CN105733172A - 一种高性能abs合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高性能ABS合金，由以下重量份的组分：ABS为80?95份；改性高岭土为10?20份；相容剂为2?6份；抗氧化剂为0.1?0.5份；阻燃剂为16?20份；润滑剂为0.1?0.3份。加入硬脂酸作为改性剂使高岭土表面有机化，高岭土经过改性处理之后在高聚物中的分散性得到改善，减少团聚，从而增强无机粒子与基体的粘结强度，这样能改善ABS合金的物理性能。

Description

一种高性能ABS合金及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种高性能ABS合金及其制备方法。
背景技术
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)是一种重要的热塑性聚合物，尺寸稳定性好，绝缘性佳，耐磨、耐油，广泛应用于家用电器、机械配件、办公用品和通讯器材等领域。但是在一些特殊的领域，需要ABS具备更高的物理性能，单纯用ABS就无法满足这些需求。
特别是ABS树脂本身阻燃性极低，其氧指数仅为18.3-20，属于易燃材料，为了扩大ABS的使用范围，ABS的阻燃技术是解决这一障碍的关键。CN200910192934.9公开了一种高性能阻燃ABS树脂及其制备方法，通过采用纳米级高岭土与溴氮类阻燃剂和三氧化二锑混合，协同对ABS阻燃改性；CN201510204451.1公开了一种防静电ABS复合材料及其制备方法，将高岭土、锆英粉及纳米氧化锌复配作为填料，通过马来酸酐和苯乙烯的接枝共聚对其进行表面复合改性。但是这样技术虽然使得ABS树脂的性能有所提高，但是阻燃效果及物理性能提高有限，依然限制ABS的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能ABS合金及其制备方法，以解决现ABS树脂的阻燃性及物理性能不适应大范围推广的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高性能ABS合金，由以下重量份的组分：
所述改性高岭土是按照以下步骤制备，将硬脂酸添加到设定浓度的十六烷基二甲基溴化铵的高岭土水溶液中，加热搅拌反应设定时间后，经过抽滤、洗涤及干燥后得到改性高岭土。
所述十六烷基二甲基溴化铵的高岭土水溶液的浓度为0.75mol/L。
所述相容剂为ABS接枝环状酸杆。
所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯与四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的复配，复配重量比例为1:1。
所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、八溴双酚S醚、三氧化二锑或无卤氮磷阻燃剂中的一种或两种以上组合。
所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺或二甲基硅油中的一种。
上述任一项高性能ABS合金的制备方法，包括以下步聚：
1)将改性高岭土在90℃下干燥烘干10小时；并按设定配比组成称取ABS、改性高岭土、相容剂、抗氧化剂、阻燃剂及润滑剂；
2)将步聚1)中ABS、相容剂、抗氧化剂、阻燃剂及润滑剂的各组分均置于搅拌机中搅拌10-12分钟，形成混合物料；
3)将步骤2)中的混合物料及干燥后的改性高岭土投入到双螺杆挤出机中，经过熔融反应，然后挤出、造粒。
所述搅拌机的搅拌温度为70～120℃，转速120～240r/min。
所述的双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：第一区温度150～210℃，第二区温度170～230℃，第三区温度170～230℃，第四区温度170～230℃，第五区温度170～230℃，第六区温度170～230℃，机头温度170～230℃；螺杆转速180～240r/min。
所述改性高岭土在所述第三区、第四区或第五区处通过侧位加料的方式加入。
本发明的有益效果是：
加入硬脂酸作为改性剂使高岭土表面有机化，高岭土经过改性处理之后在高聚物中的分散性得到改善，减少团聚，从而增强无机粒子与基体的粘结强度，这样能改善ABS合金的物理性能。
相容剂的加入既能够减少无机粒子在高聚物中的团聚，又在无机纳米粒子和有机高聚物之间起到桥梁作用，形成模量梯度的界面过渡层，与高岭土产生很好的协同改性作用，共同来提高了复合材料力学性能。
阻燃剂的加入改善了材料的阻燃性能，这也大大地扩展了材料的应用领域，具有非常现实的意义。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本发明提供一种高性能ABS合金，由以下重量份的组分：
所述改性高岭土是按照以下步骤制备，将5ml硬脂酸添加到10ml设定浓度的十六烷基二甲基溴化铵的高岭土水溶液中，加热搅拌反应设定时间0.5-3小时后，经过抽滤、洗涤及干燥后得到改性高岭土。在本申请中，所述十六烷基二甲基溴化铵的高岭土水溶液的浓度为0.75mol/L。
