CN106750740A - 一种耐低温改性塑料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐低温改性塑料的制备方法，所述耐低温改性塑料包括如下组分：聚乙烯树脂、ABS树脂、聚苯乙烯树脂组成的树脂材料共混物、复合阻燃体系、纳米氧化锡锑、抗氧剂、增韧剂、抗菌剂、防开裂剂、耐候剂。其中所述高分子混合物为丙烯酸树脂、脲醛树脂、聚己内酯经过共混处理得到。本发明得到的耐低温改性塑料在严寒情况使用，仍然具有较高的韧性、耐磨性能、以及抗冲击性能都，且阻燃性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及塑料技术领域，尤其涉及一种耐低温改性塑料的制备方法。
背景技术
塑料(Plastic)，是指以高分子量的合成树脂为主要组分，加入适当添加剂，如增塑剂、稳定剂、阻燃剂、抗菌剂、着色剂等，经加工成型的塑性(柔韧性)材料，或固化交联形成的刚性材料。随着塑料的用途越来越广泛，塑料用品的种类也越来越多。由于塑料自身所展现的诸如质量轻，优良的化学稳定性和电绝缘性及热的不良导体等性能，使塑料的应用领域和地域越来越宽泛。目前所使用的塑料制品的使用温度范围比较窄，在温差大的地区使用就受到限制。随着季节的更替，在有些地区冬天和夏天的温差比较大，夏天温度很高，塑料制品容易软化，而到冬天时塑料制品又在零下30℃左右变得很硬很脆。
聚乙烯是五大合成树脂之一，聚乙烯依聚合方法、分子量高低、链结构之不同，分高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及线性低密度聚乙烯。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100～-70℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。
改性塑料属于石油化工产业链中的中间产品，主要由五大通用塑料和五大工程塑料为塑料基质加工而成，具有阻燃、抗冲、高韧性、易加工性等特点。改性塑料是指在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工，提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的塑料制品。现有技术中的耐低温塑料有采用聚乙烯作为主要原料改性而成，但随着阻燃剂的添加，现有技术中的耐低温改性塑料的冲击韧性和热稳定性会显著下降，同时成型加工性能受到影响，特别是在成型大制件或是薄壁制件时，容易出现缺胶、分解气痕、制件脆裂等一系列的问题。
发明内容
本发明提供了一种耐低温改性塑料的制备方法，解决了现有改性塑料的上述不足，本发明得到的耐低温改性塑料在严寒情况使用，仍然具有较高的韧性、耐磨性能、以及抗冲击性能都，且阻燃性能优良。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种耐低温改性塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备树脂材料共混物
将聚乙烯树脂、ABS树脂、聚苯乙烯树脂按照质量比(8-10)：(3-6)：(1-3)均匀混合后得到混合物，添加混合物质量的2.5％-4％的相容剂，在215-230℃下熔融共混然后挤出造粒，得到树脂材料共混物；
所述ABS树脂为本体聚合法制备所得的粘均分子量为90000-130000的ABS树脂，该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的含量为7-15wt.％，丙烯腈形成的链段含量为8-25wt.％，其余为苯乙烯形成的链段，且该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的数均粒径为100-150nm；
(2)按照如下重量份配料：
(3)将上述所有配料在高速混合机充分混合20-40min，得到预混料；
将预混料经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，所述混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区200-210℃、二区210-220℃、三区220-230℃、四区220-230℃、五区210-220℃、六区200-210℃、七区190-200℃、八区220-230℃、九区220-230℃、十区200-210℃，双螺杆挤出机的长径比为30-45：1，螺杆转速为400-600r/min，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥，得到耐低温改性塑料。
优选的，所述纳米氧化锡锑使用前，按照以下工艺进行处理：将纳米氧化锡锑，置于40-50KHz的超声清洗仪中，利用无水乙醇超声30-50min；超声完毕后，用无水乙醇洗涤4-6次，70-80℃干燥至恒重。
优选的，所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯接枝马来酸酐聚合物和聚丙烯酸酯-烯丙氧基甘油酯梳形聚合物的一种。
优选的，所述耐候剂为TINUVIN 234(德国巴斯夫)，所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
优选的，其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1：(1-2):(1-4)；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、硼酸锌、八钼酸铵、氧化铝中的一种或几种的混合物；所述热稳定剂为双酚A、水滑石、复合型热稳定剂、硬脂酸盐中的一种或几种的混合物；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为(8-10)：(2-5)：(0.5-1.5)。
优选的，所述增韧剂为乳液聚合物法制备所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，该甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒径为150-200nm，且其中丁二烯形成的橡胶的含量45-75wt.％。
优选的，抗氧剂为N-异丙基-N-苯基-对苯二胺、N-环己基-N'-苯基对苯二胺、N,N-二仲丁基对苯二胺中一种或多种的混合物。
优选的，抗菌剂为氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂的任意一种或者两种以上的组合。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：(1)主料位三元混合树脂材料，其中的聚乙烯树脂具备良好的耐低温性能，通过在聚乙烯树脂中引入ABS树脂，提升了改性塑料的力学性能，通过使用特定成分的相容剂，克服了ABS树脂耐溶剂性能差的缺点，通过引入的聚苯乙烯树脂使得改性塑料的低温耐冲击冲击性能大幅提高；(2)本发明的复合阻燃体系可以保持塑料本身良好的力学性能，同时又具备良好的阻燃性能；(3)选用合适的耐候剂、增韧剂和防开裂剂，进一步提升改性塑料的韧性和耐候性，使得改性塑料适用的温度方位大大提升；(4)添加经超声处理的纳米氧化锡锑一方面可以增强塑料的耐低温性，又可以保持塑料的应有的寿命和功能；(5)通过添加抗菌剂，使改性塑料具备良好的抗菌性能。
具体实施方式
实施例一
将聚乙烯树脂、ABS树脂、聚苯乙烯树脂按照质量比8：3：1均匀混合后得到混合物，添加混合物质量的2.5％的相容剂，在215℃下熔融共混然后挤出造粒，得到树脂材料共混物。
所述ABS树脂为本体聚合法制备所得的粘均分子量为90000-130000的ABS树脂，该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的含量为7wt.％，丙烯腈形成的链段含量为8wt.％，其余为苯乙烯形成的链段，且该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的数均粒径为100-150nm。
