CN105802117B - 改性abs新能源蓄电池外壳专用材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料领域，公开了一种改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料及其制备方法。本发明包括以下组分(质量百分数)：ABS再生料40‑45％、PETG再生料10‑15％、PBT再生料10‑15％、增韧剂12‑13％、增塑剂10‑12％、相容剂3‑5％、耐寒剂1‑2％、抗氧化剂0.3‑0.4％、抗紫外线剂0.1‑0.3％和分散剂0.3‑0.5％。本发明成本低、制备便捷，兼具优异的力学性能、抗老化性能、耐油性、耐腐蚀性和耐寒性。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别是涉及一种改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料。
背景技术
ABS树脂是通用型的热塑性塑料，是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体组成的三元接枝共聚物，具有优良的物理力学性能、表面硬度、耐热度和较高的强度，但是易燃、易碎，耐候性较差，热变形温度较低，耐有机溶剂性能较差。所以，将其他具有互补性能的树脂与ABS混合制备，以提升改性材料的综合性能，成为了目前材料研究领域的方向。
ABS被广泛应用于汽车仪表台、家电外壳、办公用品及管型材等领域，当这些产品到达其使用寿命时就会产生大量的ABS再生料，目前对于次料、次品或回收品的处理主要有回收、填埋处理，抽粒降为普通塑料使用以及制作改性材料。由于回收回来的ABS树脂其力学性能大大低于ABS新鲜原料，若想将ABS回收料经过改性后继续使用，就必须进行不同于新鲜原料的改性处理，以提升其韧性、抗冲击性、耐腐蚀性、耐候性和阻燃性，以达到不同用途的材料性能要求。若合理的利用这些再生料即可解决环境污染的问题又很大程度上降低了成本。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)作为结晶型聚酯，与典型的非结晶性聚合物混合，可形成性能互补，中国专利CN103524984A“增韧改性ABS/PBT合金材料及其制备方法”中公开了一种ABS与PBT合金材料，加入了NBR对其进行增韧，同时加入了多种功能性助剂对合金材料进行改性，具有较好的相容性，但是改性材料的耐腐蚀性和耐候性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、制备便捷，兼具优异的力学性能、抗老化性能、耐油性、耐腐蚀性和耐寒性的改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，包括以下组分(质量百分数)：ABS再生料40-45％、PETG再生料10-15％、PBT再生料10-15％、增韧剂12-13％、增塑剂10-12％、相容剂3-5％、耐寒剂1-2％、抗氧化剂0.3-0.4％、抗紫外线剂0.1-0.3％和分散剂0.3-0.5％。
本发明改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，进一步的，所述增韧剂为丁腈橡胶、SBS和高胶粉中的一种或几种。
本发明改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，进一步的，所述增塑剂为BBP或DCHP。
本发明改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，进一步的，所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)或ABS-g-MAH。
本发明改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，进一步的，所述耐寒剂为丁基橡胶或乙烯三元共聚物。
本发明改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，进一步的，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧剂和抗氧化剂1010。
本发明改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，进一步的，所述抗紫外线剂为UV770或UV9。
本发明改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，进一步的，所述分散剂为硬脂酸锌或硬脂酸镁。
本发明改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)备料：按照以下组分(质量百分比)进行备料：ABS再生料40-45％、PETG再生料10-15％、PBT再生料10-15％、增韧剂12-13％、增塑剂10-12％、相容剂3-5％、耐寒剂1-2％、抗氧化剂0.3-0.4％、抗紫外线剂0.1-0.3％和分散剂0.3-0.5％；
(2)将ABS再生料、PETG再生料和PBT再生料投入混匀机，低速搅拌8-10min；
(3)向步骤(2)混匀物料中加入增韧剂和增塑剂，低速搅拌6-8min；
(4)向步骤(3)混匀物料中加入相容剂和耐寒剂，搅拌混匀4-6min；
