CN107793654A - 一种纳米增强的环保型as‑gf复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纳米增强的环保型AS‑GF复合材料，按照重量百分比由以下组分组成：AS 60~74%；GF 25~30%；纳米增强剂0.3~5.0%；助剂：0.7~5.0%。本发明具有如下技术效果：本发明通过在产品体系中引入了安全环保的纳米增强剂及其它助剂，与AS和GF协同作用，纳米增强后的AS‑GF复合材料改善了材料强度低和不易达到ROHS要求的技术问题。该材料的拉伸强度有明显的提高，韧性较好，成本低廉、环保效果好、制备工艺简单，可用于制备耐油机械零件、仪表壳（盘）、空调风扇叶片、贯流风叶等。

Description

一种纳米增强的环保型AS-GF复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米增强的环保型AS-GF复合材料及其制备方法，属于工程塑料领域。
背景技术
丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)，是一种透明的热塑性高分子化合物，具有优良的耐化学腐蚀性、耐热性和耐油性，弹性模量较高，比聚苯乙烯具有更高的冲击强度，常用于制作耐油机械零件、仪表壳(盘)、电池盒、日用商品、包装材料等。中国目前已经成为全球最大的空调生产基地。以“格力”为龙头，包括“美的”、“海尔”等品牌的空调已占据了全球空调市场的绝大多数份额。贯流风扇作为空调器的一个重要组成部分，在降噪、致冷功能方面起着很大的作用。由于AS塑料的良好性能，其已成为贯流风扇使用的主要塑料基料，应用前景十分广阔。
国内从2000年开始研发生产AS材料，但因其脆性很大，加工困难，目前国内只有少数企业生产这种材料。而随着空调生产厂家对材料性能要求的提高和对清洁节能环保越来越重视，普通AS材料难以满足要求，这就需要对AS材料进行增强改性。利用玻璃纤维(GF)对AS进行改性是常用的技术手段，但由于存在GF与AS分子间相容性不足的问题，AS-GF复合材料的强度仍然不足，需要对其力学性能进一步的改善。
近年来，使用纳米碳酸钙来改性聚合物材料成为研究的热点。如：在ABS基体中添加纳米碳酸钙复合微粒可提高塑料的冲击强度；铝酸酯或烷基羧酸盐偶联剂可以和碳酸钙发生某种物理化学作用，被牢固的键接在纳米碳酸钙表面上，改善纳米碳酸钙与PP基体之间的相容性；利用熔融共混方法制备出纳米碳酸钙-回收ABS复合材料，并采用偶联剂对纳米碳酸钙表面改性，可得到力学性能较好的纳米碳酸钙-回收ABS复合材料，且硅烷偶联剂修饰后的纳米碳酸钙粒子能均匀混合在回收ABS中。
专利“一种高韧的透明增强AS材料及其制备方法”(CN105566797A)使用了聚苯乙烯-马来酸酐共聚物作为表面活性剂对AS-GF材料进行增韧改性，材料中使用了具有高反应活性的马来酸酐，不仅对模具有一定腐蚀性，而且可能给环保造成潜在隐患。其拉伸强度在125MPa以下。
但是，至今未发现利用活性纳米碳酸钙作为增强剂对AS-GF复合材料进行改性的报道。本发明则介绍了一种为满足空调器生产厂家对贯流风扇的性能增强和环保要求而开发的新材料。该材料通过添加经过表面处理的活性纳米碳酸钙复合粒子，明显的改善了AS-GF的力学性能，且性能指标已到达国际先进水平，拉伸强度达到130MPa以上，能够取代国外进口同种材料，安全环保，具有极佳的市场前景。
发明内容
为了改善传统的AS-GF复合材料存在AS与GF相容性差、生产工艺过程浮纤严重的技术问题，本发明提供了一种旨在克服上述缺点的纳米增强剂改性的环保型AS-GF复合材料。
本发明技术方案如下：
一种纳米增强的环保型AS-GF复合材料，按照重量百分比由以下组分组成：AS 60～74％；GF 25～30％；纳米增强剂0.3～5.0％；助剂：0.7～5.0％。
所述的纳米增强剂为经过表面处理的活性纳米碳酸钙颗粒。
所述的助剂包括环保型抗氧化剂和润滑剂。
所述的环保型抗氧化剂重量百分含量为0.3～2.3％。
所述的环保型润滑剂重量百分含量为0.4～2.7％。
所述的环保纳米增强的AS-GF复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)配料：按照重量比称取原料；
2)混合：将除玻璃纤维以外的原料放入高速混料机中，混合后得到混合料；
3)熔融挤出：将称量好的混合料投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出温度在190-250℃之间，螺杆转速为300～350转/分，并在挤出机的玻璃纤维添加口添加玻璃纤维，进行共混挤出造粒。
本发明具有如下技术效果：
本发明通过在产品体系中引入了安全环保的纳米增强剂及其它助剂，与AS和GF协同作用，纳米增强后的AS-GF复合材料改善了材料强度低和不易达到ROHS要求的技术问题。该材料的拉伸强度有明显的提高，韧性较好，成本低廉、环保效果好、制备工艺简单，可用于制备耐油机械零件、仪表壳(盘)、空调风扇叶片、贯流风叶等。