按照如下重量份配料：
所述纳米氧化锡锑使用前，按照以下工艺进行处理：将纳米氧化锡锑，置于40KHz的超声清洗仪中，利用无水乙醇超声30min；超声完毕后，用无水乙醇洗涤4次，70℃干燥至恒重。
所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。所述耐候剂为TINUVIN 234(德国巴斯夫)，所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1：1:1；所述阻燃协效剂为三氧化二锑；所述热稳定剂为双酚A；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为8：2：0.5。
所述增韧剂为乳液聚合物法制备所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，该甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒径为150-200nm，且其中丁二烯形成的橡胶的含量45wt.％。
所述抗氧剂为N-异丙基-N-苯基-对苯二胺。所述抗菌剂为氧化锌。
将上述所有配料在高速混合机充分混合20min，得到预混料；将预混料经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，所述混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区200℃、二区210℃、三区220℃、四区220℃、五区210℃、六区200℃、七区190℃、八区220℃、九区220℃、十区200℃，双螺杆挤出机的长径比为30：1，螺杆转速为400r/min，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥，得到耐低温改性塑料。
实施例二
将聚乙烯树脂、ABS树脂、聚苯乙烯树脂按照质量比9：2：3均匀混合后得到混合物，添加混合物质量的3％的相容剂，在215-230℃下熔融共混然后挤出造粒，得到树脂材料共混物。
所述ABS树脂为本体聚合法制备所得的粘均分子量为90000-130000的ABS树脂，该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的含量为12wt.％，丙烯腈形成的链段含量为15wt.％，其余为苯乙烯形成的链段，且该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的数均粒径为100-150nm。
按照如下重量份配料：
所述纳米氧化锡锑使用前，按照以下工艺进行处理：将纳米氧化锡锑，置于45KHz的超声清洗仪中，利用无水乙醇超声40min；超声完毕后，用无水乙醇洗涤5次，75℃干燥至恒重。
所述相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐聚合物。所述耐候剂为TINUVIN 234(德国巴斯夫)，所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1：2:3；所述阻燃协效剂为五氧化二锑；所述热稳定剂为硬脂酸盐；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为9：4：1。
所述增韧剂为乳液聚合物法制备所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，该甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒径为150-200nm，且其中丁二烯形成的橡胶的含量50wt.％。
所述抗氧剂为N-环己基-N'-苯基对苯二胺。所述抗菌剂为氧化铜。
将上述所有配料在高速混合机充分混合30min，得到预混料；将预混料经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，所述混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区205℃、二区215℃、三区225℃、四区225℃、五区215℃、六区205℃、七区195℃、八区225℃、九区225℃、十区205℃，双螺杆挤出机的长径比为35：1，螺杆转速为500r/min，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥，得到耐低温改性塑料。
实施例三
将聚乙烯树脂、ABS树脂、聚苯乙烯树脂按照质量比10：6：3均匀混合后得到混合物，添加混合物质量的4％的相容剂，在230℃下熔融共混然后挤出造粒，得到树脂材料共混物。
所述ABS树脂为本体聚合法制备所得的粘均分子量为90000-130000的ABS树脂，该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的含量为15wt.％，丙烯腈形成的链段含量为25wt.％，其余为苯乙烯形成的链段，且该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的数均粒径为100-150nm。
按照如下重量份配料：
所述纳米氧化锡锑使用前，按照以下工艺进行处理：将纳米氧化锡锑，置于50KHz的超声清洗仪中，利用无水乙醇超声50min；超声完毕后，用无水乙醇洗涤6次，80℃干燥至恒重。
所述相容剂为聚丙烯酸酯-烯丙氧基甘油酯梳形聚合物。所述耐候剂为TINUVIN234(德国巴斯夫)，所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1：2:4；所述阻燃协效剂为氧化铝；所述热稳定剂为水滑石；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为10：5：1.5。
所述增韧剂为乳液聚合物法制备所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，该甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒径为150-200nm，且其中丁二烯形成的橡胶的含量75wt.％。
所述抗氧剂为N,N-二仲丁基对苯二胺。所述抗菌剂为碳酸锂。
将上述所有配料在高速混合机充分混合40min，得到预混料；将预混料经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，所述混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区210℃、二区220℃、三区230℃、四区230℃、五区220℃、六区210℃、七区200℃、八区230℃、九区230℃、十区210℃，双螺杆挤出机的长径比为45：1，螺杆转速为600r/min，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥，得到耐低温改性塑料。
经测试，本发明各实例中的耐低温改性塑料用注塑机制成样条(样条尺寸为50mm*120mm*5.5mm)测试，测试数据如下表后的各技术指标如下：
由上表可知，本发明得到的产品力学性能好，阻燃性优越，在低温下依然具备较好的韧性和耐性。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，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实施方式，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 (8)
1.一种耐低温改性塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备树脂材料共混物
将聚乙烯树脂、ABS树脂、聚苯乙烯树脂按照质量比（8-10）：（3-6）：（1-3）均匀混合后得到混合物，添加混合物质量的2.5%-4%的相容剂，在215-230℃下熔融共混然后挤出造粒，得到树脂材料共混物；
