CN106700391A - 一种用于改善abs耐候性的功能母粒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及功能性母料领域，具体公开了一种用于改善ABS耐候性的功能母粒，由以下重量份组份制备而成：载体树脂80～100份、光屏蔽剂20～30份、紫外线吸收剂5～10份、热稳定剂3～5份、抗氧化剂0.8～1.0份、偶联剂1.5～2.0份，其中载体树脂为ABS树脂，光屏蔽剂的组份的重量份比为：纳米级滑石粉﹕纳米级硅微粉=1:0.8～1，紫外线吸收剂的组份的重量份比为：纳米级黄芩苷﹕肉桂酸丙酯=1:10～12。本发明的功能母粒通过滑石粉、硅微粉对紫外线的折射及黄芩苷、肉桂酸丙酯对紫外线的吸收从根本上提高了ABS的耐候性。

Description

一种用于改善ABS耐候性的功能母粒
技术领域
本发明涉及功能性母料领域，具体涉及一种用于提高ABS耐候性的功能母粒。
背景技术
ABS即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂，由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元共聚物，集成丙烯腈的耐化学品特性、丁二烯的橡胶韧性和苯乙烯的高流动性，具有优良的加工性能、耐低温性能、电绝缘性能和耐化学腐蚀性能，在军工、汽车、电子电器等领域应用非常广泛。但是因ABS中有大量丁二烯的双键，使ABS易受紫外线的影响而变黄变脆，耐候性差，影响到ABS的应用。现有技术中通常在ABS中直接添加抗氧剂改性，如抗氧剂1076、抗氧剂1010等增强ABS对紫外线的抵抗能力，进而提高ABS的耐候性，但存在以下不足：
（1）抗氧剂多为粉末状，直接添加易发生团结，分散效果不好，使ABS制品性能不一；
（2）抗氧剂未改变ABS接受到的紫外线的强度，仅延长了ABS的抵抗紫外线时间，未从根本上提高ABS的耐候性；
（3）粉末状的抗氧剂在ABS制品生产中容易被人体吸收，影响健康，不利于清洁生产。
中国专利CN102701986B，专利名称一种塑料或橡胶加工用抗氧剂的制备方法，公告日2014年1月29日，公开了一种应用于塑料或橡胶中的含有酯基、酚基、长碳链的多官能团的抗氧剂，通过二元醇醚、邻羟基苯甲酸、长链脂肪酸制备成抗氧剂粉末。该抗氧剂为在塑料或橡胶中的分散效果不好，而且未改变塑料接受紫外线的强度，未从根本上提高塑料或橡胶的耐候性。
母粒是将超常量的改性化学助剂均匀负载在载体树脂中而得到的粒状聚集体。与直接在制品中添加改性化学助剂相比：母粒的分散效果好使制品的性能均匀，母粒的载体树脂与制品树脂的相容性好使添加母粒的制品的性能提提升效果更好，母粒的使用安全、功能全面。
发明内容
针对现有技术中用于改善ABS耐候性的抗氧剂的分散效果不好，容易产生结团等现象，对ABS制品的品质带来不利影响的问题，且未从根本上改善ABS的耐候性的问题，本发明的目的在于提供一种用于提高ABS耐候性的功能母粒，克服直接添加抗氧剂带来的品质问题，并且从根本上改善ABS的耐候性。
本发明提供如下的技术方案：
一种用于改善ABS耐候性的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂80～100份、光屏蔽剂20～30份、紫外线吸收剂5～10份、热稳定剂3～5份、抗氧化剂0.8～1.0份、偶联剂1.5～2.0份，其中所述载体树脂为ABS树脂，所述光屏蔽剂的组份的重量份比为：纳米级滑石粉﹕纳米级硅微粉=1:0.8～1，所述紫外线吸收剂的组份的重量份比为：纳米级黄芩苷﹕肉桂酸丙酯=1:10～12。
