CN107141733A - 一种abs增强改性pbt组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种ABS增强改性PBT组合物，包括：40‑70重量份PBT，10‑20重量份ABS，10‑30重量份玻璃纤维，1‑10重量份聚(苯乙烯)/聚(丁二烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)的三嵌段共聚物，0.1‑1重量份抗氧剂，0.5‑2重量份偶联剂，和1‑2重量份润滑剂，利用该组合物制备的产品具有高光泽，并且具有提高的抗冲击强度以及拉伸强度等。本发明同时还公开了上述组合物的制备方法。

Description

一种ABS增强改性PBT组合物
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增强改性PBT组合物及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇脂(PBT)是由对苯二甲酸和丁二醇通过缩聚反应聚合而成的结晶性材料。PBT作为广泛应用的工程塑料，具有综合稳定的力学性能、耐水解性好，吸湿性低，耐化学品、溶剂、耐候性佳；结晶速度快，流动性好，成型性优良，介电强度高，电气性能佳；磨擦系数低，耐磨耗；弯曲蠕变性好；容易制成玻纤增强和阻燃产品，后加工容易。但是PBT树脂的结晶稳定性较差，导致制品尺寸不稳定，而且它对缺口比较敏感，使得PBT材料的缺口冲击强度较低，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂具有较高的冲击强度，耐热性和尺寸稳定性，综合性能优良，易于加工，由于其具有的种种优点，被广泛应用于工业零配件，电子电器产品的外壳和传动件，办公设备，以及其它领域。
将PBT和ABS树脂进行合金化，能充分利用PBT的结晶性和ABS的非结晶性特征，使材料具有优良的成型性、尺寸稳定性和耐药品性，特别是能够将PBT的缺口冲击强度大大提高。
利用玻纤增强PBT，在性能上提高了PBT的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、压缩强度、耐磨性、降低吸水性、蠕变、热变形温度和成型收缩率。玻纤增强PBT的不足之处是制件容易产生翘曲影响其外观。
经过玻璃纤维增强的PBT/ABS合金具有更加优异的刚性、硬度和力学性能，成为一种综合性能优异的新型工程塑料，可以广泛用于汽车，家电等应用领域。
现实中仍存在对玻璃纤维增强的PBT/ABS合金制品的外观、抗冲击性能、拉伸性能等进一步的提高的需求。
发明内容
本发明的目的在于一种ABS增强改性PBT组合物及其制备方法，利用该组合物制备的产品具有高光泽，并且具有提高的抗冲击强度以及拉伸强度等。
本发明的技术方案如下：
一种ABS增强改性PBT组合物，包括：40-70重量份PBT，10-20重量份ABS，10-30重量份玻璃纤维，1-10重量份聚(苯乙烯)/聚(丁二烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)的三嵌段共聚物，0.1-1重量份抗氧剂，0.5-2重量份偶联剂，和1-2重量份润滑剂，所述的聚对苯二甲酸丁二酯PBT相对密度为1.3-1.60g/cm3，熔点为220-230℃，熔体粘度为0.6-0.8，可采用巴斯夫、宝理、南亚等公司产品；
所述的ABS树脂通过以下方法制得：
按照连续本体聚合法和/或溶液聚合法用包括三个反应器的串联聚合装置，将苯乙烯单体和丙烯腈单体，橡胶状聚合物丁二烯/苯乙烯共聚物，以及叔十二烷硫醇和1，1-双(叔丁过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷的第一物料送入第一反应器，以便在橡胶状聚合物未转相为分散相的条件下进行单体的聚合；
第二步，向第二反应器中输入第一反应器中连续取出的聚合溶液，并添加苯乙烯单体和丙烯腈单体，橡胶状聚合物丁二烯/苯乙烯共聚物，以及叔十二烷硫醇和1，1-双(叔丁过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷的第二物料，进行聚合，此时，橡胶状聚合物转相为分散相，形成橡胶状聚合物颗粒；
第三步，从第二反应器中连续取出聚合溶液，送入第三反应器，在第三反应器中进行聚合，进一步提高固含量，接着将聚合溶液经挥发性成分去除步骤和挤出步骤进行造粒，得到ABS树脂。
其中，第二步所加入的物料与第一步所用物料之比在50-150％(重量)范围内。该ABS树脂种，橡胶相含量为12-20wt％，橡胶颗粒平均粒径为0.45-0.60微米，熔体流速(MFI)为1.2-2.0g/10min，在具有高抗冲性能的同时，具有高光泽度。
