CN108530820A - Abs树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种ABS树脂复合材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域，上述ABS树脂复合材料主要由ABS树脂、植物纤维、聚氧化乙烯、聚硅氧烷、热稳定剂和紫外光吸收剂组成。本发明中植物纤维可以显著提高本发明复合材料的耐磨擦、抗静电效果和力学性能，同时不含有机挥发物；聚氧化乙烯与植物纤维上的木质素和ABS树脂形成氢键网络构建，从而使得植物纤维在ABS基体中更好的分散；热稳定剂和紫外光吸收剂可以有效降低温度对本发明复合材料的影响。本发明ABS树脂复合材料不但具有较好的力学性能，同时还具有耐磨擦、抗静电和低有机挥发物的优点，可以充分满足复合树脂材料不断扩展的应用领域和日益严格的环保要求。

Description

ABS树脂复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及一种ABS树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，ABS树脂已广泛应用于机械、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。在汽车工业领域，ABS树脂可用于车内和车外部外壳，方向盘、导油管及把手和按钮等小部件，车外部包括前散热器护栅和灯罩等。

近年来，随着科技的进步，ABS树脂的应用领域也在不断的扩展，市场上不断出现各种各样的具备不同功能的复合ABS树脂产品。例如碳纤维改性ABS复合材料在汽车侧板上已成功应用，其中利用碳纤维作为增强剂，添加少量碳纤维的复合材料可取得优异的力学性能。汽车使用天然纤维改性的复合材料在燃油效率上有更优异的表现。但常规的天然纤维增强ABS材料，主要是通过加入马来酸酐等相容剂，成品往往含有大量的甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醇和十四碳烷等对环境有害的有机挥发物。随着环保要求的日益严格，这类材料很难通过有机挥发物测试，严重限制了ABS的复合材料的推广和应用。

因此，研究开发出一种基于ABS树脂的复合材料，该复合材料不但具有较好的相容性和力学性能，同时还具有耐磨擦、抗静电和低有机挥发物的优点，以满足ABS树脂不断扩展的应用领域和日益严格的环保要求，变得十分必要和迫切。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种ABS树脂复合材料，所述复合材料不但具有较好的相容性和力学性能，同时还具有耐磨擦、抗静电和低有机挥发物的优点，可以充分满足ABS树脂不断扩展的应用领域和日益严格的环保要求。

本发明的第二目的在于提供一种ABS树脂复合材料的制备方法，该制备方法具有工艺简单、操作方便、制备能耗少以及制备过程中环境友好的优点。

本发明提供的一种ABS树脂复合材料，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂50～85份、植物纤维10～30份、聚氧化乙烯1～5份、聚硅氧烷5～12份、热稳定剂0.4～0.6份和紫外光吸收剂0.4～0.6份。

进一步的，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂60～80份、植物纤维12～28份、聚氧化乙烯2～4份、聚硅氧烷6～10份、热稳定剂0.4～0.6份和紫外光吸收剂0.4～0.55份。

更进一步的，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂65～75份、植物纤维15～25份、聚氧化乙烯2～3份、聚硅氧烷7～9份、热稳定剂0.45～0.5份和紫外光吸收剂0.4～0.5份。

优选的，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂70份、植物纤维20份、聚氧化乙烯3份、聚硅氧烷8份、热稳定剂0.5份和紫外光吸收剂0.5份。

进一步的，所述植物纤维为黄麻纤维、剑麻纤维、苎麻纤维或落麻纤维的一种或几种的混合。

进一步的，所述聚氧化乙烯为分子量为400～500万的聚氧化乙烯。

进一步的，所述聚硅氧烷的粘度为10000～50000cps。

进一步的，所述热稳定剂为抗氧剂-264、抗氧剂-1010、抗氧剂-1076、亚磷酸三苯酯或亚磷酸三壬基苯酯中的一种。

进一步的，所述紫外光吸收剂为二苯甲酮类、苯并三唑类或哌啶类紫外吸收剂中的一种。

本发明提供的一种ABS树脂复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

首先将ABS树脂和植物纤维在80～90℃的温度下分别干燥6～10小时，随后将干燥后的ABS树脂和植物纤维与其他组分混合均匀，并在175～210℃的温度下熔融共混3～8min，然后依次经冷却、破碎，得到ABS树脂复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的ABS树脂复合材料主要由ABS树脂、植物纤维、聚氧化乙烯、聚硅氧烷、热稳定剂和紫外光吸收剂组成。上述ABS树脂作为本发明ABS树脂复合材料的主体兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能，具有尺寸稳定性好、冲击强度和表面硬度高等特点；植物纤维作为填充物以其耐腐蚀、耐磨擦、耐低温等优点，可以显著提高本发明复合材料的抗静电效果和力学性能，同时，植物纤维不含有机挥发物，自然环保，可以有效降低本发明ABS树脂复合材料的有机挥发物含量，以满足日益严格的环保要求；聚氧化乙烯不但本身在ABS树脂中具有很好的相容性，而且本发明中聚氧化乙烯还可以与植物纤维上的木质素和ABS树脂形成氢键网络构建来提高植物纤维与ABS的相容性，从而使得植物纤维在ABS基体中更好的分散；聚硅氧烷在制备过程中缓慢移行到复合材料表面，并形成一层持续不断的薄膜，进而增加本申请ABS树脂复合材料的耐摩擦性；热稳定剂和紫外光吸收剂，在本发明中可以有效降低温度对ABS树脂和植物纤维的影响，避免遇热后的氧化降解。因此，本发明ABS树脂复合材料不但具有较好的相容性和力学性能，同时还具有耐磨擦、抗静电和低有机挥发物的优点，可以充分满足ABS树脂不断扩展的应用领域和日益严格的环保要求。

本发明提供的一种ABS树脂复合材料的制备方法，所述制备方法首先将ABS树脂和植物纤维在80～90℃的温度下分别干燥6～10小时，随后将干燥后的ABS树脂和植物纤维与其他组分混合均匀，并在175～210℃的温度下熔融共混3～8min，然后依次经冷却、破碎，得到ABS树脂复合材料。该制备方法具有工艺简单、操作方便、制备能耗少以及制备过程中环境友好的优点。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的一个方面，一种ABS树脂复合材料，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂50～85份、植物纤维10～30份、聚氧化乙烯1～5份、聚硅氧烷5～12份、热稳定剂0.4～0.6份和紫外光吸收剂0.4～0.6份。

本发明ABS树脂复合材料中所述各组分的作用为：

ABS树脂：是指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂，通常为浅黄色或乳白色的粒料非结晶性树脂。A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯，它将丙烯腈、丁二烯和苯乙烯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。ABS具有无毒、无味、吸水率低、流动性好、尺寸稳定性好、在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度等特点，其制品可着成各种颜色，并具有90％的高光泽度。

本发明中，上述ABS树脂典型但非限制性的含量为：50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份或85份。

植物纤维相较于合成纤维或玻璃纤维不仅具有加工能耗低、对设备磨损小以及植物纤维特有的吸湿散湿快、抗菌、耐腐蚀、耐磨擦、耐低温、环保等特点，更重要的是植物纤维作为天然纤维，无论是植物纤维本身还是在加工过程中均不会产生有机挥发物。因此，本申请将植物纤维作为组分之一可以有效降低成品的有机挥发物含量，减轻环境压力，并提高复合材料制备的经济效益。

本发明中，上述植物纤维典型但非限制性的含量为：10份、15份、20份、25份或30份。

聚氧化乙烯(Polyethylene oxide)：又称聚环氧乙烷，是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物。聚氧化乙烯具有絮凝、增稠、缓释、润滑、分散、助留、保水等性能，以及无毒无刺激性的优点。本申请中聚氧化乙烯不但本身在ABS树脂中具有很好的相容性，而且聚氧化乙烯还可以与植物纤维上的木质素和ABS树脂形成氢键网络构建来提高植物纤维与ABS的相容性，从而使得植物纤维在ABS基体中更好的分散，进而通过该氢键网络构明显提高了本申请ABS树脂复合材料的力学性能、抗静电性能与纤维的分散性。