本发明的耐候性的功能母粒，采用ABS树脂作为载体树脂与ABS的相容性好，可使耐候性母粒在ABS制品中分散更为均匀，提高功能母粒的耐候性效果。光屏蔽剂减少ABS受到的光照强度，尤其ABS对紫外线的能量吸收，其中纳米级的滑石粉和硅微粉通过载体树脂均匀的分散在ABS制品中。滑石粉和硅微粉具有较高的折射率，可以将照射到ABS制品中的光，尤其是紫外线从ABS制品中折射出去，避免ABS制品对紫外线和可见光的吸收，使添加功能母粒的ABS树脂吸收到的紫外线的强度极大的减弱，从而根本上提高ABS的耐候性。功能母粒中的紫外线吸收剂成份具有较高的紫外线吸收能力，将未被光屏蔽剂折射出的紫外线吸收掉，保护ABS免受紫外线的伤害。黄芩苷是从黄芩中提取的一种具有生物活性的黄酮类化合物，将其添加在母粒中可以吸收紫外线，提高ABS制品的抗氧化能力。肉桂酸丙酯是一种晶体物质，可以吸收照射到ABS制品中的紫外线，同时均匀分散的肉桂酸丙酯可以在ABS制品中形成遮光薄膜，抑制紫外线对ABS制品的穿射。这样一方面减弱紫外线强度，一方面吸收余下的紫外线，从而通过紫外线吸收剂和光屏蔽剂的协同强化，极大程度的减少了进入到ABS并被ABS吸收的紫外线强度，从根本上提高ABS的抗紫外线能力和耐候性。偶联剂可改善光屏蔽剂、紫外线吸收剂与ABS间的表面活性，提高光屏蔽剂和紫外线吸收剂的分散效果。热稳定剂和抗氧化剂则分别提高ABS对光、热和氧化剂的抗老化性，强化光屏蔽剂和紫外线吸收剂提高ABS耐候性的效果。
作为本发明的一种改进，热稳定剂为纳米级钛白粉。钛白粉熔点高，长期稳定，同时钛白粉兼有润滑分散的效果，可促进光屏蔽剂和紫外线吸收剂在ABS中的均匀分散，与ABS常用的硬质酸锌分散剂相比更为稳定，且钛白粉为白色，对ABS的外观影响较小。
作为本发明的一种改进，偶联剂为钛酸酯偶联剂。钛酸质偶联剂可以提高滑石粉、硅微粉、黄芩苷等与ABS间的表面活性及ABS的光泽度。
作为本发明的一种改进，抗氧化剂的组份的重量份比为BHT﹕柠檬酸=1:1～1.2。BHT与柠檬酸是常用的食品中的抗氧化剂，添加在ABS中可以与丙烯腈中的腈基结合，具有很好的抗氧化效果。
一种用于改善ABS耐候性的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将各原料组份放入混合搅拌机中在50～60 ℃下搅拌混合30～45分钟，搅拌速度300～400 r/min；
（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为150～200 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～200，经充分熔融复合后挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-12目～+20目的筛网过筛。
首先将原料在混合搅拌机中高速搅拌均匀，提高功能母粒的性能一致性。通过双螺杆挤出机熔融复合挤出成颗粒状，提高功能母粒添加在ABS中的均匀分散程度，同时避免功能母粒在添加到ABS制品时被人体吸收，有利于清洁生产。本发明的功能母粒为可通过-12目～+20目的筛网的颗粒，既可保证均匀分散，又避免粒径过大影响母粒熔融分散效果。
作为本发明的一种改进，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、五段190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模头温度为190～195℃。通过设定双螺杆挤出机各段的操作温度逐渐上升，充分释放耐候性母粒中各配料的抵抗紫外线、抗氧化、热稳定以及润滑分散特性，提高功能母粒的性能稳定一致。
作为本发明的一种改进，在步骤（3）筛选前将步骤（2）所得颗粒在130～145 ℃下通风干燥2～4小时得干燥颗粒。这样可促进功能母粒表面的结构均匀，便于母粒长期存放。
本发明的有益效果如下：
本发明的功能母粒与现有的抗氧剂末相比，将纳米级的滑石粉、硅微粉、黄芩苷和肉桂酸丙酯均匀负载在载体树脂中，滑石粉、硅微粉对紫外线的折射以及黄芩苷、肉桂酸丙酯对紫外线的吸收从根本上提高ABS的耐候性，同时颗粒状的耐候性母粒分散程度更加均匀，保证了ABS的品质一致性，同时避免了对人身健康的损害。
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1：
一种用于改善ABS耐候性的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂80 g、光屏蔽剂20 g、紫外线吸收剂5 g、热稳定剂3 g、抗氧化剂0.8 g、偶联剂1.5 g，其中，载体树脂为ABS树脂，光屏蔽剂的组份的重量份比为：纳米级滑石粉:纳米级硅微粉=1:1，紫外线吸收剂的组份的重量份比为：纳米级黄芩苷:肉桂酸丙酯1:10，热稳定剂为纳米级钛白粉，偶联剂为钛酸酯偶联剂，抗氧化剂的组份的重量份比为：BHT:柠檬酸=1:1。