所述相容剂为ABS接枝环状酸杆，在本申请中，优选为ABS-g-MAH(ABS接枝环状酸杆)。
所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯，在本申请中，该抗氧化剂为巴斯夫公司生产，简称为Irganox168，与四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，在本申请中，该抗氧化剂为巴斯夫公司生产，简称为Irganox1010的复配，复配重量比例为1:1。
所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、八溴双酚S醚、三氧化二锑或无卤氮磷阻燃剂(WRO3)中的一种或两种以上组合。
所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺或二甲基硅油中的一种。
实施例1
称取80份ABS、10份改性高岭土、2份ABS-g-MAH、0.05份Irganox1010、0.05份Irganox168,、2份十溴二苯乙烷、4份三氧化二锑、0.1份乙撑双硬脂酰胺、并将称取的改性高岭土在90℃下干燥烘干10小时。
将ABS、ABS-g-MAH、抗氧剂、阻燃剂及润滑剂通过高速混合机搅拌10分钟，形成混合物料。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，在双螺杆挤出机的中间区域加入经过干燥的改性高岭土，经熔融反应，然后挤出，造粒。
其中高速搅拌机温度为70℃，转速120r/min。双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：第一区温度150℃，第二区温度170℃，第三区温度170℃，第四区温度170℃，第五区温度170℃，第六区温度170℃，机头温度170℃；螺杆转速180r/min。在本实施例中，干燥后的改性高岭土通过双螺杆挤出机的第三区侧位加料口加入。
实施例2
称取95份ABS，20份改性高岭土，6份ABS-g-MAH，0.25份Irganox1010，0.25份Irganox168,15份八溴双酚S醚，5份三氧化二锑，0.3份乙撑双硬脂酰胺，并将称取的改性高岭土在90℃下干燥烘干10小时。
ABS、ABS-g-MAH、抗氧剂、阻燃剂及润滑剂通过高速混合机搅拌12分钟，形成混合物料。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，在双螺杆挤出机的中间区域加入经过干燥的改性高岭土，经熔融反应，然后挤出，造粒。
其中高速搅拌机温度为120℃，转速240r/min。双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：第一区温度210℃，第二区温度230℃，第三区温度230℃，第四区温度230℃，第五区温度230℃，第六区温度230℃，机头温度230℃；螺杆转速240r/min。在本实施例中，干燥后的改性高岭土通过双螺杆挤出机的第四区侧位加料口加入。
实施例3
称取90份ABS，15份改性高岭土，4份ABS-g-MAH，0.1份Irganox1010，0.1份Irganox168,18份WR02，0.1份二甲基硅油，并将称取的改性高岭土在90℃下干燥烘干10小时。
将ABS、ABS-g-MAH、抗氧剂、阻燃剂及润滑剂通过高速混合机搅拌11分钟，形成混合物料。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，在双螺杆挤出机的中间区域加入经过干燥的改性高岭土，经熔融反应，然后挤出，造粒。
其中高速搅拌机温度为95℃，转速180r/min。双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：第一区温度165℃，第二区温度210℃，第三区温度210℃，第四区温度210℃，第五区温度210℃，第六区温度210℃，机头温度210℃；螺杆转速210r/min。在本实施例中，干燥后的改性高岭土通过双螺杆挤出机的第五区侧位加料口加入。
实施例4
称取80份ABS，12份改性高岭土，5份ABS-g-MAH，0.2份Irganox1010，0.2份Irganox168,18份WR02，0.2份二甲基硅油，并将称取的改性高岭土在90℃下干燥烘干10小时。
将ABS、ABS-g-MAH、抗氧剂、阻燃剂及润滑剂通过高速混合机搅拌10分钟，形成混合物料。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，在双螺杆挤出机的中间区域加入经过干燥的改性高岭土，经熔融反应，然后挤出，造粒。
其中高速搅拌机温度为80℃，转速170r/min。双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：第一区温度165℃，第二区温度190℃，第三区温度185℃，第四区温度190℃，第五区温度190℃，第六区温度190℃，机头温度190℃；螺杆转速200r/min。在本实施例中，干燥后的改性高岭土通过双螺杆挤出机的第四区侧位加料口加入。
