹粉/ABS复合材料体系有良好的增容作用的自制的界面相容剂ABSm，从而使得制备的复合材料的各项力学性能得到提高。

Description

一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料及其制备方法。该复合材料环境友好，可以广泛应用于建筑产品方面、汽车工业方面等。
背景技术
木塑复合材料是由木粉、竹粉、稻糠、秸秆等植物纤维与热塑性塑料配以特殊功能改性剂及其它助剂，经塑料成型加工工艺制成的性能优良的复合材料。木塑产品的生产，很早就有人提及过，但是普通的木塑材料存在着拉伸强度，弯曲强度，冲击强度等物理性能不好的缺点。本发明先对竹粉进行适当的预处理，并创新性的再加入对竹粉/ABS复合材料体系有良好的增容作用的自制的界面相容剂ABSm（噁唑啉官能化的聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯），制得的木塑复合材料与普通木塑产品相比具有更好的力学性能。
 
发明内容
本发明的目的在于提供了一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料的制备方法，该复合材料的制备方法简单易行，使得制得的复合材料具有更好的力学性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料，其特征在于，由下述质量份的组分制成：
碱改性竹粉                        10份-50份
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物    50份-90份
噁唑啉官能化的ABS                  3份-8份；
所述的碱改性竹粉是通过竹粉于碱液中在20-40℃搅拌混合1-3h，抽滤，水洗固体至滤液呈中性，在100-120℃下干燥至恒重制得；
所述的噁唑啉官能化的ABS是通过在熔融干燥的ABS（聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）树脂中滴加乙醇胺与乙酸锌的混合物，熔融10-30min后取出，放入液氮中快速冷却制得。
所述的碱液为质量浓度2%-10%的氢氧化钠（NaOH）溶液。
所述的竹粉与NaOH溶液的质量比为1:3-6。
所述的噁唑啉官能化的ABS制备过程中，ABS树脂、乙醇胺与乙酸锌的质量比为90:5:5。
所述的丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中，丙烯晴含量为20%-30%，其重均分子量为10000g/mol-200000g/mol。
一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料的制备方法，采用以下步骤：
按质量份分别称取：10-50份碱改性竹粉、50-90份丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、3-8份噁唑啉官能化的ABS，在190-230℃的双辊开炼机上混炼5-10min，使物料混合均匀后出片，层叠后趁热在180-220℃的平板硫化机上以13Mpa进行热压5min，然后在冷压机上冷压至室温，即得产品。
本发明的有益效果：
1、本发明将丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)与乙醇胺(AE)、乙酸锌[Zn(AC2)]熔融反应制备噁唑啉官能化的ABS(ABSm)，然后将ABS、改性处理后的竹粉(BF)干燥后与ABSm在双辊开炼机上混炼，使物料混合均匀后出片，层叠后趁热在平板硫化机上进行热压及冷压，即得产品。
2、本发明在制备竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料过程中先对竹粉进行适当的预处理，然后加入自制的界面改性剂ABSm对竹粉/ABS复合材料体系进行增容作用，可使得制备的复合材料兼具良好的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做一详细的阐述。
（1）制备碱改性竹粉：取一定质量的竹粉，放入浓度为2%-10%的NaOH溶液中，固液比是1:3-6（竹粉与NaOH溶液的质量比），在20-40℃的水浴中反应1-3h。反应结束后抽滤，并用蒸馏水反复清洗至滤液呈中性。最后将清洗干净的竹粉置于烘箱中，在100-120℃下干燥至恒重，装进密封袋备用；
（2）制备噁唑啉官能化ABS：在HAAKE转矩流变仪中加入干燥好的ABS树脂，待树脂完全熔融后开始滴加乙醇胺与乙酸锌的混合物（其中质量比ABS: 乙醇胺: 乙酸锌=90:5:5），熔融反应10-30min后取出，放入液氮中快速冷却至反应终止。
实施例1 
碱改性竹粉30份、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物70份、ABSm 3份,将ABS、处理后的竹粉(BF)干燥后与ABSm在190℃的双辊开炼机上混炼10min，使物料混合均匀后出片，层叠后趁热在180℃的平板硫化机上以13Mpa进行热压5min，然后在冷压机上冷压至室温，即得产品。
下述实施例2-4与实施例1制备步骤和加工温度相同，不同的是各原料的添加量。
实验例2 
碱改性竹粉10份、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物90份、ABSm 7份，将ABS、处理后的竹粉(BF)干燥后与ABSm在230℃的双辊开炼机上混炼5min，使物料混合均匀后出片，层叠后趁热在220℃的平板硫化机上以13Mpa进行热压5min，然后在冷压机上冷压至室温，即得产品。
实验例3
碱改性竹粉50份、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物50份、ABSm  8份。将ABS、处理后的竹粉(BF)干燥后与ABSm在210℃的双辊开炼机上混炼7min，使物料混合均匀后出片，层叠后趁热在200℃的平板硫化机上以13Mpa进行热压5min，然后在冷压机上冷压至室温，即得产品。
实验例4
碱改性竹粉30份、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物70份、ABSm 5份。将ABS、处理后的竹粉(BF)干燥后与ABSm在220℃的双辊开炼机上混炼10min，使物料混合均匀后出片，层叠后趁热在210℃的平板硫化机上以13Mpa进行热压5min，然后在冷压机上冷压至室温，即得产品。
对比例1
竹粉30份、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物70份。将ABS、竹粉(BF)干燥后在200℃的双辊开炼机上混炼10min，使物料混合均匀后出片，层叠后趁热在210℃的平板硫化机上以13Mpa进行热压5min，然后在冷压机上冷压至室温，即得产品。
性能测试：
将上述实施1-4及对比例1制备的复合材料在室温（23±2）℃，相对湿度为（50±5）%下放置24h后，制成标准样条，并在此温度和湿度下放置24h测试，测试标准和结果为表1。
表1：测试标准和结果
测试项目 测试标准 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
拉伸强度 ASTM D 638 MPa 50.7 52 53 55.6 47.6
冲击强度 ASTM D256 KJ/M2 9.3 11.7 10.2 9.2 6.2
弯曲强度 ASTM D790 MPa 94 91.4 92 90 85
弯曲模量 ASTM D790 MPa 2500 2600 2580 2520 2300
通过以上实施例及对比例的性能对比可以看出，通过低浓度NaOH处理过的竹粉和ABSm的加入，制备的复合材料的力学性能全部优于未经过预处理的竹粉和未添加ABSm制备的复合材料。在制备木塑复合材料的过程中，对竹粉进行适当的预处理及加入的自制的对竹粉/ABS复合材料体系有良好的增容作用的界面相容剂ABSm，可明显提高复合材料的力学性能。

Claims (8)

1.一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料，其特征在于，由下述质量份的组分制成：
碱改性竹粉                        10份-50份
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物    50份-90份
噁唑啉官能化的ABS                  3份-8份。
2.如权利要求1所述的一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料，其特征在于：所述碱改性竹粉是通过竹粉于碱液中在20-40℃搅拌混合1-3h，抽滤，水洗固体至滤液呈中性，在100-120℃下干燥至恒重制得。
3.如权利要求1所述的一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料，其特征在于：所述噁唑啉官能化的ABS是通过在熔融干燥的ABS树脂中滴加乙醇胺与乙酸锌的混合物，熔融10-30min后取出，放入液氮中快速冷却制得。
4.如权利要求2所述的一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料，其特征在于，所述碱液为质量浓度2%-10%的氢氧化钠溶液。
5.如权利要求2或4所述的一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料，其特征在于，所述竹粉与氢氧化钠溶液的质量比为1:3-6。
6.如权利要求3所述的一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料，其特征在于，所述噁唑啉官能化的ABS制备过程中，ABS树脂、乙醇胺与乙酸锌的质量比为90:5:5。
7.如权利要求1所述的一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料，其特征在于，所述丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中，丙烯晴含量为20%-30%，其重均分子量为10000g/mol-200000g/mol。
8.根据权利要求1所述的一种竹粉/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：
按质量份分别称取：10-50份碱改性竹粉、50-90份丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、3-8份噁唑啉官能化的ABS，在190-230℃的双辊开炼机上混炼5-10min，使物料混合均匀后出片，层叠后趁热在180-220℃的平板硫化机上以13Mpa进行热压5min，然后在冷压机上冷压至室温，即得产品。
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