CN107312289A - 一种适合超声波焊接的abs改性树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适合超声波焊接的ABS改性树脂及其制备方法；所述ABS改性树脂通过以下步骤制成：按重量份数称取云母粉0.1～10份，PMMA5～10份，送入密炼机进行充分混匀，得到聚甲基丙烯酸甲酯包覆云母粉的微胶囊混合物；将所得微胶囊混合物，与按重量份称取的ABS 50～80份，抗氧剂0.1～1份，相容剂0.3～0.6份混合；将所得的混合物送入双螺杆挤出机，熔融，挤出，造粒，即得ABS改性树脂。与现有技术相比，本发明具有与PMMA高超声波焊接强度，焊接无碎屑，材料表观无析出等不良现象的优点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料加工领域，尤其是涉及一种适合超声波焊接的ABS改性树脂及其制备方法。
背景技术
塑料焊接越来越成为连接两种材料的便捷方式，特别是超声波焊接，无需添加焊接剂，焊接周期短，焊接环境干净等优点得到大众的追捧。
ABS树脂是具有卓越综合性能的树脂，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、加工性等都较优。广泛应用在建筑、交通运输、通讯器材、汽车制造、仪器仪表、电器设备中。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有透明性，常用作灯罩等透光性部件，而作为与PMMA接触的基体材料ABS树脂，需通过焊接来达到两种材料的结合。
目前报道的ABS树脂大都用增强材料来提高焊接强度，但实际上ABS树脂与PMMA树脂相容性不良，即使提高ABS树脂的刚性，改善超声波能量的传递，还是不能更进一步提高这两种异相材料的焊接强度。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适合超声波焊接的ABS改性树脂及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明涉及一种适合超声波焊接的ABS改性树脂，所述ABS改性树脂包括以下重量份数的各组分：PMMA包覆云母粉的微胶囊混合物5.1～20份，ABS 50～80份，抗氧剂0.1～1份，相容剂0.3～0.6份；所述微胶囊混合物由云母粉0.1～10份，PMMA 5～10份混匀而得。
优选的，所述云母粉中含40wt％-60wt％的SiO2、27wt％-40wt％的Al2O3；所述云母粉的重均分子量为8100～30000，玻璃化转变温度为15～115℃，粒径为40～360μm。
优选的，所述ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物，重均分子量为50000～340000；所述ABS中丙烯腈段含量40～65wt％，苯乙烯段含量在20～30wt％，丁二烯段含量在15～20wt％。
优选的，所述抗氧剂为位阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中一种或几种。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂626中的一种或几种。
优选的，所述相容剂为接枝丙烯酸酯类相容剂，包括环状酸酐接枝甲基丙烯酸、线性羧酸接枝丙烯酸酯型、环氧接枝丙烯酸酯型中的一种或几种。
优选的，所述相容剂为粒径50～810μm的环状酸酐接枝甲基丙烯酸型相容剂。
优选的，所述PMMA树脂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯的一种或几种。
优选的，所述PMMA树脂的粒径为40～610μm，玻璃化转变温度为105～120℃。
本发明还涉及一种本发明的适合超声波焊接的ABS改性树脂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1、按重量份数称取云母粉0.1～10份，PMMA 5～10份，送入密炼机进行充分混匀，得到PMMA包覆云母粉的微胶囊混合物；
S2、将所述微胶囊混合物与ABS 50～80份，抗氧剂0.1～1份，相容剂0.3～0.6份混合；
S3、将步骤S2所得的混合物送入双螺杆挤出机，熔融，挤出，造粒，即得所述ABS改性树脂。
本发明的作用机理为：
通过降低ABS树脂中聚丁二烯组份，和PMMA包覆云母粉所得的微胶囊加入ABS树脂中，有效提高ABS树脂的刚性，有力传播超声波能量。通过接枝丙烯酸基团的相容剂增强PMMA包覆云母粉微胶囊与基体ABS树脂的相容性。当焊接温度达到两种材料的熔点时，改性后的ABS树脂因为具有丙烯酸酯类官能团，可以与透明PMMA达到分子链段级别的相容，大幅增强了两者之间的焊接强度及表面状态。
