CN107141697A - Abs/tpu合金材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abs/tpu合金材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种ABS/TPU合金材料及其制备方法与应用。该ABS/TPU合金材料包括如下质量百分含量的成分：ABS 50～75％；TPU 24.8～49.9％；抗氧剂0.1～0.2％。该制备方法包括如下步骤：按照上述ABS/TPU合金材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料；将所述ABS和所述TPU进行干燥处理后与所述抗氧剂混合处理，得混合物料；将所述混合物料投入双螺杆挤出机中，经混炼挤出造粒。该ABS/TPU合金材料具有均衡的强度、优异的耐磨性和低温弯折性、耐溶剂性和高流动性，总体综合性能达到最佳，可广泛应用于人造指甲、医疗器材，以及电脑按键等领域。

Description

ABS/TPU合金材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种ABS/TPU合金材料及其制备方法与应用。
背景技术
ABS(Acrylonitrile butadiene Styrene copolymers)即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料结构。ABS可以在-25℃～60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀，而且可与多种树脂配混成共混物，现在主要用于合金，塑料。但现有ABS材料同时具有耐溶剂性差、低介电强度，以及低拉伸率的缺点。
TPU(Thermoplastic polyurethanes)即热塑性聚氨酯弹性体橡胶，是一种线性嵌段共聚物，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、低温弯折性和印刷性。
随着美甲行业的发展，指甲贴片的应用也得到发展，特别是表演舞台，应用更普遍，但现有ABS指甲贴片易折白、折断，且具有硬度高、不柔软的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种ABS/TPU合金材料及其制备方法与应用，旨在解决现有ABS综合性能差、应用受限的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供一种ABS/TPU合金材料，以所述ABS/TPU合金材料的总质量为100％计，所述ABS/TPU合金材料包括如下质量百分含量的成分：
ABS 50～75％；
TPU 24.8～49.9％；
抗氧剂 0.1～0.2％。
本发明另一方面提供一种ABS/TPU合金材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
按照上述ABS/TPU合金材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料；
将所述ABS和所述TPU进行干燥处理后与所述抗氧剂混合处理，得混合物料；
将所述混合物料投入双螺杆挤出机中，经混炼挤出造粒。
最后，本发明另一方面提供一种上述ABS/TPU合金材料或者由上述ABS/TPU合金材料的制备方法制备的ABS/TPU合金材料在指甲贴片和电脑键盘制备中的应用。
本发明提供的ABS/TPU合金材料，TPU与ABS有良好的相容性，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、低温弯折性，TPU可以同时改善ABS的韧性和流动性，可显著提高ABS树脂的耐磨性和低温弯折性；ABS/TPU合金材料内的各成分和含量之间通过协同作用，最终使ABS/TPU合金材料具有均衡的强度，优异的耐磨性、低温弯折性、耐溶剂性和高流动性，总体综合性能达到最佳，可广泛应用于人造指甲、医疗器材，以及电脑按键等领域。
本发明提供的ABS/TPU合金材料的制备方法，ABS和TPU在混合前先干燥；然后将混合物料送入双螺杆挤出机中混炼、挤出、拉条、冷却、切粒；其一次性完成，工艺简单、操作方便、适合于工业化生产。最终制得的ABS/TPU合金材料具有均衡的强度，、优异的耐磨性、低温弯折性、耐溶剂性和高流动性，总体综合性能达到最佳。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供了一种ABS/TPU合金材料，以该ABS/TPU合金材料的总质量为100％计，ABS/TPU合金材料包括如下质量百分含量的成分：
ABS 50～75％；
TPU 24.8～49.9％；
抗氧剂 0.1～0.2％。
上述ABS/TPU合金材料内的各成分和含量之间通过协同作用，最终使ABS/TPU合金材料具有均衡的强度，优异的耐磨性、低温弯折性、耐溶剂性和高流动性，总体综合性能达到最佳，可广泛应用于人造指甲、医疗器材，以及电脑按键等领域。
具体地，本发明实施例的ABS/TPU合金材料中，ABS含量为50-75％，具体可为50％、55％、60％、70％、75％；在该范围内的ABS，可显著提高ABS/TPU合金材料的强度和耐磨性。优选地，ABS为透明级ABS，ABS可分为通用级别、电镀级别、耐热级别、阻燃级别、透明级别、抗静电级别等等，优选透明级ABS，特别是高透明的ABS，即可保持ABS既有性能，又可提高ABS/TPU合金材料的应用范围，本实施例中优选韩国LG TR530F。
