CN107446301B - 适于超声焊接的耐热abs树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,所述耐热ABS树脂包括以下重量份的各组分:ABS树脂40~90份、ABS高胶粉2~18份、线型苯乙烯‑丙烯腈共聚物0~30份、高支化苯乙烯‑丙烯腈共聚物3~20份,耐热剂5~20份、其它助剂0.5~5份。本发明通过高支化SAN以及小粒径ABS高胶粉的引入,使得耐热ABS具有更高界面粘结和刚性,大幅提升了耐热ABS的超声焊接强度,同时也在一定程度上改善了耐热ABS的力学性能,因而可以应用在汽车、家电等耐热及焊接强度要求较高的结构件中,具有广泛的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域,具体涉及一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法。
背景技术
目前,塑料有多种焊接方式,包括热板焊接、激光焊接以及超声波焊接等方式,其中超声焊接具有焊接速度快、精度高、易于自动化控制以及焊接面牢固而美观等优点而广泛应用于汽车、器具和电子电器等行业中。虽然ABS由于其本身的分子结构和相态构成使得其相比其它高分子材料较易进行超声焊接,但是随着ABS耐热等级的提高,其超声焊接强度明显降低。针对耐热和焊接强度同时要求较高部件,如汽车安全带卡扣部位的ABS,其在超声焊接后通常需要7~15MPa甚至更高的焊接强度,而常规的耐热ABS材料超声焊接强度通常在3~6MPa附近,因此高耐热ABS材料的超声焊接强度亟待提升。
在ABS选用的耐热剂种类及其含量一定的情况下,其超声焊接强度一方面取决于ABS材料本身强度,而为了保证耐热ABS的冲击强度,通常使用大粒径的丁二烯橡胶,使得ABS的刚性偏低,不利于超声焊接;另一方面,耐热ABS组分中的苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)通常为直链型苯乙烯-丙烯腈共聚物,其超声焊接界面的熔融粘结较差,从而导致ABS材料的超声焊接强度不够高。另外,随着ABS耐热水平的提升,ABS材料的整体加工性也随之降低。
本发明针对现有耐热ABS的不足,通过高支化SAN以及小粒径ABS高胶粉的引入,使得耐热ABS具有更高界面粘结和刚性,大幅提升了耐热ABS的超声焊接强度,同时也在一定程度上改善了耐热ABS的力学性能。
发明内容
本发明的目的在于在保证ABS的耐热性基础上,提供一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
本发明提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂,包括以下重量份的各组分:
ABS树脂:40~90份;
ABS高胶粉:2~18份;
线型苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN-1):0~30份;
高支化苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN-2):3~20份;
耐热剂:5~20份;
其他助剂:0.5~5份。
优选地,所述的ABS树脂的重均分子量为90000~180000;所述的ABS树脂中丁二烯橡胶的平均粒径为0.4~3μm,丁二烯含量为11~25wt%,丙烯腈含量为25~42wt%。当橡胶的平均粒径小于0.4μm时,橡胶的增韧效率明显降低,当橡胶粒径大于3μm时,材料的刚性明显下降。
优选地,所述的ABS高胶粉中的丁二烯含量为30~60wt%,丙烯腈含量为16~45wt%;所述制备ABS高胶粉的原料丁二烯橡胶的平均粒径为90~400nm。所述ABS高胶粉的含量过高,会导致材料的耐热明显降低,材料的成本也会明显提升。
优选地,所述的线型苯乙烯-丙烯腈共聚物重均分子量为70000~300000,其中的丙烯腈含量为17~38wt%。所述线型苯乙烯-丙烯腈共聚物在体系中的含量过高,会导致材料的抗冲击性能降低。
优选地,所述的高支化苯乙烯-丙烯腈共聚物为支化结构,重均分子量为100000~320000,支化度为(每1000个碳原子上含有的平均支链数)15~90,丙烯腈含量为15~40wt%,熔融指数(220℃,10kg)为0.5~15g/10min。所述高支化苯乙烯-丙烯腈共聚物在体系中的含量过高,会导致材料的抗冲击性能和熔体流动性明显降低。
优选地,所述的高支化苯乙烯-丙烯腈共聚物和ABS高胶粉在体系中的总份数为10~25份,制得的耐热ABS树脂的物性和超声焊接性能最佳。
优选地,所述的耐热剂为N—苯基马来酰亚胺及其共聚物或α—甲基苯乙烯及其共聚物中的一种或多种。