本发明中，上述聚氧化乙烯典型但非限制性的含量为：1份、2份、3份、4份或5份。

聚硅氧烷：是一种会移行的耐磨添加剂，当加入热塑性树脂塑料中，该助剂会缓慢移行到零件表面，并形成一层持续不断的薄膜。聚硅氧烷有很广泛的粘度范围。聚硅氧烷的粘度逾低，逾成流质状且速地移行到零件表面产提供耐磨特性。若聚硅氧烷的粘度太低，则在较易挥发，并会很快地从零件中移行消失掉。

本发明中，上述聚硅氧烷典型但非限制性的含量为：5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份或12份。

热稳定剂：热稳定剂可以有效缓解遇热后ABS树脂的降解氧化以及植物纤维遇热易降解的问题。

本发明中，上述热稳定剂典型但非限制性的含量为：0.4份、0.45份、0.5份、0.55份或0.6份。

紫外光吸收剂：是一种光稳定剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化。本发明中紫外光吸收剂可以有效降低光照带来的热量对植物纤维的氧化作用。

本发明中，上述紫外光吸收剂典型但非限制性的含量为：0.4份、0.45份、0.5份、0.55份或0.6份。

本发明提供的ABS树脂复合材料主要由ABS树脂、植物纤维、聚氧化乙烯、聚硅氧烷、热稳定剂和紫外光吸收剂组成。上述ABS树脂作为本发明ABS树脂复合材料的主体兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能，具有尺寸稳定性好、冲击强度和表面硬度高等特点；植物纤维作为填充物以其耐腐蚀、耐磨擦、耐低温等优点，可以显著提高本发明复合材料的抗静电效果和力学性能，同时，植物纤维不含有机挥发物，自然环保，可以有效降低本发明ABS树脂复合材料的有机挥发物含量，以满足日益严格的环保要求；聚氧化乙烯不但本身在ABS树脂中具有很好的相容性，而且本发明中聚氧化乙烯还可以与植物纤维上的木质素和ABS树脂形成氢键网络构建来提高植物纤维与ABS的相容性，从而使得植物纤维在ABS基体中更好的分散；聚硅氧烷在制备过程中缓慢移行到复合材料表面，并形成一层持续不断的薄膜，进而增加本申请ABS树脂复合材料的耐摩擦性；热稳定剂和紫外光吸收剂，在本发明中可以有效降低温度对ABS树脂和植物纤维的影响，避免遇热后的氧化降解。因此，本发明ABS树脂复合材料不但具有较好的相容性和力学性能，同时还具有耐磨擦、抗静电和低有机挥发物的优点，可以充分满足ABS树脂不断扩展的应用领域和日益严格的环保要求。

在本发明的一种优选实施方式中，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂60～80份、植物纤维12～28份、聚氧化乙烯2～4份、聚硅氧烷6～10份、热稳定剂0.4～0.6份和紫外光吸收剂0.4～0.55份。

在上述优选实施方式中，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂65～75份、植物纤维15～25份、聚氧化乙烯2～3份、聚硅氧烷7～9份、热稳定剂0.45～0.5份和紫外光吸收剂0.4～0.5份。

优选的，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂70份、植物纤维20份、聚氧化乙烯3份、聚硅氧烷8份、热稳定剂0.5份和紫外光吸收剂0.5份。

本发明中，通过对各组分原料用量比例的进一步调整和优化，从而进一步优化了本发明ABS树脂复合材料的技术效果。

在本发明的一种优选实施方式中，所述植物纤维为黄麻纤维、剑麻纤维、苎麻纤维或落麻纤维的一种或几种的混合。

优选的，上述植物纤维可根据所需制备的产品的不同，而选择不同纤维长度的植物纤维。

在本发明的一种优选实施方式中，所述聚氧化乙烯为分子量为400～500万的聚氧化乙烯。

作为一种优选的实施方式，分子量为400～500万的聚氧化乙烯具有更好的粘性和相容性，可以在ABS树脂中更为均匀的分散。

在本发明的一种优选实施方式中，所述聚硅氧烷的粘度为10000～50000cps。

在本发明的一种优选实施方式中，所述热稳定剂为抗氧剂-264、抗氧剂-1010、抗氧剂-1076、亚磷酸三苯酯或亚磷酸三壬基苯酯中的一种。

本发明中上述抗氧剂-264为2,6-叔丁基-4-甲基苯酚、抗氧剂-1010为四(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯、抗氧剂-1076为5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯。