用于改善ABS耐候性的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将各原料组份放入混合搅拌机中在50 ℃下搅拌混合30分钟，搅拌速度300 r/min；
（2）将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，双螺杆搅拌机的搅拌速度为150 r/min，双螺杆搅拌机各段的温度范围为145～200℃，经充分熔融复合后，挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-12目～+20目的筛网过筛。
其中，为得到性能较好的耐候性母粒，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模头温度为190～195℃。
为提高功能母粒表面结构均匀程度，将步骤（2）所得颗粒在130 ℃下通风干燥4小时得干燥的颗粒后再通过步骤（3）中的筛网进行筛选。
通过-12目～+20目筛网筛选的颗粒即为用于改善ABS的耐候性的功能母粒。
实施例2：
一种用于改善ABS耐候性的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂90 g、光屏蔽剂25 g、紫外线吸收剂7.5 g、热稳定剂4 g、抗氧化剂0.9 g、偶联剂1.75 g，其中，载体树脂为ABS树脂，光屏蔽剂的组份的重量份比为：纳米级滑石粉:纳米级硅微粉=1:0.9，紫外线吸收剂的组份的重量份比为：纳米级黄芩苷:肉桂酸丙酯=1:11，热稳定剂为纳米级钛白粉，偶联剂为钛酸酯偶联剂，抗氧化剂的组份的重量份比为：BHT:柠檬酸=1:1.1。
用于改善ABS耐候性的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将各原料组份放入混合搅拌机中在55 ℃下搅拌混合40分钟，搅拌速度350 r/min；
（2）将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，双螺杆搅拌机的搅拌速度为175 r/min，双螺杆搅拌机各段的温度范围为145～200℃，经充分熔融复合后，挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-12目～+20目的筛网过筛。
其中，为得到性能较好的耐候性母粒，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模头温度为190～195℃。
为提高功能母粒表面结构均匀程度，将步骤（2）所得颗粒在140 ℃下通风干燥3小时得干燥的颗粒后再通过步骤（3）中的筛网进行筛选。
通过-12目～+20目筛网筛选的颗粒即为用于改善ABS的耐候性的功能母粒。
实施例3：
一种用于改善ABS耐候性的功能母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂100 g、光屏蔽剂30 g、紫外线吸收剂10 g、热稳定剂5 g、抗氧化剂1 g、偶联剂2 g，其中，载体树脂为ABS树脂，光屏蔽剂的组份的重量份比为：纳米级滑石粉:纳米级硅微粉=1:0.8，紫外线吸收剂的组份的重量份比为：纳米级黄芩苷:肉桂酸丙酯1:12，热稳定剂为纳米级钛白粉，偶联剂为钛酸酯偶联剂，抗氧化剂的组份的重量份比为：BHT:柠檬酸=1:1.2。
用于改善ABS耐候性的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将各原料组份放入混合搅拌机中在60 ℃下搅拌混合45分钟，搅拌速度400 r/min；
（2）将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，双螺杆搅拌机的搅拌速度为200 r/min，双螺杆搅拌机各段的温度范围为145～200℃，经充分熔融复合后，挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-12目～+20目的筛网过筛。