与现有技术相比，本发明所提供的该种ABS改性树脂，利用低胶含量的基体树脂，及云母粉加入，提高超声波能量的传递效率；并且，PMMA的包覆及丙烯酸酯类相容剂加入，使ABS改性树脂与PMMA相容性改善，具有与PMMA高超声波焊接强度，焊接无碎屑，材料表观无析出等不良现象的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例及对比例中选用的云母粉，含量在45％的SiO2，Al2O3含量在28％左右，重均分子量在28000；PMMA树脂为丙烯酸酯类共聚树脂；ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，本体法制备；其中ABS-1的重均分子量为200000左右，其中丙烯腈段含量55wt％，苯乙烯段含量在25wt％，丁二烯段含量在20wt％；其中ABS-2的重均分子量为200000左右，其中丙烯腈段含量45wt％，苯乙烯段含量在25wt％，丁二烯段含量在30wt％；抗氧剂为市售1010，相容剂1为日本东亚化学GP500，相容剂2为环氧改性PS接枝PMMA相容剂，相容剂3为环状酸酐接枝丙烯酸酯型相容剂，相容剂4为PP改性PS相容剂。
实施例1
一种适合超声波焊接的ABS改性树脂及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份数称取云母粉5份，PMMA树脂8份，送入密炼机进行充分混匀，得到PMMA包覆云母粉的微胶囊混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物，与按重量份称取ABS-150份，抗氧剂0.5份，相容剂10.5份，混合；
(3)将所得的混合物送入双螺杆挤出机，在200～230℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，压力为3MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(4)挤出机螺杆直径为50mm，长径比为45。
实施例2
一种适合超声波焊接的ABS改性树脂及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份数称取云母粉10份，PMMA树脂10份，送入密炼机进行充分混匀，得到PMMA包覆云母粉的微胶囊混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物，与按重量份称取ABS-180份，抗氧剂1份，相容剂10.6份，混合；
(3)将所得的混合物送入双螺杆挤出机，在200～230℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，压力为3MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(4)挤出机螺杆直径为50mm，长径比为45。
实施例3
一种适合超声波焊接的ABS改性树脂及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份数称取云母粉0.1份，PMMA树脂5份，送入密炼机进行充分混匀，得到PMMA包覆云母粉的微胶囊混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物，与按重量份称取ABS-160份，抗氧剂0.1份，相容剂20.3份，混合；
(3)将所得的混合物送入双螺杆挤出机，在200～230℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，压力为3MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(4)挤出机螺杆直径为50mm，长径比为45。
实施例4
一种适合超声波焊接的ABS改性树脂及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份数称取云母粉8份，PMMA树脂10份，送入密炼机进行充分混匀，得到PMMA包覆云母粉的微胶囊混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物，与按重量份称取ABS-1 75份，抗氧剂0.8份，相容剂30.6份，混合；
(3)将所得的混合物送入双螺杆挤出机，在200～230℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，压力为3MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(4)挤出机螺杆直径为50mm，长径比为45。
对比倒1
一种适合超声波焊接的ABS改性树脂及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份数称取云母粉5份，与按重量份称取ABS-1 50份，抗氧剂0.5份，相容剂1 0.5份，混合；
(2)将所得的混合物送入双螺杆挤出机，在200～230℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，压力为3MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为50mm，长径比为45。
对比例2
一种适合超声波焊接的ABS改性树脂及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份数称取云母粉5份，PMMA树脂8份，ABS-1 50份，抗氧剂0.5份，相容剂10.5份，混合；
(3)将所得的混合物送入双螺杆挤出机，在200～230℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，压力为3MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(4)挤出机螺杆直径为50mm，长径比为45。