实施例5
称取85份ABS，14份改性高岭土，5份ABS-g-MAH，0.2份Irganox1010，0.2份Irganox168,19份WR02，0.2份乙撑双硬脂酰胺，并将称取的改性高岭土在90℃下干燥烘干10小时。
将ABS、ABS-g-MAH、抗氧剂、阻燃剂及润滑剂通过高速混合机搅拌11分钟，形成混合物料。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，在双螺杆挤出机的中间区域加入经过干燥的改性高岭土，经熔融反应，然后挤出，造粒。
其中高速搅拌机温度为90℃，转速180r/min。双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：第一区温度195℃，第二区温度230℃，第三区温度215℃，第四区温度220℃，第五区温度215℃，第六区温度220℃，机头温度220℃；螺杆转速190r/min。在本实施例中，干燥后的改性高岭土通过双螺杆挤出机的第三区侧位加料口加入。
对比例1
称取85份ABS,0.2份Irganox1010，0.2份Irganox168,0.2份乙撑双硬脂酰胺。
将称取的物料通过高速混合机搅拌10分钟，形成混合物料。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，然后挤出，造粒。
其中高速搅拌机温度为90℃，转速190r/min。双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度175℃，二区温度230℃，三区温度215℃，四区温度220℃，五区温度215℃，六区温度220℃，机头温度220℃；螺杆转速190r/min。
性能测试：
将实施例1－5与对比例1制备的ABS合金材料按相关测试标准分别测试，其产品性能数据如下表所示：
通过上表对比可看出，本发明制得的ABS合金较对比例中ABS相比，其拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度、阻燃等级均得到了不同程度的提高。这大大扩展ABS合金材料的应用领域。
以上所述仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高性能ABS合金，其特征在于：由以下重量份的组分：
所述改性高岭土是按照以下步骤制备，将硬脂酸添加到设定浓度的十六烷基二甲基溴化铵的高岭土水溶液中，加热搅拌反应设定时间后，经过抽滤、洗涤及干燥后得到改性高岭土。
2.根据权利要求1所述的高性能ABS合金，其特征在于：所述十六烷基二甲基溴化铵的高岭土水溶液的浓度为0.75mol/L。
3.根据权利要求1所述的高性能ABS合金，其特征在于：所述相容剂为ABS接枝环状酸杆。
4.根据权利要求1所述的高性能ABS合金，其特征在于：所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯与四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的复配，复配重量比例为1:1。
5.根据权利要求1所述的高性能ABS合金，其特征在于：所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、八溴双酚S醚、三氧化二锑或无卤氮磷阻燃剂中的一种或两种以上组合。
6.根据权利要求1所述的高性能ABS合金，其特征在于：所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺或二甲基硅油中的一种。
7.权利要求1至中任一项高性能ABS合金的制备方法，其特征在于：包括以下步聚：
1)将改性高岭土在90℃下干燥烘干10小时；并按设定配比组成称取ABS、改性高岭土、相容剂、抗氧化剂、阻燃剂及润滑剂；
2)将步聚1)中ABS、相容剂、抗氧化剂、阻燃剂及润滑剂的各组分均置于搅拌机中搅拌10-12分钟，形成混合物料；
3)将步骤2)中的混合物料及干燥后的改性高岭土投入到双螺杆挤出机中，经过熔融反应，然后挤出、造粒。
8.根据权利要求7所述的高性能ABS合金的制备方法，其特征在于：所述搅拌机的搅拌温度为70～120℃，转速120～240r/min。
9.根据权利要求7所述的高性能ABS合金的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：第一区温度150～210℃，第二区温度170～230℃，第三区温度170～230℃，第四区温度170～230℃，第五区温度170～230℃，第六区温度170～230℃，机头温度170～230℃；螺杆转速180～240r/min。
10.根据权利要求9所述的高性能ABS合金的制备方法，其特征在于：所述改性高岭土在所述第三区、第四区或第五区处通过侧位加料的方式加入。
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