所述ABS树脂为本体聚合法制备所得的粘均分子量为90000-130000的ABS树脂，该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的含量为7-15wt.％，丙烯腈形成的链段含量为8-25wt.％，其余为苯乙烯形成的链段，且该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的数均粒径为100-150nm；
（2）按照如下重量份配料：
上述树脂材料共混物 83-91份
复合阻燃体系 7.5-9份
纳米氧化锡锑 0.2-0.5份
抗氧剂 0.5-1.5份
增韧剂 1.5-3份
抗菌剂 0.5-0.8份
防开裂剂 2.5-4份
耐候剂 0.2-0.5份；
（3）将上述所有配料在高速混合机充分混合20-40min，得到预混料；
将预混料经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，所述混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区200-210℃、二区210-220℃、三区220-230℃、四区220-230℃、五区210-220℃、六区200-210℃、七区190-200℃、八区220-230℃、九区220-230℃、十区200-210℃，双螺杆挤出机的长径比为30-45：1，螺杆转速为400-600r/min，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥，得到耐低温改性塑料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化锡锑使用前，按照以下工艺进行处理：将纳米氧化锡锑，置于40-50KHz的超声清洗仪中，利用无水乙醇超声30-50min；超声完毕后，用无水乙醇洗涤4-6次，70-80℃干燥至恒重。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯接枝马来酸酐聚合物和聚丙烯酸酯-烯丙氧基甘油酯梳形聚合物的一种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述耐候剂为TINUVIN 234(德国巴斯夫)，所述防开裂剂为氢化的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中所述复合阻燃体系包括：阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂，所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯混合而成，三者质量比为1：（1-2）:（1-4）；所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、硼酸锌、八钼酸铵、氧化铝中的一种或几种的混合物；所述热稳定剂为双酚A、水滑石、复合型热稳定剂、硬脂酸盐中的一种或几种的混合物；其中所述阻燃剂、阻燃助剂和热稳定剂的质量比为（8-10）：（2-5）：（0.5-1.5）。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增韧剂为乳液聚合物法制备所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，该甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒径为150-200nm，且其中丁二烯形成的橡胶的含量45-75wt.％。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，抗氧剂为N-异丙基-N-苯基-对苯二胺、N-环己基-N'-苯基对苯二胺、N,N-二仲丁基对苯二胺中一种或多种的混合物。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，抗菌剂为氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂的任意一种或者两种以上的组合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of invention: A preparation method of low temperature resistant modified plastics Effective date of registration: 20200930 Granted publication date: 20190319 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Dongguan branch Pledgor: GUANGDONG GUOLI SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020980006664 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 523000 No. 1, Nange West Road, Daojiao Town, Dongguan City, Guangdong Province Patentee after: GUANGDONG GUOLI SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 523170 No. 8, road 5, daluosha entrepreneurship Park, Daojiao Town, Dongguan City, Guangdong Province Patentee before: GUANGDONG GUOLI SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20221201 Granted publication date: 20190319 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Dongguan branch Pledgor: GUANGDONG GUOLI SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2020980006664 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 523000 No. 1, Nange West Road, Daojiao Town, Dongguan City, Guangdong Province Patentee after: Guangdong Quanwei Technology Co.,Ltd. Address before: 523000 No. 1, Nange West Road, Daojiao Town, Dongguan City, Guangdong Province Patentee before: GUANGDONG GUOLI SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230724 Address after: 523000 No. 1, Nange West Road, Daojiao Town, Dongguan City, Guangdong Province Patentee after: Dongguan National Polymer Materials Co.,Ltd. Address before: 523000 No. 1, Nange West Road, Daojiao Town, Dongguan City, Guangdong Province Patentee before: Guangdong Quanwei Technology Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |