CN108070197A - 改性高岭土-abs耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法 - Google Patents

改性高岭土-abs耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性高岭土‑ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，包括以下步骤：将改性高岭土15‑25份、ABS树脂35‑50份、改性PC3‑8份、纳米碳化物5‑10份、玻璃纤维4‑9份、石墨粉2‑5份、马来酸酐接枝PP0.5‑1份、引发剂1.2‑2.5份、抗氧剂1.1‑1.8份、润滑剂0.8‑1.2份、偶联剂0.6‑0.9份干燥混合搅拌均匀，得到混合物，将混合物投入到双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、造粒得到改性高岭土‑ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料。本发明的复合材料机械性能优良，具有较好的耐腐蚀、防爆裂性能，极大地增强了ABS复合材料的实用性。

Description

改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法
【技术领域】
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法。
【背景技术】
ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。ABS通常为浅黄色或乳白色的粒料非结晶性树脂。塑料ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PB，PAN，PS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。在实际使用中，ABS塑料不耐硫酸腐蚀，遇硫酸就粉碎性破裂。
专利文献“一种ABS复合材料及其制备方法(申请号：201410521887.9)”公开了一种ABS复合材料及其制备方法，包括ABS树脂：10-20份；环氧树脂：5-10份；玻璃纤维：5-10份；碳纤维：3-5份：流动改性剂：2-5份；相容剂：3-5份；增韧剂：1-3份；抗氧化剂：0.1-1份；填料：3-15份，通过熔融、挤出、造粒等步骤制得。该方法可以提高复合材料的机械性能，然而强度仍较低，且耐腐蚀性能不佳。
随着ABS材料应用领域的的不断扩大，普通ABS材料难以满足生产需求，ABS复合材料由于其各项优良的性能，正越来越受到市场的普遍欢迎。优良的ABS复合材料填料可以极大的增强材料的机械性能，防腐性能，以及抗老化性能等等。因此，开发新的ABS复合材料很有必要。
【发明内容】
本发明提供的一种改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，以解决如何提高ABS复合材料耐腐蚀、防爆裂性能的问题。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术工艺：
一种改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将改性高岭土15-25份、ABS树脂35-50份、改性PC3-8份、纳米碳化物5-10份、玻璃纤维4-9份、石墨粉2-5份、马来酸酐接枝PP0.5-1份、引发剂1.2-2.5份、抗氧剂1.1-1.8份、润滑剂0.8-1.2份、偶联剂0.6-0.9份干燥混合，在转速为1200r/min的搅拌机内搅拌均匀，得到混合物；
S2：将步骤S1制得的混合物投入到双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、造粒得到改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料。
进一步地，步骤S1中所述改性高岭土由质子酸改性得到。
进一步地，步骤S1中所述改性PC由PC、PET、PBT制得，其组成比例为2.5-3:0.3-0.7:0.2-0.7。
进一步地，步骤S1中所述纳米碳化物包括纳米碳化硅、纳米碳化钛、纳米碳化钨，其混合比例为1.5:0.9:0.65。
进一步地，步骤S1中所述引发剂为过氧化二异丙苯。
进一步地，步骤S1中所述抗氧剂包括二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉中的一种或几种。
进一步地，步骤S1中所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种。
进一步地，步骤S1中所述偶联剂为单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂。
进一步地，步骤S2中所述双螺杆挤出机熔融挤出过程包括六个温度区：一区温度180-220℃，二区和三区温度均为200-230℃，四区和五区温度190-220℃，六区温度200-230℃。
进一步地，步骤S2中所述双螺杆挤出机机头温度230-260℃，压力13-18Mpa，螺杆转速260-300r/min。
本发明的技术效果：
改性高岭土是高级复合材料的理想填料，具有极强的增韧、增强、增塑等功效，有利于提高复合材料的韧性、强度、硬度以及塑性等性能。
改性PC改性的目的是为了增韧，改良成型加工性能，减少残余变形，增加阻燃性等，PC-PET-PBT构成的改性PC材料可有效改善耐药品性，耐溶剂料性等，可达到经济性和性能之间的平衡。
纳米碳化物作为一种新型材料，在诸多领域具有重要的应用前景，纳米级金属碳化物具有高熔点、高硬度、高抗腐蚀性，在复合材料中添加一定剂量的纳米级金属碳化物，可以极大地提高复合材料的性能。
本发明的改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料其强度、硬度、韧性、抗冲击、热变形、等机械性能优良，可有效防止爆裂，具有较好的耐酸腐蚀性，极大地增强了ABS复合材料的实用性。
【具体实施方式】
为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将改性高岭土15-25份、ABS树脂35-50份、改性PC3-8份、纳米碳化物5-10份、玻璃纤维4-9份、石墨粉2-5份、马来酸酐接枝PP0.5-1份、引发剂1.2-2.5份、抗氧剂1.1-1.8份、润滑剂0.8-1.2份、偶联剂0.6-0.9份干燥混合，在转速为1200r/min的搅拌机内搅拌均匀，得到混合物，所述改性高岭土由质子酸改性得到；所述改性PC由PC、PET、PBT制得，其组成比例为2.5-3:0.3-0.7:0.2-0.7；所述纳米碳化物包括纳米碳化硅、纳米碳化钛、纳米碳化钨，其混合比例为1.5:0.9:0.65；所述引发剂为过氧化二异丙苯；所述抗氧剂包括二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉中的一种或几种；所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种；所述偶联剂为单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂；
S2：将步骤S1制得的混合物投入到双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、造粒得到改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料，其中所述双螺杆挤出机熔融挤出过程包括六个温度区：一区温度180-220℃，二区和三区温度均为200-230℃，四区和五区温度190-220℃，六区温度200-230℃，机头温度230-260℃，压力13-18Mpa，螺杆转速260-300r/min。
实施例1
一种改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将改性高岭土15份、ABS树脂35份、PC2.5份、PET0.3份、PBT0.2份、纳米碳化硅1.5份、纳米碳化钛0.9份、纳米碳化钨0.65份、玻璃纤维4份、石墨粉2份、马来酸酐接枝PP0.5份、过氧化二异丙苯1.2份、二苯胺0.9份、对苯二胺0.5份、二氢喹啉0.8份、硬脂酸0.3、硬脂酸丁酯0.3份、油酰胺0.6份、乙撑双硬脂酰胺0.4份、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂0.6份干燥混合，在转速为1200r/min的搅拌机内搅拌均匀，得到混合物；
S2：将步骤S1制得的混合物投入到双螺杆挤出机中，控制一区温度180℃，二区和三区温度均为200℃，四区和五区温度190℃，六区温度200℃，机头温度230℃，压力13Mpa，螺杆转速260r/min，经熔融、挤出、造粒得到改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料。
实施例2
一种改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将改性高岭土20份、ABS树脂45份、PC2.8份、PET0.6份、PBT0.6份、纳米碳化硅3份、纳米碳化钛1.8份、纳米碳化钨1.3份、玻璃纤维6份、石墨粉3份、马来酸酐接枝PP0.8份、过氧化二异丙苯2份、二苯胺0.9份、二氢喹啉1份、硬脂酸1份、乙撑双硬脂酰胺0.8份、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂0.7份干燥混合，在转速为1200r/min的搅拌机内搅拌均匀，得到混合物；
S2：将步骤S1制得的混合物投入到双螺杆挤出机中，控制一区温度200℃，二区和三区温度均为220℃，四区和五区温度200℃，六区温度220℃，机头温度240℃，压力16Mpa，螺杆转速280r/min，经熔融、挤出、造粒得到改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料。
实施例3
一种改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将改性高岭土25份、ABS树脂50份、PC6份、PET1.4份、PBT1.4份、纳米碳化硅4.5份、纳米碳化钛2.7份、纳米碳化钨1.95份、玻璃纤维9份、石墨粉5份、马来酸酐接枝PP1份、过氧化二异丙苯2.5份、二氢喹啉1.8份、油酰胺1份、乙撑双硬脂酰胺1.2份、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂0.9份干燥混合，在转速为1200r/min的搅拌机内搅拌均匀，得到混合物；
S2：将步骤S1制得的混合物投入到双螺杆挤出机中，控制一区温度220℃，二区和三区温度均为230℃，四区和五区温度220℃，六区温度230℃，机头温度260℃，压力18Mpa，螺杆转速300r/min，经熔融、挤出、造粒得到改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料。
实施例4
一种改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将改性高岭土22份、ABS树脂42份、PC6份、PET1.4份、PBT1.4份、纳米碳化硅4.5份、纳米碳化钛2.7份、纳米碳化钨1.95份、玻璃纤维9份、石墨粉4份、马来酸酐接枝PP1份、过氧化二异丙苯2.5份、二苯胺0.9份、对苯二胺1.2份、二氢喹啉1.8份、硬脂酸1份、硬脂酸丁酯0.8份、油酰胺1.1份、乙撑双硬脂酰胺1.2份、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂0.7份干燥混合，在转速为1200r/min的搅拌机内搅拌均匀，得到混合物；
S2：将步骤S1制得的混合物投入到双螺杆挤出机中，控制一区温度190℃，二区和三区温度均为215℃，四区和五区温度220℃，六区温度230℃，机头温度245℃，压力17Mpa，螺杆转速300r/min，经熔融、挤出、造粒得到改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料。
对比例1
按照实施例4的制备方法制备ABS复合材料，但原料中缺少改性高岭土、改性PC、纳米碳化物。
对比例2
按照实施例4的制备方法制备ABS复合材料，但原料中缺少改性高岭土。
对比例3
按照实施例4的制备方法制备ABS复合材料，但原料中缺少改性PC。
对比例4
按照实施例4的制备方法制备ABS复合材料，但原料中缺少纳米碳化物。
采用专利文献“一种ABS复合材料及其制备方法(申请号：201410521887.9)”
实施例1、2、3、4的方法制备ABS复合材料，以此作为对比例5、6、7、8。
将上述制得的对比例ABS复合材料进行实验验证，按照国家标准GB13525/T-92测试机械性能，按照国家标准GB1634测试热稳定性能，按照国家标准GB 25147-2010-T测试金属腐蚀率，并同本发明的实施例1、2、3、4作对比，结果如下表所示。
实验项目 拉伸强度/Mpa 热变形温度/℃ 腐蚀率/mm/a
实施例1 97 139 0.003
实施例2 93 142 0.002
实施例3 96 140 0.003
实施例4 98 143 0.002
对比例1 60 93 0.009
对比例2 87 129 0.005
对比例3 89 131 0.0055
对比例4 91 133 0.007
对比例5 58 91 0.0095
对比例6 52 92 0.011
对比例7 53 89 0.010
对比例8 56 90 0.010
由实施例1、2、3、4可见，实施例4作为最优选；由对比例1-3可知，在制备原料中添加改性高岭土和添加改性PC可以大幅度提高ABS复合材料的拉伸强度，提高热变温度，纳米碳化物则可以较好的增强ABS复合材料的耐腐蚀性，这主要得益于改性高岭土、改性PC、纳米碳化物等作为复合材料理想填料所具备的优良性能所决定。
由实施例4与对比例1-4的拉伸强度、热变形温度，可知改性高岭土、改性PC、纳米碳化物的同时添加起到了协同作用，这是因为：高岭土经改性后可作为高级复合材料的理想填料，在同ABS树脂复配、制取的过程中组织排列更加致密，相容互补，具有极强的增韧、增强、增塑，可使复合材料的韧性、强度、硬度大大提高；同时，改性PC与复合料的相容性使其在分布上宏观均匀而微观分离，形成了较强的界面作用，硬化得到加强，而纳米碳化物的的高比表面积、高表面活性及细化晶粒过程中弥散硬化且结构不变，具有硬化度高、耐磨的特点，基于上述原因，改性高岭土、改性PC、纳米碳化物的协同作用有效提高了ABS复合材料的拉伸强度、热变形温度。
由实施例1、2、3、4与对比例5、6、7、8可知，相较于现有技术，本发明的方法制备的ABS复合材料的拉伸强度、热变形温度和抗腐蚀率均有了明显的提高，实用性得到增强，表明本发明的制备方法优于现有技术。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将改性高岭土15-25份、ABS树脂35-50份、改性PC3-8份、纳米碳化物5-10份、玻璃纤维4-9份、石墨粉2-5份、马来酸酐接枝PP0.5-1份、引发剂1.2-2.5份、抗氧剂1.1-1.8份、润滑剂0.8-1.2份、偶联剂0.6-0.9份干燥混合，在转速为1200r/min的搅拌机内搅拌均匀，得到混合物；
S2：将步骤S1制得的混合物投入到双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、造粒得到改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料。
2.根据权利要求1所述的改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述改性高岭土由质子酸改性得到。
3.根据权利要求1所述的改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述改性PC由PC、PET、PBT制得，其组成比例为2.5-3:0.3-0.7:0.2-0.7。
4.根据权利要求1所述的改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述纳米碳化物包括纳米碳化硅、纳米碳化钛、纳米碳化钨，其混合比例为1.5:0.9:0.65。
5.根据权利要求1所述的改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述引发剂为过氧化二异丙苯。
6.根据权利要求1所述的改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述抗氧剂包括二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述偶联剂为单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂。
9.根据权利要求1所述的改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述双螺杆挤出机熔融挤出过程包括六个温度区：一区温度180-220℃，二区和三区温度均为200-230℃，四区和五区温度190-220℃，六区温度200-230℃。
10.根据权利要求1所述的改性高岭土-ABS耐腐蚀、防爆裂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述双螺杆挤出机机头温度230-260℃，压力13-18Mpa，螺杆转速260-300r/min。
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