(5)向步骤(4)混匀物料中加入抗氧化剂、抗紫外线剂和分散剂，搅拌混匀2-3min；
(6)造粒：将步骤(5)得到的混匀物料投入双螺杆造料机进行混合造粒，主机转速80-100r/min,喂料速度：30-40r/min，螺杆加热温度：200-230℃。
本发明改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料选用了ABS再生料、PETG再生料和PBT再生料混合使用，配以多种功能性添加剂，制得了同时具有较好的韧性、耐腐蚀性、耐油性、耐寒性、耐候性以及抗老化性能的改性ABS材料，可满足新能源蓄电池外壳对材料的耐油性、耐寒性和耐腐蚀性的高要求，可作为新能源蓄电池外壳的专用材料使用。
三种主料ABS、PETG和PBT采用的均为再生料，不但降低了成本，也减轻了环境的负担，三种主料再生料相互配合，缺一不可，且不可替代，三种主料仅在特定的比例范围内与其他功能性助剂相配合作用，使得本发明所得改性材料具有优良的耐腐蚀性、耐油性、耐寒性、耐候性以及抗老化性能。经随机检测，市售材料的耐腐蚀性能和耐寒性能的检测试验表明，均出现了开裂的情况，一般市售材料均较难兼具优异的力学性能、耐腐蚀性能和耐寒性能。本发明所得改性材料在保持了较好的力学性能、抗老化性能的基础上，增强了材料的耐油性、耐腐蚀性能和耐寒性能，满足了新能源蓄电池对外壳材料的高要求。
具体实施方式
制备实施例
按照以下方法制备改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料：
(1)备料：按照表1所示组分(质量百分比)进行备料；
(2)将ABS再生料、PETG再生料和PBT再生料投入混匀机，以100-120r/min低速搅拌，混合均匀8-10min；
(3)向步骤(2)混匀物料中加入增韧剂和增塑剂相容剂和耐寒剂，以100-120r/min低速搅拌，混合均匀6-8min；
(4)向步骤(3)混匀物料中加入相容剂和耐寒剂，搅拌混匀4-6min；
(5)向步骤(4)混匀物料中加入抗氧化剂、抗紫外线剂和分散剂，搅拌混匀2-3min；
(6)造粒：将步骤(5)得到的混匀物料投入双螺杆造料机进行混合造粒，主机转速80-100r/min,喂料速度：30-40r/min，螺杆加热温度：200-230℃。
表1制备实施例的具体组分用量(质量百分比)
将上述制备实施例方法制得的产品进行基本的性能指标检测，具体的检测结果如表2所示。
其中，缺口冲击强度、拉伸强度、伸长率和弯曲强度按照GB/T12672-2009“丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂”中规定的方法进行测定。
耐腐蚀性能采用测试方法：在待测产品平板表面涂抹DOT4刹车油，并在产品平板表面施加30KJ的力，保证待测产品另一面撑凸2mm，在60℃环境温度下放置48h。
耐寒性能采用测试方法：-30℃的环境温度下，将重2kg的钢球，在距离待测产品60cm的高处，垂直降落在待测产品表面。
表2制备实施例制得产品的性能检测结果
| 制备例1 | 制备例2 | 制备例3 | 制备例4 | 制备例5 | |
| 缺口冲击强度(kg·cm/cm) | 60 | 45 | 52 | 57 | 49 |
| 拉伸强度(Mpa) | 42 | 38 | 45 | 43 | 40 |
| 伸长率(％) | 28 | 30 | 26 | 25 | 31 |
| 弯曲强度(Mpa) | 125 | 118 | 129 | 127 | 123 |
| 耐腐蚀性 | 未开裂 | 未开裂 | 未开裂 | 未开裂 | 未开裂 |
| 耐寒性 | 未开裂 | 未开裂 | 未开裂 | 未开裂 | 未开裂 |
由表2可知，采用本发明方法制备得到的改性ABS材料的缺口冲击强度为45-60kg·cm/cm，拉伸强度为38-45Mpa，弯曲强度为118-129Mpa，伸长率为26-31％，在上述实验条件下，改性ABS材料未开裂，说明其耐腐蚀性能和耐寒性能良好。
对比实施例
以上述制备实施例1所示组分用量为对照组，对组分用量进行一些改动，将ABS再生料、PETG再生料和PBT再生料三个主要成分的使用情况进行了调整，其余功能性助剂组分的选用和用量均与制备实施例1相同，设置了3个实验组，组分具体调整情况如表3所示，每个实验组设置3个平行，将各组原料按照制备实施例中所述方法，控制相同的工艺参数。
表3对比实施例各组具体组分用量(质量百分比)
| 制备例1 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | |
| ABS再生料 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| PETG再生料 | 15 | 30 | - | 25 |
| PBT再生料 | 15 | - | 30 | 5 |
将对比实施例各组实验制得的产品按照上述检测方法进行基本性能检测，具体检测结果如表4所示。同时，随机选购了市售的由东莞市畅翔工程塑料原料有限公生产的具有耐腐蚀性能的ABS塑料“中国台湾奇美PA-747”，与上述产品共同做性能检测，检测结果如表4所示。
表4对比实施例各组产品性能检测结果
| 制备例1 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 市售材料 | |
| 缺口冲击强度(kg·cm/cm) | 60 | 35 | 32 | 50 | 78 |