具体地，本发明实施例的ABS/TPU合金材料中，TPU含量为24.8～49.9％，具体可为24.8％、29.8％、39.8％、49.9％；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，与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。在该含量范围内的TPU，可显著提高ABS/TPU合金的上述性能。优选地，该TPU的A型邵氏硬度按ASTM D2240-2005标准测试为70A～95A。在该硬度条件下，ABS/TPU合金的强度、耐磨性达到最佳，本实施例中优选吉美瑞聚醚型TPU M85。
具体地，本发明实施例的ABS/TPU合金材料中，抗氧剂含量为0.1～0.2％，具体可为0.1％、0.2％；在该范围内的抗氧剂，可显著提高ABS/TPU合金材料的抗氧化性能，进一步提高使用寿命。优选地，该抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种，抗氧剂1010即为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂168即为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。该优选的抗氧剂，使ABS/TPU合金材料的使用寿命达到最佳，本实施例中选用巴斯夫1010和168。
另一方面，本发明实施例提供了一种ABS/TPU合金材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：
S01：按照上述ABS/TPU合金材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料；
S02：将上述ABS和TPU进行干燥处理后与抗氧剂混合处理，得混合物料；
S03：将上述混合物料投入双螺杆挤出机中，经混炼挤出造粒。
该ABS/TPU合金材料的制备方法中，ABS和TPU在混合前先干燥；然后将混合物料送入双螺杆挤出机中混炼、挤出、拉条、冷却、切粒；其一次完成，工艺简单、操作方便、适合于工业化生产。最终制得的ABS/TPU合金材料具有均衡的强度，优异的耐磨性、低温弯折性、耐溶剂性和高流动性，总体综合综合性达到最佳。
优选地，上述步骤S02中，干燥处理的条件为：温度85℃～100℃，时间2h～4h。在该条件下，ABS和TPU达到最有效的干燥，更有利于后续ABS/TPU合金材料的混炼挤出。
优选地，上述步骤S02中，混合处理的条件为：转速200rpm～1500rpm，时间2min～10min。在该条件下，使干燥后的ABS和TPU与抗氧剂能更有效的充分混合，更有利于后续ABS/TPU合金材料的制备。
优选地，上述步骤S03中，双螺杆挤出机的工艺参数为：长径比为25～40，螺杆转速为200rpm～800rpm，各段螺杆温度为160℃～230℃。该条件下制得的ABS/TPU合金材料基本满足其具有的综合性能。
进一步优选地，双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度180℃，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℃。在该条件下，ABS/TPU合金材料的综合性能达到最佳。
最后，本发明实施例还提供一种上述ABS/TPU合金材料或者上述ABS/TPU合金材料的制备方法制备的ABS/TPU合金材料在指甲贴片和电脑键盘制备中的应用。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种ABS/TPU合金材料，其配方见表1中的实施例1。该ABS/TPU合金材料的制备方法包括如下步骤：
S11：按照表1中实施例1的ABS/TPU合金材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料。
S12：将上述ABS和TPU先进行干燥处理(温度85℃～100℃，时间2h～4h)，再与抗氧剂混合处理(转速200rpm～1500rpm，时间2min～10min)，得混合物料。
S13：将上述混合物料投入双螺杆挤出机中，经混炼挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺参数为：长径比为25～40，螺杆转速为200rpm～800rpm，一区温度180℃，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℃。
实施例2
一种ABS/TPU合金材料，其配方见表1中的实施例2。该ABS/TPU合金材料的制备方法包括如下步骤：
S21：按照表1中实施例2的ABS/TPU合金材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料。
S22：将上述ABS和TPU先进行干燥处理(温度85℃～100℃，时间2h～4h)，再与抗氧剂混合处理(转速200rpm～1500rpm，时间2min～10min)，得混合物料。