优选地,所述其它助剂包括抗氧剂、润滑剂、热稳定剂、脱模剂、紫外光吸收剂、阻燃剂中的一种或几种。
本发明还提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂的制备方法,其制备方法包括如下步骤:
A、按照前述的重量份数称取各组分;
B、将步骤A中称取的各组分在高速混合机中混合5~25min后得到混合物;
C、将步骤B得到的混合物从双螺杆挤出机的主喂料进入,经过熔融挤出、冷却、干燥、切粒即得所述耐热ABS树脂。
优选地,步骤C中,所述的双螺杆挤出机为同向旋转的双螺杆挤出机,螺杆的长径比为25~40,螺杆机筒设有真空抽排装置以及温控装置。
优选地,所述的双螺杆挤出机的进料段温度为180~210℃、塑化段温度为210~240℃、均化段温度为220~250℃;螺杆转速为200~700rpm。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
本发明针对提高耐热ABS的超声焊接强度,使用了高支化SAN,在保证材料耐热的同时,提高了材料的超声焊接强度,同时高支化SAN的存在也在一定程度上改善了耐热ABS的力学性能;另一方面,复配使用小粒径的橡胶,不仅提高了耐热ABS的刚性,同时也进一步提升了材料的超声焊接强度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为一种适于超声焊接的耐热ABS树脂经注塑机成型的超声焊接样条。
具体实施方式
下面结合具体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,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例及对比例中采用的原料为:
ABS树脂为高桥石化产品,其中橡胶平均粒径为1.5μm,丁二烯含量为15wt%,丙烯腈含量为25wt%,重均分子量为140000;ABS高胶粉,产自韩国锦湖石油化学株式会社,丁二烯含量为55wt%,丙烯腈含量为15wt%,丁二烯橡胶的平均粒径为180nm;线型苯乙烯-丙烯腈共聚物SAN-1:选自韩国锦湖石油化学株式会社,其重均分子量为130000,丙烯腈含量为28wt%;高支化苯乙烯-丙烯腈共聚物SAN-2:来源于南通日之升高分子新材料科技有限公司,重均分子量为140000,支化度(每1000个碳原子上含有的平均支链数)为48,丙烯腈含量为28wt%,熔融指数(220℃,10kg)为1.2g/10min;耐热剂选用N-苯基马来酰亚胺与马来酸酐以及苯乙烯的三元共聚物(NPMI);助剂包括抗氧剂B900(汽巴精化)、光稳定剂TinuvinsUVP(Ciba)、润滑剂硬脂酸钡,各助剂重量配比为1:1:1。
将实施例1~8和对比例1~4制备的ABS树脂经过80℃干燥5h后,按照ASTM标准,在同一注塑条件下注塑成标准物性样条及超声焊接样条(参见图1),测试各个树脂组合物的物理性能及超声焊接强度,其中超声焊接设备选用迅能20kHz超声焊接仪,具体的测试标准和条件见表1。
表1
实施例1
本实施例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,具体步骤如下:
(1)按照表2中的重量比称取各组分;
(2)将称取的各组分在高速混合机中混合5~25min后得到混合物;
将上述混合好的混合物从双螺杆挤出机的主喂料进入,经过熔融挤出、冷却、干燥、切粒得到样品;其中,所述的双螺杆挤出机为同向旋转的双螺杆挤出机,螺杆的长径比为25~40,螺杆机筒设有真空抽排装置以及温控装置;双螺杆挤出机的进料段温度为180~210℃、塑化段温度为210~240℃、均化段温度为220~250℃,螺杆转速为200~700rpm。
实施例2
本实施例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,原料重量比例见表2,制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,原料重量比例见表2,制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,原料重量比例见表2,制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,原料重量比例见表2,制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,原料重量比例见表2,制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,原料重量比例见表2,制备方法同实施例1。