在本发明的一种优选实施方式中，所述紫外光吸收剂为二苯甲酮类、苯并三唑类或哌啶类紫外吸收剂中的一种。

优选的，所述紫外光吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2(2-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑(UV-328)、双(2，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯中的一种。

根据本发明的一个方面，一种ABS树脂复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

首先将ABS树脂和植物纤维在80～90℃的温度下分别干燥6～10小时，随后将干燥后的ABS树脂和植物纤维与其他组分混合均匀，并在175～210℃的温度下熔融共混3～8min，然后依次经冷却、破碎，得到ABS树脂复合材料。

本发明提供的一种ABS树脂复合材料的制备方法，所述制备方法首先将ABS树脂和植物纤维分别进行干燥，随后将干燥后的ABS树脂和植物纤维与其他组分混合均匀，并在175～210℃的温度下熔融共混3～8min，然后依次经冷却、破碎，得到ABS树脂复合材料。该制备方法具有工艺简单、操作方便、制备能耗少以及制备过程中环境友好的优点。

下面将结合实施例和对比例对本发明的技术方案进行进一步地说明。

实施例1

一种ABS树脂复合材料，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂77份、植物纤维10份、聚氧化乙烯3份、聚硅氧烷8份、2,6-叔丁基-4-甲基苯酚0.4份和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.4份。。

上述ABS树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：首先将ABS树脂和植物纤维在80℃的温度下分别干燥8小时，随后将干燥后的ABS树脂和植物纤维与其他组分混合均匀，并在175℃的温度下熔融共混5min，然后依次经冷却、破碎，得到ABS树脂复合材料。

实施例2

一种ABS树脂复合材料，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂75份、植物纤维20份、聚氧化乙烯5份、聚硅氧烷12份、2,6-叔丁基-4-甲基苯酚0.5份和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.5份。。

上述ABS树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：首先将ABS树脂和植物纤维在80℃的温度下分别干燥8小时，随后将干燥后的ABS树脂和植物纤维与其他组分混合均匀，并在210℃的温度下熔融共混5min，然后依次经冷却、破碎，得到ABS树脂复合材料。

实施例3

一种ABS树脂复合材料，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂55份、植物纤维25份、聚氧化乙烯5份、聚硅氧烷12份、2,6-叔丁基-4-甲基苯酚0.6份和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.6份。。

上述ABS树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：首先将ABS树脂和植物纤维在80℃的温度下分别干燥8小时，随后将干燥后的ABS树脂和植物纤维与其他组分混合均匀，并在180℃的温度下熔融共混5min，然后依次经冷却、破碎，得到ABS树脂复合材料。

实施例4

一种ABS树脂复合材料，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂50份、植物纤维30份、聚氧化乙烯5份、聚硅氧烷12份、2,6-叔丁基-4-甲基苯酚0.6份和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.6份。。

上述ABS树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：首先将ABS树脂和植物纤维在80℃的温度下分别干燥8小时，随后将干燥后的ABS树脂和植物纤维与其他组分混合均匀，并在200℃的温度下熔融共混5min，然后依次经冷却、破碎，得到ABS树脂复合材料。

实施例5

一种ABS树脂复合材料，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂70份、植物纤维20份、聚氧化乙烯3份、聚硅氧烷8份、2,6-叔丁基-4-甲基苯酚0.5份和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.5份。

上述ABS树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：首先将ABS树脂和植物纤维在80℃的温度下分别干燥8小时，随后将干燥后的ABS树脂和植物纤维与其他组分混合均匀，并在200℃的温度下熔融共混5min，然后依次经冷却、破碎，得到ABS树脂复合材料。

