CN105504648A - 高流动耐划伤低温折性abs/tpu合金材料及其制备方法与应用 - Google Patents

高流动耐划伤低温折性abs/tpu合金材料及其制备方法与应用 Download PDF

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王林
许晶玮
胡付余
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Abstract

本发明公开了一种高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料，该材料主要包括按重量百分比计的下述组分：ABS树脂60～85wt％、热塑性聚氨酯TPU10～30wt％和相容剂1～10wt％；其制备方法为将ABS树脂和热塑性聚氨酯TPU在85℃～100℃条件下干燥2～4小时，然后将其与其它各组分原料按配比在高速混合机充分混合2～10分钟，然后经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，经过混炼、挤出、拉条、冷却、切粒，即得产品；制备所得的ABS/TPU合金材料，具有良好的耐划伤性和低温折性、高流动性，且该制备方法工艺简单、操作方便、适合于工业化生产，可应用于小型电子消费品、电动工具、电脑按键、汽车保险杠等领域。

Description

高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种ABS复合改性材料，尤其涉及一种高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料及其制备方法与应用，属于高分子材料领域。
背景技术
ABS树脂是由苯乙烯、丁二烯、丙烯腈组成的三元共聚物，集中了苯乙烯的高流动性、丁二烯的橡胶韧性和丙烯腈的耐化学品特性，具有优良的加工性能、耐低温性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能及高光泽和优异的电镀性能，同时具有耐蠕变性好、尺寸稳定性高、成型收缩率小等优异特点,在军工、汽车、电子电器等领域应用非常广泛。但ABS树脂的耐划伤性不佳，抗低温折性一般。流动性与低温冲击及断裂伸长率常相互矛盾，高橡胶含量的ABS具有较好的冲击性能，但流动性不佳；而高流动性的ABS往往冲击性能不尽人意。
热塑性聚氨酯TPU是线性嵌段共聚物，随着温度的升高或降低，分子间氢键交联或大分子间轻度交联具有可逆性，因此TPU不仅具有橡胶的弹性、优异的加工性能，更具有优异的耐划伤性、低温折性。
“ABS/TPU合金性能与微观结构”《现代塑料加工应用》及“热塑性聚氨酯对ABS的共混改性研究”《合成树脂及塑料》中指出TPU与ABS有良好的相容性，TPU的加入可以同时改善ABS的韧性和流动性，但如何制备具有均衡的力学强度、优异的耐划伤性和低温折性、高流动性的ABS/TPU合金材料，目前却未见报道。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明提供了一种高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料，该合金材料流动性高、耐划伤性能好、具有良好的低温折性和良好的力学性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料，包括按重量百分比计的下述各组分：ABS树脂为60～85wt％、热塑性聚氨酯TPU为10～30wt％和相容剂1～10wt％；其中所述热塑性聚氨酯TPU的邵A硬度按ASTMD2240-2005标准测试值为70～95HA；所述相容剂为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元共聚物AS-MS-NB、苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA和马来酸酐接枝SEBS中的至少一种。
其中所述相容剂优选为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元共聚物AS-MS-NB，且AS-MS-NB的用量占高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料总质量的2～4％，更优选用量为3％。
所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
其进一步的技术方案是：
一种高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料还包括0～10wt％增韧剂、0～1wt％抗氧剂、0～1wt％光稳定剂和0～5wt％加工助剂。
所述增韧剂为三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯和高胶粉中的至少一种。
所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168。
所述光稳定剂为二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、聚代丙烯晴类、草酰胺类和受阻胺类中的至少一种。
所述加工助剂为乙撑双硬脂酰胺、硅油、白矿油中的至少一种。
本发明还公开了一种上述高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
(a)将ABS树脂和热塑性聚氨酯TPU在85℃～100℃条件下干燥2～4小时；
(b)将配方用量的相容剂、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、加工助剂、经(a)干燥后的ABS树脂和经(a)干燥后的热塑性聚氨酯TPU在高速混合机中以200～1500rpm的转速充分混合2～10分钟，得到混合物；
(c)将(b)中得到的混合物经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，经过混炼、挤出、拉条、冷却、切粒，即得高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料。
其进一步的技术方案是：
上述步骤(c)中双螺杆挤出机的长径比为25～40，螺杆转速为200～800转/分钟，各段螺杆温度为160～230℃，具体为：一区温度80℃，二区温度190℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度220℃。
本发明还公开了一种上述高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料在小型电子消费品、电动工具、电脑按键和汽车保险杠领域中的应用。
本发明的热塑性聚氨酯TPU是线性嵌段共聚物，随着温度的升高或降低，分子间氢键交联或大分子间轻度交联具有可逆性，因此TPU不仅具有橡胶的弹性、优异的加工性能，更具有优异的耐磨性、低温折性。另外线性嵌段共聚物TPU主链上有-NHCOO-单元，ABS树脂中的丙烯腈单元-CH2CH(CN)-，二者通过共混，可形成氢键；同时，丙烯腈单元与TPU的聚酯或聚醚软段还有较强的偶极-偶极作用，所以二者之间具有较好的相容性。因此通过TPU和ABS共混一方面可显著提高ABS树脂的耐磨性和低温折性，另一方面使ABS树脂的加工性能显著提高，使最终的ABS/TPU合金具有均衡的强度、优异的耐磨性和低温折性、耐溶剂性和高流动性。
本发明的有益技术效果是：本发明的制备方法采用双螺杆挤出机共混挤出造粒一次完成，工艺简单、操作方便、适合于工业化生产，制备所得的高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料流动性好、耐划伤性好、具有良好的低温折性和力学性能，在小型电子消费品、电动工具、电脑按键、汽车保险杠领域有广泛应用。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
本发明实施例1～14及对比例1～2中所用的原料如下，但不限于如下原材料：ABS树脂选用台湾台化的ABSAG15A1；热塑性聚氨酯TPU选用台湾虹溢的TPU-KF90A；相容剂选用日本电气化学的AS-MS-NB；高胶粉选用韩国锦湖化工的HR181；光稳定剂选用南京米兰化工光稳定剂HS-770；抗氧剂选用汽巴精化的抗氧剂1010和抗氧剂168；加工助剂选用辽宁奥克化学股份有限公司的白矿油70号白油；硬脂酸钙BS-3818在市面上可以购买得到。
本发明实施例1～14及对比例1～2中所用到的仪器设备如下，但不限于如下仪器设备：热塑性塑料合金改性所用的双螺杆挤出机是由南京瑞亚高聚物装备有限公司生产的SHJ-30；阻燃热塑性塑料测试样条采用的注塑机是由浙江海天注塑机有限公司生产的B-920型；测试熔体流动速率用的仪器是美斯特工业系统(中国)有限公司生产的ZR21452熔体流动速率仪；测试冲击强度用的冲击实验机是美国TiniusOlsenis公司生产的T92型；测试拉伸强度用的万能试验机是Hounsfield公司生产的H10K-S；测试洛氏硬度用的洛氏硬度计是深圳奥赛特公司生产的HR-150A；测试磨擦磨损用的磨擦磨损测试仪是瑞士的CSM仪器公司的TRB。
实施例1～14：
首先，将按表2～3所示的实施例1～14及对比例1～2的各组分按配比先后加入高速混合机中进行均匀混合，其中ABS树脂在混合前在85℃烘干4h，热塑性聚氨酯TPU在混合前100℃烘干4h，高速混合机的转速设置为800rpm；然后将上述混合物送入双螺杆挤出机中混炼、挤出、拉条、冷却、切粒；其中，双螺杆挤出机的长径比为40：1；螺筒温度设定为：一区温度80℃，二区温度190℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度220℃；螺杆转速为400转/分钟。
将实施例1～14及对比例1～2所制得的高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，并按表1所示的测试标准进行试样的性能测试，性能测试结果见表2～3。
表1实施例1～14及对比例1～2中各物质的性能测试标准
表2实施例1～8中各组成的具体配比(wt％)其测试性能结果
表3实施例9～14及对比例1～2中各组成的具体配比(wt％)及其测试性能结果
由表2～3可见，通过ABS和TPU共混挤出制备ABS/TPU合金材料，随着相容剂AS-MS-NB含量的增加，材料的各项力学性能均有一定的提高，但体系的流动性稍有降低，合金体系在AS-MS-NB含量为3％左右时各项力学性能及加工性达到最佳平衡。同时随着TPU含量的增加，体系的流动性持续增加，磨损量降低，低温可折性有明显改善。另外增韧剂HR181的引入可持续提高体系的韧性，但对低温可折性及磨损量无明显影响，综上所述，制备的ABS/TPU合金材料具有优异的流动性，同时具有良好的耐划伤性和低温折性。