S23：将上述混合物料投入双螺杆挤出机中，经混炼挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺参数为：长径比为25～40，螺杆转速为200rpm～800rpm，一区温度180℃，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℃。
实施例3
一种ABS/TPU合金材料，其配方见表1中的实施例3。该ABS/TPU合金材料的制备方法包括如下步骤：
S31：按照表1中实施例3的ABS/TPU合金材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料。
S32：将上述ABS和TPU先进行干燥处理(温度85℃～100℃，时间2h～4h)，再与抗氧剂混合处理(转速200rpm～1500rpm，时间2min～10min)，得混合物料。
S33：将上述混合物料投入双螺杆挤出机中，经混炼挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺参数为：长径比为25～40，螺杆转速为200rpm～800rpm，一区温度180℃，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℃。
实施例4
一种ABS/TPU合金材料，其配方见表1中的实施例4。该ABS/TPU合金材料的制备方法包括如下步骤：
S41：按照表1中实施例4的ABS/TPU合金材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料。
S42：将上述ABS和TPU先进行干燥处理(温度85℃～100℃，时间2h～4h)，再与抗氧剂混合处理(转速200rpm～1500rpm，时间2min～10min)，得混合物料。
S43：将上述混合物料投入双螺杆挤出机中，经混炼挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺参数为：长径比为25～40，螺杆转速为200rpm～800rpm，一区温度180℃，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℃。
表1
性能测试
将实施例1～4所制得的ABS/TPU合金材料和对比例(即ABS合金材料配方为含100％的ABS)按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，并按表2所示的测试项目进行试样的性能测试，性能测试结果见表2。
表2
由表2结果可知，通过ABS和TPU共混挤出制备的ABS/TPU合金材料，相对未添加的TPU的ABS合金材料的伸长率和撕裂强度显著增加，耐刮性能和抗折痕现象良好(做为指甲材料，抗折痕和柔软度是重中之重)，总体性能显著优于现有技术。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种ABS/TPU合金材料，其特征在于，以所述ABS/TPU合金材料的总质量为100％计，所述ABS/TPU合金材料包括如下质量百分含量的成分：
ABS 50～75％；
TPU 24.8～49.9％；
抗氧剂 0.1～0.2％。
2.如权利要求1所述的ABS/TPU合金材料，其特征在于，所述ABS为透明级ABS。
3.如权利要求1所述的ABS/TPU合金材料，其特征在于，所述TPU的A型邵氏硬度按ASTMD2240-2005标准测试为70A～95A。
4.如权利要求1所述的ABS/TPU合金材料，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种。
5.一种ABS/TPU合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照权利要求1-4任一所述的ABS/TPU合金材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料；
将所述ABS和所述TPU进行干燥处理后与所述抗氧剂混合处理，得混合物料；
将所述混合物料投入双螺杆挤出机中，经混炼挤出造粒。
6.如权利要求5所述的ABS/TPU合金材料的制备方法，其特征在于，所述干燥处理的条件为：温度85℃～100℃，时间2h～4h。
7.如权利要求5所述的ABS/TPU合金材料的制备方法，其特征在于，所述混合处理的条件为：转速200rpm～1500rpm，时间2min～10min。
8.如权利要求5所述的ABS/TPU合金材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的工艺参数为：长径比为25～40，螺杆转速为200rpm～800rpm，各段螺杆温度为160℃～230℃。
9.如权利要求8所述的ABS/TPU合金材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度180℃，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.根据权利要求1-4任一所述的ABS/TPU合金材料或者由权利要求5-9任一所述的ABS/TPU合金材料的制备方法制备的ABS/TPU合金材料在指甲贴片和电脑键盘制备中的应用。
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