对比例3
一种适合超声波焊接的ABS改性树脂及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份数称取云母粉5份，PMMA树脂8份，送入密炼机进行充分混匀，得到PMMA包覆云母粉的微胶囊混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物，与按重量份称取ABS-2 50份，抗氧剂0.5份，相容剂10.5份，混合；
(3)将所得的混合物送入双螺杆挤出机，在200～230℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，压力为3MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(4)挤出机螺杆直径为50mm，长径比为45。
对比例4
一种适合超声波焊接的ABS改性树脂及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份数称取云母粉5份，PMMA树脂8份，送入密炼机进行充分混匀，得到PMMA包覆云母粉的微胶囊混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物，与按重量份称取ABS-1 50份，抗氧剂0.5份，相容剂40.5份，混合；
(3)将所得的混合物送入双螺杆挤出机，在200～230℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为450rpm，压力为3MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(4)挤出机螺杆直径为50mm，长径比为45。
将上述各对比例及实施例注塑成100mm*50mm*4mm的样条，以聚碳酸酯合金为焊点，与透明的PMMA板焊接口放置在一起，用超声波仪器焊接。振幅是25KHZ，焊接时间0.3s，保压时间0.5s。用拉力试验机的夹具一端夹住PMMA样条，一端夹住聚碳酸酯合金，通过测定焊缝断裂时的拉伸强度来评价焊接的强度，焊接拉拔力为拉断焊接样条时的最大力。
表1
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种适合超声波焊接的ABS改性树脂，其特征在于，所述ABS改性树脂包括以下重量份数的各组分：PMMA包覆云母粉的微胶囊混合物5.1～20份，ABS 50～80份，抗氧剂0.1～1份，相容剂0.3～0.6份；所述微胶囊混合物由云母粉0.1～10份，PMMA 5～10份混匀而得。
2.根据权利要求1所述的适合超声波焊接的ABS改性树脂，其特征在于，所述云母粉中含40wt％-60wt％的SiO2、27wt％-40wt％的Al2O3；所述云母粉的重均分子量为8100～30000，玻璃化转变温度为15～115℃，粒径为40～360μm。
3.根据权利要求1所述的适合超声波焊接的ABS改性树脂，其特征在于，所述ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物，重均分子量为50000～340000；所述ABS中丙烯晴段含量40～65wt％，苯乙烯段含量在20～30wt％，丁二烯段含量在15～20wt％。
4.根据权利要求1所述的适合超声波焊接的ABS改性树脂，其特征在于，所述抗氧剂为位阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中一种或几种。
5.根据权利要求4所述的适合超声波焊接的ABS改性树脂，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂626中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的适合超声波焊接的ABS改性树脂，其特征在于，所述相容剂为接枝丙烯酸酯类相容剂；包括环状酸酐接枝甲基丙烯酸、线性羧酸接枝丙烯酸酯型、环氧接枝丙烯酸酯型中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的适合超声波焊接的ABS改性树脂，其特征在于，所述相容剂为粒径50～810μm的环状酸酐接枝甲基丙烯酸型相容剂。
8.根据权利要求1所述的适合超声波焊接的PMMA树脂，其特征在于，所述PMMA树脂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯的一种或几种。
9.根据权利要求8所述的适合超声波焊接的ABS改性树脂，其特征在于，所述PMMA树脂的粒径为40～610μm，玻璃化转变温度为105～120℃。
10.一种如权利要求1～9中任一项所述的适合超声波焊接的ABS改性树脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1、按重量份数称取云母粉0.1～10份，PMMA 5～10份，送入密炼机进行充分混匀，得到PMMA包覆云母粉的微胶囊混合物；
S2、将所述微胶囊混合物与ABS 50～80份，抗氧剂0.1～1份，相容剂0.3～0.6份混合；
S3、将步骤S2所得的混合物送入双螺杆挤出机，熔融，挤出，造粒，即得所述ABS改性树脂。
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