Claims (10)

1.一种高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料，其特征在于：包括按重量百分比计的下述各组分：ABS树脂为60～85wt％、热塑性聚氨酯TPU为10～30wt％和相容剂1～10wt％；其中所述热塑性聚氨酯TPU的邵A硬度按ASTMD2240-2005标准测试值为70～95HA；所述相容剂为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元共聚物AS-MS-NB、苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA和马来酸酐接枝SEBS中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料，其特征在于：所述相容剂为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元共聚物AS-MS-NB，且AS-MS-NB的用量占高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料总质量的2～4％。
3.根据权利要求1所述的高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料，其特征在于：还包括0～10wt％增韧剂、0～1wt％抗氧剂、0～1wt％光稳定剂和0～5wt％加工助剂。
4.根据权利要求3所述的高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料，其特征在于：所述增韧剂为三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯和高胶粉中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168。
6.根据权利要求3所述的高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料，其特征在于：所述光稳定剂为二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、聚代丙烯晴类、草酰胺类和受阻胺类中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料，其特征在于：所述加工助剂为乙撑双硬脂酰胺、硅油、白矿油中的至少一种。
8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(a)将ABS树脂和热塑性聚氨酯TPU在85℃～100℃条件下干燥2～4小时；
(b)将配方用量的相容剂、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、加工助剂、经(a)干燥后的ABS树脂和经(a)干燥后的热塑性聚氨酯TPU在高速混合机中以200～1500rpm的转速充分混合2～10分钟，得到混合物；
(c)将(b)中得到的混合物经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，经过混炼、挤出、拉条、冷却、切粒，即得高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料。
9.根据权利要求8所述的高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料的制备方法，其特征在于：步骤(c)中双螺杆挤出机的长径比为25～40，螺杆转速为200～800转/分钟，各段螺杆温度为160～230℃，具体为：一区温度80℃，二区温度190℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度220℃。
10.权利要求1至7中任一权利要求所述的高流动耐划伤低温折性ABS/TPU合金材料在小型电子消费品、电动工具、电脑按键和汽车保险杠领域中的应用。
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