其中，为得到性能较好的耐候性母粒，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模头温度为190～195℃。
为提高功能母粒表面结构均匀程度，将步骤（2）所得颗粒在145 ℃下通风干燥2小时得干燥的颗粒后再通过步骤（3）中的筛网进行筛选。
通过-12目～+20目筛网筛选的颗粒即为用于改善ABS的耐候性的功能母粒。
分别添加有实施例1、2、3所得的功能母粒40 g的ABS树脂（对应为测试样1、测试样2、测试样3）与添加市售的抗氧剂1076的ABS树脂（对比样）经紫外线照射后进行拉伸强度试验和悬臂梁缺口冲击强度试验，其中，抗氧剂1076的添加量为40 g，为本发明中光屏蔽剂和紫外线吸收最大添加量的总和。
紫外线照射的测试标准为GB/T 16422.3-2014 塑料 实验室光源暴露试验方法，第3部分，荧光紫外灯：光源为UV-A340，先在黑标准温度60℃±3℃下辐照4小时，然后在黑标准温度50℃±3℃下无辐照冷凝暴露4小时；拉伸强度测试标准：ASTM D882；悬臂梁缺口冲击强度测试标准：GB/T 1843-2008， 试验结果如下：
表1
ABS试样 测试样1 测试样2 测试样3 对比样
拉伸强度 81 MPa 89 MPa 94 MPa 71 MPa
悬臂梁缺口冲击强度 28 KJ/m2 34 KJ/m2 36 KJ/m2 20 KJ/m2
本发明的功能母粒极大的减少ABS制品接受到的紫外线的强度，从根本上提高ABS制品的耐候性，同时颗粒状的功能母粒在ABS制品中的分散程度更加均匀，保证了ABS的品质一致性，与粉末状抗氧剂相比避免了对人身健康的损害。

Claims (7)

1.一种用于改善ABS耐候性的功能母粒，其特征在于，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂80～100份、光屏蔽剂20～30份、紫外线吸收剂5～10份、热稳定剂3～5份、抗氧化剂0.8～1.0份、偶联剂1.5～2.0份，其中所述载体树脂为ABS树脂，所述光屏蔽剂的组份的重量份比为：纳米级滑石粉﹕纳米级硅微粉=1:0.8～1，所述紫外线吸收剂的组份的重量份比为：纳米级黄芩苷﹕肉桂酸丙酯=1:10～12。
2.根据权利要求1所述的一种用于改善ABS耐候性的功能母粒，其特征在于，热稳定剂为纳米级钛白粉。
3.根据权利要求1所述的一种用于改善ABS耐候性的功能母粒，其特征在于，抗氧化剂的组份的重量份比为BHT﹕柠檬酸=1:1～1.2。
4.根据权利要求1所述的一种用于改善ABS耐候性的功能母粒，其特征在于，偶联剂为钛酸酯偶联剂。
5.一种如权利要求1至4任一所述的用于改善ABS耐候性的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将各原料组份放入混合搅拌机中在50～60 ℃下搅拌混合30～45分钟，搅拌速度300～400 r/min；
（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为150～200 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～200℃，经充分熔融复合后挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-12目～+20目的筛网过筛。
6.根据权利要求5所述的一种用于改善ABS耐候性的功能母粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、五段190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模头温度为190～195℃。
7.根据权利要求5所述的一种用于改善ABS耐候性的功能母粒的制备方法，其特征在于，在步骤（3）筛选前将步骤（2）所得颗粒在130～145 ℃下通风干燥2～4小时得干燥颗粒。
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