实施例8
本实施例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,原料重量比例见表2,制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,原料重量比例见表2,制备方法同实施例1。
对比例2
本对比例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,原料重量比例见表2,制备方法同实施例1。
对比例3
本对比例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,原料重量比例见表2,制备方法同实施例1。
对比例4
本对比例提供了一种适于超声焊接的耐热ABS树脂及其制备方法,所述原料组分及重量比例与实施例4基本相同,不同之处仅在于:本对比例采用的支化苯乙烯-丙烯腈共聚物的支化度约为5。
表2
实施例1~8及对比例1~4的ABS树脂的物性及超声焊接测试结果见下表3。
表3
焊接表观标注:◎优良,〇较好,△一般,×较差
由表3中实施例1~8及对比例1~4测试结果表明,通过高支化SAN及小粒径橡胶粉的引入,显著提高了耐热ABS超声焊接强度,同时也在一定程度上提升了材料的力学性能。
本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出,以上实施例仅用于说明本发明,而并不用于限制本发明的保护范围。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,这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种适于超声焊接的耐热ABS树脂,其特征在于,由以下重量份的各组分组成:
ABS树脂:40~90份;
ABS高胶粉:2~18份;
线型苯乙烯-丙烯腈共聚物:0~30份;
高支化苯乙烯-丙烯腈共聚物:3~20份;
耐热剂:5~20份;
其他助剂:0.5~5份;
所述的ABS树脂中丁二烯橡胶的平均粒径为0.4~3μm;
所述的高支化苯乙烯-丙烯腈共聚物的支化度即每1000个碳原子上含有的平均支链数为15~90。
2.根据权利要求1所述的适于超声焊接的耐热ABS树脂,其特征在于,所述的ABS树脂的重均分子量为90000~180000;所述的ABS树脂中丁二烯含量为11~25wt%,丙烯腈含量为25~42wt%。
3.根据权利要求1所述的适于超声焊接的耐热ABS树脂,其特征在于,所述的ABS高胶粉中的丁二烯含量为30~60wt%,丙烯腈含量为16~45wt%;制备所述ABS高胶粉的原料丁二烯橡胶的平均粒径为90~400nm。
4.根据权利要求1所述的适于超声焊接的耐热ABS树脂,其特征在于,所述的线型苯乙烯-丙烯腈共聚物重均分子量为70000~300000,其中的丙烯腈含量为17~38wt%。
5.根据权利要求1所述的适于超声焊接的耐热ABS树脂,其特征在于,所述的高支化苯乙烯-丙烯腈共聚物的重均分子量为100000~320000,丙烯腈含量为15~40wt%,220℃,10kg下的熔融指数为0.5~15g/10min。
6.根据权利要求1所述的适于超声焊接的耐热ABS树脂,其特征在于,所述的耐热剂为N—苯基马来酰亚胺的共聚物或α—甲基苯乙烯的共聚物中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的适于超声焊接的耐热ABS树脂,其特征在于,所述其它助剂包括抗氧剂、润滑剂、热稳定剂、脱模剂、紫外光吸收剂、阻燃剂中的一种或几种。
8.一种根据权利要求1所述的适于超声焊接的耐热ABS树脂的制备方法,其特征在于,其制备方法包括如下步骤:
A、按照权利要求1所述的重量份数称取各组分;
B、将步骤A中称取的各组分在高速混合机中混合5~25min后得到混合物;
C、将步骤B得到的混合物从双螺杆挤出机的主喂料进入,经过熔融挤出、冷却、干燥、切粒即得所述耐热ABS树脂。
9.根据权利要求8所述的适于超声焊接的耐热ABS树脂的制备方法,其特征在于,步骤C中,所述的双螺杆挤出机为同向旋转的双螺杆挤出机,螺杆的长径比为25~40,螺杆机筒设有真空抽排装置以及温控装置。
10.根据权利要求8或9所述的适于超声焊接的耐热ABS树脂的制备方法,其特征在于,所述的双螺杆挤出机的进料段温度为180~210℃、塑化段温度为210~240℃、均化段温度为220~250℃;螺杆转速为200~700rpm。
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