玻璃纤维采用高强度玻璃纤维，具体实例为来自OwensCorning的具有910或995尺寸的S-玻璃纤维、来自Nittobo的T-玻璃纤维、来自3B的HiPertex、来自Vetrotex的R-玻璃纤维以及来自AGY的S-1和S-2-玻璃纤维。玻璃纤维可以以短纤维的形式，优选以0.2mm至20mm长的短切玻璃的形式，或者以连续细丝纤维的形式；其用量优选为15-20份。
聚(苯乙烯)/聚(丁二烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)的三嵌段共聚物，采用阿科玛公司制得的商品名为Nanostrength 123、250、012、E20、E40的产品。
抗氧剂为抗氧剂1010与168以1:1重量比形成的混合物。
偶联剂为硅烷偶联剂，例如KH550，KH560。
润滑剂为硬脂酸钙与乙撑双硬脂酰胺以1:3-3:1的重量比形成的混合物；
同时提供上述的ABS增强改性PBT组合物的制备方法，包括步骤：
a：按重量配比称取PBT和ABS，混合均匀，混合前先将PBT在120-150℃下烘2-5小时，控制水份含量小于0.05％；
b：按重量配比称取偶联剂和玻璃纤维，混合均匀；
c：按重量配比称取聚(苯乙烯)/聚(丁二烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)的三嵌段共聚物、润滑剂和抗氧剂，混合均匀，再将其与a步骤混合好的物质一起加入到高速混合机中继续混合直至均匀；
d：将c步骤混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加硅烷偶联剂表面改性的玻璃纤维，经熔融挤出，造粒，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；
工艺参数如下：双螺杆挤出机一区215-240℃、二区215-240℃、三区215-240℃、四区215-240℃、五区215-240℃、六区215-240℃、七区215-240℃、八区215-240℃；螺杆转数控制在300-350rpm；停留时间2～10min。
本发明在ABS树脂制备中，利用三个串联的反应器聚合装置来连续本体聚合法和/或溶液聚合法制备时，通过在第一反应器中使得丁二烯/苯乙烯不大量地转相为分散相的条件下进行聚合之后，再在第二反应器中输入第一反应器的产物，并在加入包含聚合反应所用的苯乙烯、丙烯腈、橡胶状聚合物、惰性有机溶剂等聚合物料的同时或之后，将橡胶状聚合物转相为分散相，之后再在第三反应器中进行进一步的聚合，提高固含量，可以制得抗冲击性和表面光泽度大大改善的ABS树脂。
本发明中，通过采用上述特定方法制备的具有特定结构的ABS树脂来与PBT混合，使得产品在具有高抗冲击性能的同时，具有高的表面光泽度，同时采用聚(苯乙烯)/聚(丁二烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)的三嵌段共聚物这一相容剂，有效地增加了ABS树脂来与PBT树脂之间的相容性，使得组合物形态结构更加稳定，提高了组合物的抗冲击性能、表面光泽度等。而利用硅烷偶联剂处理后的玻璃纤维，来进行增强，有效提高了组合物制品的拉伸性能。现有产品中，玻璃纤维增强的PBT/ABS合金制品的外观一般不太光滑平整，光泽度低，本发明首先利用具有特定结构的ABS树脂，使得产品在具有高抗冲击性能的同时，具有高的表面光泽度，并进一步使用硬脂酸钙与乙撑双硬脂酰胺以1:3-3:1的重量比形成的混合物作为润滑剂，使得组合物制品具有光滑平整，高光泽的外观。
利用本发明组合物制备的制品，可广泛用于汽车、家电、电动工具、电子电气零件等领域，例如制备连接器、插座、仪表零件、汽车门把手、保险杠、灯罩、阀门、齿轮箱、空气格栅、接线板、变压器、汽车门窗手柄、烟灰缸、开关、电吹风机零件、真空吸尘器。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
ABS树脂制造例
采用如下方法制备：
使用3个完全混合型反应器串联连接的串联聚合设备来制备ABS树脂。第一阶段由第一反应器构成，第二阶段由第二反应器和第三反应器构成。
用柱塞泵将包含65.7重量份苯乙烯、21.4重量份丙烯腈、10.3重量份橡胶状聚合物、0.12重量份叔十二烷硫醇和0.028重量份1，1-双(叔丁过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷的第一物料以7.0公斤/小时的速率连续送入第一反应器中，单体在其中聚合。在此情况下，应调节聚合温度使第一反应器出口的固体含量(即聚合溶液中橡胶状聚合物和苯乙烯/丙烯腈共聚物的量)相对于聚合溶液的重量为22.1％(重量)。此时，聚合温度为83℃。此外，作为橡胶状聚合物，使用了苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物，其5％(重量)苯乙烯溶液于25℃的粘度为11cP(商品名NIPOL：NS 310S，Nippon Zeon Co.，Ltd制造)。在第一反应器中，未形成任何橡胶状聚合物颗粒。