具体实施方式
本发明中的环保纳米增强剂为市售的经过表面处理的活性纳米碳酸钙颗粒(购自清远市高峰粉体有限公司)。
本发明中所用的AS为市售的常用AS树脂；GF为市售的无碱玻璃纤维。
本发明中所用抗氧化剂为市售的AT10或AT168(购自CIBA公司)。
本发明中所用润滑剂为市售的PETS(购自LONZA)
实施例1制备纳米增强的环保型AS-GF复合材料
先将60kgAS树脂在100℃下烘干3小时，控制水分在0.1％以下，随后5.0kg纳米增强剂、2.3kg抗氧化剂、2.7kg润滑剂通过高速混料机混合10分钟后，从计量喂料器进入双螺杆挤出机塑化、熔融，熔融挤出温度在250℃，螺杆转速为350转/分,在玻纤加料口加入玻璃纤维，通过喂料量与主螺杆转速配合计量，加入30kg玻璃纤维，再经挤出、冷却、切粒、烘干、包装得到产品。
实施例2制备纳米增强的环保型AS-GF复合材料
先将67kg AS树脂在100℃下烘干3小时，控制水分在0.1％以下，随后2.4kg纳米增强剂、1.0kg抗氧化剂、2.1kg润滑剂通过高速混料机混合10分钟后，从计量喂料器进入双螺杆挤出机塑化、熔融，熔融挤出温度在220℃，螺杆转速为330转/分,在玻纤加料口加入玻璃纤维，通过喂料量与主螺杆转速配合计量，加入27.5kg玻璃纤维，再经挤出、冷却、切粒、烘干、包装得到产品。
实施例3制备纳米增强的环保型AS-GF复合材料
先将74kg AS树脂在100℃下烘干3小时，控制水分在0.1％以下，随后0.3kg纳米增强剂、0.3kg抗氧化剂、0.4kg润滑剂通过高速混料机混合10分钟后，从计量喂料器进入双螺杆挤出机塑化、熔融，熔融挤出温度在190℃，螺杆转速为300转/分，在玻纤加料口加入玻璃纤维，通过喂料量与主螺杆转速配合计量，加入25kg玻璃纤维，再经挤出、冷却、切粒、烘干、包装得到产品。
对实施例1-3所得的环保纳米增强AS-GF复合材料的进行性能测试，其结果如下：
表1 实施例1-3的测试结果
1)从表1数据，可以看出，纳米增强后的AS-GF复合材料的拉伸强度有明显提高。
2)从表1数据，可以看出，纳米增强后的AS-GF复合材料达到ROHS要求。
综上所述，本发明通过在产品体系中引入了安全环保的纳米增强剂及其它助剂，与AS和GF协同作用，纳米增强后的AS-GF复合材料改善了材料强度低和不易达到ROHS要求的技术问题。该材料的拉伸强度有明显的提高，韧性较好，成本低廉、环保效果好、制备工艺简单，可用于制备耐油机械零件、仪表壳(盘)、空调风扇叶片、贯流风叶等。
凡依本发明技术方案所做出的改变，所产生的功能作用未能超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种纳米增强的环保型AS-GF复合材料，其特征在于，按照重量百分比由以
下组分组成：AS 60~74%；GF 25~30%；纳米增强剂0.3~5.0%；助剂：0.7~5.0%。
2.根据权利要求1所述的纳米增强的环保型AS-GF复合材料，其特征在于，所
述的纳米增强剂为经过表面处理的活性纳米碳酸钙颗粒。
3.根据权利要求1所述的纳米增强的环保型AS-GF复合材料，其特征在于，所述的助剂包括环保型抗氧化剂和润滑剂。
4.根据权利要求3所述的纳米增强的环保型AS-GF复合材料，其特征在于，所述的环保型抗氧化剂重量百分含量为0.3~2.3%。
5.根据权利要求3所述的纳米增强的环保型AS-GF复合材料，其特征在于，所述的环保型润滑剂重量百分含量为0.4~2.7%。
6.制备如权利要求1-5任意一项所述的环保纳米增强的AS-GF复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
配料：按照重量比称取原料；
混合：将除玻璃纤维以外的原料放入高速混料机中，混合后得到混合料；
3）熔融挤出：将称量好的混合料投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出温度在190-250℃之间，螺杆转速为300~350转/分，并在挤出机的玻璃纤维添加口添加玻璃纤维，进行共混挤出造粒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101280096A (zh) * 2008-05-20 2008-10-08 上海大学 高光泽增强增韧聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米复合材料及其制备方法
CN104448597A (zh) * 2014-11-26 2015-03-25 珠海格力电器股份有限公司 一种玻纤增强as树脂的制备方法
CN105400133A (zh) * 2015-10-30 2016-03-16 江苏恒神股份有限公司 有机改性纳米粒子增强碳纤维树脂基复合材料的方法

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