对比例1

本对比例除组分中不包含聚氧化乙烯外，其余同实施例1。

对比例2

本对比例除组分中不包含聚氧化乙烯外，其余同实施例2。

对比例3

本对比例除组分中不包含聚氧化乙烯外，其余同实施例3。

对比例4

本对比例除组分中不包含聚氧化乙烯外，其余同实施例4。

实验例1

为表明本发明ABS树脂复合材料具有较好的力学、耐磨擦、抗静电性能以及较好的相容性导致的结构细腻、表面平滑的技术效果。现特对本申请实施例1～5以及对比例1～4制备得到的ABS树脂复合材料进行性能检测。

检测方法：将实施例1～5以及对比例1～4制备得到的ABS树脂复合材料分别按照国家标准制备成标准测试样条，随后分别对各复合材料进行拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度、表面电阻、摩擦系数进行检测，其结果如下表所示：

注：拉伸强度的检测方法为国标GB/T1040-2006(23℃)；

弯曲强度的检测方法为国标GB/T9341-2000(23℃)；

悬臂梁缺口冲击强度的检测方法为国标GB/T1843-2008(23℃)；

表面电阻的检测方法为国标GB/T1410-2006。

根据上表可以得知，采用本发明的技术方案所制备得到的样品，其综合力学性能和抗静电性能都较好。实施例3与对比例3相比，在添加了聚氧化乙烯后，材料的表面电阻由8.8×10¹³下降到到了4.3×10⁸，说明聚氧化乙烯的加入影响复合材料的抗静电性能，并且大大提高了复合材料的性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种ABS树脂复合材料，其特征在于，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂50～85份、植物纤维10～30份、聚氧化乙烯1～5份、聚硅氧烷5～12份、热稳定剂0.4～0.6份和紫外光吸收剂0.4～0.6份。

2.根据权利要求1所述的ABS树脂复合材料，其特征在于，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂60～80份、植物纤维12～28份、聚氧化乙烯2～4份、聚硅氧烷6～10份、热稳定剂0.4～0.6份和紫外光吸收剂0.4～0.55份。

3.根据权利要求1所述的ABS树脂复合材料，其特征在于，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂65～75份、植物纤维15～25份、聚氧化乙烯2～3份、聚硅氧烷7～9份、热稳定剂0.45～0.5份和紫外光吸收剂0.4～0.5份；

优选的，按照重量份数计，所述复合材料主要由以下组分制成：ABS树脂70份、植物纤维20份、聚氧化乙烯3份、聚硅氧烷8份、热稳定剂0.5份和紫外光吸收剂0.5份。

4.根据权利要求1～3任一项所述的ABS树脂复合材料，其特征在于，所述植物纤维为黄麻纤维、剑麻纤维、苎麻纤维或落麻纤维的一种或几种的混合。

5.根据权利要求1～3任一项所述的ABS树脂复合材料，其特征在于，所述聚氧化乙烯为分子量为400～500万的聚氧化乙烯。

6.根据权利要求1～3任一项所述的ABS树脂复合材料，其特征在于，所述聚硅氧烷的粘度为10000～50000cps。

7.根据权利要求1～3任一项所述的ABS树脂复合材料，其特征在于，所述热稳定剂为抗氧剂-264、抗氧剂-1010、抗氧剂-1076、亚磷酸三苯酯或亚磷酸三壬基苯酯中的一种。

8.根据权利要求1～3任一项所述的ABS树脂复合材料，其特征在于，所述紫外光吸收剂为二苯甲酮类、苯并三唑类或哌啶类紫外吸收剂中的一种。

9.一种根据权利要求1～8任一项所述的ABS树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

首先将ABS树脂和植物纤维在80～90℃的温度下分别干燥6～10小时，随后将干燥后的ABS树脂和植物纤维与其他组分混合均匀，并在175～210℃的温度下熔融共混3～8min，然后依次经冷却、破碎，得到ABS树脂复合材料。