从第一反应器中连续取出聚合溶液，然后连续送入第二反应器。接着用柱塞泵将包27重量份苯乙烯、9.3重量份丙烯腈、6.7重量份橡胶状聚合物、68.7重量份乙苯、0.16重量份叔十二烷硫醇和0.03重量份1，1-双(叔丁过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷的第二聚合物料以3.0公斤/小时的速率连续送入第二反应器。此处，第一反应器和第二反应器中的橡胶状聚合物量之比(Y/X)为0.65。而第一反应器与第二反应器中的有机溶剂加入量之比(S/T)为0.0。在第二反应器中，单体的聚合连续进行，并调节聚合温度使得第二反应器出口处固体含量相对于聚合溶液的量为37％(重量)。这时，聚合温度为100℃。在第二反应器中，橡胶状聚合物转相为分散相，形成橡胶状聚合物颗粒。从第二反应器中连续取出聚合溶液，送入第三反应器，在第三反应器中进行聚合使得在第三反应器出口处固体含量可达50％(重量)。接着将聚合溶液经挥发性成分去除步骤和挤出步骤进行造粒。
利用电子显微镜按超薄切片法将树脂照相，测得橡胶颗粒平均粒径为0.50微米，将所得树脂于90℃干燥3小时，然后于240℃的模塑温度和40℃的模温下注塑以制备试样，并测量Izod冲击强度的试样和表面光泽度。
Izod冲击强度：按JIS K-6871测量。表面光泽度：它是按照JIS Z-8741测定的。
Izod冲击强度：27.1kg·cm/cm，表面光泽度：95.5％。
实施例
ABS增强改性PBT粒子通过以下方法制备：
a：按重量配比称取PBT和ABS，混合均匀，混合前先将PBT在150℃下烘2小时，控制水份含量小于0.05％；
b：按重量配比称取偶联剂和玻璃纤维，混合均匀；
c：按重量配比称取聚(苯乙烯)/聚(丁二烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)的三嵌段共聚物、润滑剂和抗氧剂，混合均匀，再将其与a步骤混合好的物质一起加入到高速混合机中继续混合直至均匀，高速混合机转速为800转/分，混合时间为2-3分钟；
d：将c步骤混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加硅烷偶联剂表面改性的玻璃纤维，经熔融挤出，造粒，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；
工艺参数如下：双螺杆挤出机一区220℃、二区230℃、三区235℃、四区235℃、五区240℃、六区235℃、七区230℃、八区230℃；螺杆转数控制在300rpm；停留时间6min。
聚对苯二甲酸丁二酯采用巴斯夫公司产品，Ultradur B6550；ABS树脂1：采用上述ABS树脂制造例中产品ABS树脂2：台湾奇美，PA-747R；玻璃纤维采用高强度玻璃纤维来自AGY的S-1玻璃纤维；聚(苯乙烯)/聚(丁二烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)的三嵌段共聚物，采用阿科玛公司制得的商品名为Nanostrength 123的产品；聚(甲基丙烯酸甲酯)/聚(丙烯酸丁酯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)的三嵌段共聚物为阿科玛)公司的Nanostrength M52N产品；抗氧剂为抗氧剂1010与168以1:1重量比形成的混合物；偶联剂为硅烷偶联剂，KH550；润滑剂为硬脂酸钙与乙撑双硬脂酰胺以1:1的重量比形成的混合物。
实施例1-5以及比较例1-5各组分重量用量以及产品性能见表1。
性能测试：
拉伸性能测试按ISO 527-2进行，试样尺寸为150*10*4，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO 178进行，试样尺寸为80*10*4，拉伸速度为2mm/min，跨距为64mm，简支梁冲击强度按ISO 179进行，试样尺寸为55*6*4，缺口深度为试样厚度的三分之一。表面光泽度：它是按照JIS Z-8741测定的。
表1