| 拉伸强度(Mpa) | 42 | 25 | 45 | 20 | 45 |
| 伸长率(％) | 28 | 50 | 15 | 25 | 17 |
| 弯曲强度(Mpa) | 125 | 65 | 122 | 100 | 124 |
| 耐腐蚀性 | 未开裂 | 开裂 | 开裂 | 未开裂 | 开裂 |
| 耐寒性 | 未开裂 | 未开裂 | 开裂 | 开裂 | 开裂 |
由表4可知，实验组1将PBT再生料组分去掉后，采用相同的制备方法制得的产品与制备实施例1相比，缺口冲击强度、拉伸强度以及弯曲强度均有接近50％的降低，伸长率也有约80％的增加，说明材料的韧性、抗拉强度以及抗弯强度均有较大幅度的下降。并且产品的耐腐蚀性能测试中，实验组1的产品出现了开裂现象，耐腐蚀性能不及制备例1的产品。
实验组2将PETG再生料组分去掉后，采用相同的制备方法制得的产品与制备实施例1相比，缺口冲击强度有接近50％的降低，弯曲强度和拉伸强度没有明显的变化，而伸长率反而有约45％的降低，说明材料的韧性有较大幅度的下降，材料的刚性有较大幅度的提升，但是耐腐蚀性能和耐寒性能的检测试验表明，实验组2的产品均出现了开裂情况，与制备例1相比，虽然添加了相同的功能性助剂，但是实验组2所得产品的耐腐蚀性与耐寒性远不及制备例1。
实验组3虽然没有去掉任何的组分，但是调整了PBT再生料和PETG再生料的组成比例，采用相同的制备方法制得的产品与制备实施例1相比，缺口冲击强度、弯曲强度以及伸长率有10-20％的浮动，变化并不十分明显，拉伸强度有约50％的降低，说明材料的抗拉强度有明显的降低，同时材料的耐寒性能检测试验表明，实验组3的产品出现了开裂情况，与制备例1相比，虽然添加了相同的功能性助剂，但是实验组3所得产品的耐寒性远不及制备例1。
与制备例1所得改性产品相比，市售现有材料的缺口冲击强度高出约30％，拉伸强度以及弯曲强度与制备例1所得产品相差无几，伸长率有约30％的降低，市售材料的韧性优于本发明所得产品，抗拉强度和抗弯强度与本发明所得产品相似，但是市售材料的耐腐蚀性能和耐寒性能的检测试验表明，均出现了开裂的情况，一般市售材料均较难兼具优异的力学性能、耐腐蚀性能和耐寒性能。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，其特征在于：包括以下组分(质量百分数)：ABS再生料40-45％、PETG再生料10-15％、PBT再生料10-15％、增韧剂12-13％、增塑剂10-12％、相容剂3-5％、耐寒剂1-2％、抗氧化剂0.3-0.4％、抗紫外线剂0.1-0.3％和分散剂0.3-0.5％。
2.根据权利要求1所述的改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，其特征在于：所述增韧剂为丁腈橡胶、SBS和高胶粉中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，其特征在于：所述增塑剂为BBP或DCHP。
4.根据权利要求1所述的改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，其特征在于：所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)或ABS-g-MAH。
5.根据权利要求1所述的改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，其特征在于：所述耐寒剂为丁基橡胶或乙烯三元共聚物。
6.根据权利要求1所述的改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，其特征在于：所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧剂和抗氧化剂1010。
7.根据权利要求1所述的改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，其特征在于：所述抗紫外线剂为UV770或UV9。
8.根据权利要求1所述的改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸锌或硬脂酸镁。
9.制备权利要求1所述的改性ABS新能源蓄电池外壳专用材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)备料：按照以下组分(质量百分比)进行备料：ABS再生料40-45％、PETG再生料10-15％、PBT再生料10-15％、增韧剂12-13％、增塑剂10-12％、相容剂3-5％、耐寒剂1-2％、抗氧化剂0.3-0.4％、抗紫外线剂0.1-0.3％和分散剂0.3-0.5％；
(2)将ABS再生料、PETG再生料和PBT再生料投入混匀机，低速搅拌8-10min；
(3)向步骤(2)混匀物料中加入增韧剂和增塑剂，低速搅拌6-8min；
(4)向步骤(3)混匀物料中加入相容剂和耐寒剂，搅拌混匀4-6min；
(5)向步骤(4)混匀物料中加入抗氧化剂、抗紫外线剂和分散剂，搅拌混匀2-3min；
(6)造粒：将步骤(5)得到的混匀物料投入双螺杆造料机进行混合造粒，主机转速80-100r/min,喂料速度：30-40r/min，螺杆加热温度：200-230℃。
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