由表1中所示的测试结果可知，采用特定结构的ABS树脂增强的的PBT组合物制备的产品具有良好的抗冲击性能、拉伸性能以及高的表面光泽度，而不使用、使用较少或使用其他种类的ABS树脂增强的PBT组合物制备的产品，其抗冲击性能较低，表面光泽度也降低；同时在上述组合物中，如果不使用上述特定的相容剂聚(苯乙烯)/聚(丁二烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)的三嵌段共聚物或使用其他种类的相容剂，其制品抗冲性能和表面光泽度降低，同时，如果不使用润滑剂，其表面光泽度同样也降低。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种ABS增强改性PBT组合物，其特征在于，包括如下组分：40-70重量份PBT，10-20重量份ABS，10-30重量份玻璃纤维，1-10重量份聚(苯乙烯)/聚(丁二烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)的三嵌段共聚物，0.1-1重量份抗氧剂，0.5-2重量份偶联剂，和1-2重量份润滑剂；其中，抗氧剂为抗氧剂1010与168以1:1重量比形成的混合物，润滑剂为硬脂酸钙与乙撑双硬脂酰胺以1:3-3:1的重量比形成的混合物。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的聚对苯二甲酸丁二酯PBT相对密度为1.3-1.60g/cm3。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的ABS树脂通过以下方法制得：
按照连续本体聚合法和/或溶液聚合法用包括三个反应器的串联聚合装置，将苯乙烯单体和丙烯腈单体，橡胶状聚合物丁二烯/苯乙烯共聚物，以及叔十二烷硫醇和1，1-双(叔丁过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷的第一物料送入第一反应器，以便在橡胶状聚合物未转相为分散相的条件下进行单体的聚合；第二步，向第二反应器中输入第一反应器中连续取出的聚合溶液，并添加苯乙烯单体和丙烯腈单体，橡胶状聚合物丁二烯/苯乙烯共聚物，以及叔十二烷硫醇和1，1-双(叔丁过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷的第二物料，进行聚合，此时，橡胶状聚合物转相为分散相，形成橡胶状聚合物颗粒；第三步，从第二反应器中连续取出聚合溶液，送入第三反应器，在第三反应器中进行聚合，进一步提高固含量，接着将聚合溶液经挥发性成分去除步骤和挤出步骤进行造粒，得到ABS树脂；
其中，第二步所加入的物料与第一步所用物料之比在50-150％(重量)范围内。该ABS树脂种，橡胶相含量为12-20wt％，橡胶颗粒平均粒径为0.45-0.60微米，熔体流速(MFI)为1.2-2.0g/10min，在具有高抗冲性能的同时，具有高光泽度。
4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于：玻璃纤维采用高强度玻璃纤维，具体实例为来自OwensCorning的具有910或995尺寸的S-玻璃纤维、来自Nittobo的T-玻璃纤维、来自3B的HiPertex、来自Vetrotex的R-玻璃纤维以及来自AGY的S-1和S-2-玻璃纤维。玻璃纤维可以以短纤维的形式，优选以0.2mm至20mm长的短切玻璃的形式，或者以连续细丝纤维的形式；其用量优选为15-20份。
5.如权利要求1所述的组合物，其特征在于：偶联剂为硅烷偶联剂，例如KH550，KH560。
6.如权利要求1所述的ABS增强改性PBT组合物的制备方法，包括步骤：
a：按重量配比称取PBT和ABS，混合均匀，混合前先将PBT在120-150℃下烘2-5小时，控制水份含量小于0.05％；
b：按重量配比称取偶联剂和玻璃纤维，混合均匀；
c：按重量配比称取聚(苯乙烯)/聚(丁二烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)的三嵌段共聚物、润滑剂和抗氧剂，混合均匀，再将其与a步骤混合好的物质一起加入到高速混合机中继续混合直至均匀；
d：将c步骤混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加硅烷偶联剂表面改性的玻璃纤维，经熔融挤出，造粒，充分塑化、熔融、复合、再经挤出、拉条、冷却、切粒、烘干和包装；
工艺参数如下：双螺杆挤出机一区215-240℃、二区215-240℃、三区215-240℃、四区215-240℃、五区215-240℃、六区215-240℃、七区215-240℃、八区215-240℃；螺杆转数控制在300-350rpm；停留时间2～10min。
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