CN108752847A - 微波辅助制备低散发abs组合物的方法 - Google Patents

微波辅助制备低散发abs组合物的方法 Download PDF

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Abstract

微波辅助制备低散发ABS组合物的方法。本发明提供一种低散发ABS组合物及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：获取原料ABS树脂、填料、助剂；将ABS树脂、填料、助剂共混，得混合料；将混合料喂料至挤出机中并在微波加热条件下熔融挤出。本发明将微波引入到ABS组合物制备中，能够确保热量渗透到ABS大分子和添加剂分子的内部，避免局部过热导致不必要的过度反应，进而有效减少ABS或添加剂在生产ABS组合物时分解为易挥发有机小分子化合物的量，明显地减少ABS组合物中有机小分子的散发；工艺简单、绿色环保，无需额外添加降低有机小分子的助剂；也不会对ABS组合物的性能造成影响。

Description

微波辅助制备低散发ABS组合物的方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别是涉及微波辅助制备低散发ABS组合物的方法。
背景技术
ABS组合物广泛应用于汽车、家电、电子和医疗器械等行业，然而ABS组合物在使用过程中，会不同程度地散发出对人体健康有害的挥发性有机化合物(VOC)。当汽车里的TVOC达到一定浓度时，驾乘人员可能出现头晕、头疼、疲倦和恶心等症状。我国于2012年3月1日开始实施推荐标准——《乘用车内空气质量评价指南》(GB/T27630-2011)后，汽车内空气质量有了明显改善。由于我国现行推荐标准与国际标准仍存在一定的差距、国内工业水平不断提高以及民众自我保护意识不断增强，我国将于2018年7月1日起将现行的推荐标准作为车用材料的强制标准。因此，开发低散发ABS组合物及其制备方法具有绿色环保的现实意义。
目前，生产低散发ABS组合物常用的方法有五种：
第一，选用低散发的ABS树脂和助剂：使用低散发的ABS树脂和助剂时，确实会在一定程度上减少ABS组合物中有机小分子的散发，但事实上，挤出粒料散发出来的有机小分子化合物含量仍然较大，需要对其进一步处理。尤其ABS树脂通常含有生产过程中残留下来的有机小分子化合物，这对优选低散发ABS树脂增加了难度。
第二，在挤出造粒工段增加真空脱挥装置：在螺杆挤出机安装真空装置，使得在挤出造粒过程保持较高的真空度，这种广泛应用于ABS组合物改性行业的方法加工条件要求苛刻且能耗高，同时单一的真空脱挥装置并不能完全脱出易散发的物质，必须配合其他措施同时使用。
第三，在挤出造粒工段对熔融的混合物进行抽提：添加富含低沸点易挥发组分的试剂或直接在挤出造粒工段导入气体(如二氧化碳或氮气)，这种方法一定程度上可以显著降低易挥发有机小分子化合物的含量，但会明显增加生产成本和生产难度。
第四，对挤出粒料进行烘烤：对挤出粒料进行高温(110～140℃)烘烤，使用这种同样广泛应用于ABS组合物改性行业的方法处理后的粒料确实可以满足下游客户低散发粒料的要求，但加工条件要求苛刻且能耗高，不利于大规模的连续生产；
第五，使用吸附剂：在ABS组合物挤出造粒过程中添加各种吸附剂，如硅铝酸盐、活性炭、多孔二氧化硅、多孔氧化铝、多孔分子筛或组合而成的混合物，这种方法生产的ABS组合物在升温情况下容易使有机小分子化合物再次散发出来，且这些无机吸附剂与ABS树脂相容性不佳，可能引起材料性能的衰减。
因此，有必要提供一种简单、有效的低散发ABS组合物的制备方法。
发明内容
基于此，本申请的目的之一是提供一种低散发ABS组合物的制备方法。该制备方法，其工艺简单并且能够有效减少ABS组合物中有机小分子的散发。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种微波辅助制备低散发ABS组合物的方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)称取制备原料，共混，得混合料；以重量份计，所述制备原料包括：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂50～100份、填料0～50份、助剂0.2～10份；
(2)将所述混合料喂料至挤出机中并在微波加热条件下熔融挤出，造粒，得低散发ABS组合物。
在其中一些实施例中，所述微波加热的条件包括：微波加热温度为130～300℃，微波功率为0.05～30kW，微波频率为0.4～280GHz。
在其中一些实施例中，所述微波加热的条件包括：微波加热温度为150～280℃，微波功率为0.2～28kW，微波频率为0.8～250GHz。
在其中一些实施例中，所述微波加热的条件包括：微波加热温度为100～200℃，微波功率为5～28kW，微波频率为30～250GHz。
在其中一些实施例中，所述制备原料包括：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂70～90份、填料10～30份、助剂5～10份。
在其中一些实施例中，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂为乳液法生产的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂或/和本体法生产的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂；所述填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、硫酸钡、云母、白炭黑、铝粉中的一种或多种；所述助剂为热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、抗静电剂中的一种或多种。
在其中一些实施例中，所述热稳定剂为β-(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、N,N′-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三(2,4-二叔丁基苯二叔丁基苯)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、2,2′-亚乙基双(4,6-二叔丁基苯基)氟代亚磷酸酯中的一种或多种。
在其中一些实施例中，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂或紫外线吸收剂中的一种或两种。
在其中一些实施例中，所述润滑剂为低分子酯类硬脂酸、金属皂、芥酸类中的一种或多种；所述抗静电剂为聚醚酰胺、导电炭黑中的一种或两种。
本发明实施例中，热稳定剂可以提高材料在使用过程中的耐热氧老化性能，光稳定剂可以提高材料在使用过程中的耐光老化性能，润滑剂可以降低材料在生产过程的剪切作用，抗静电剂可以防止材料静电富集。
本发明的另一目的是提供一种上述方法获得的低散发ABS组合物。
本发明的原理及相对于现有技术的优点如下：
发明人在长期理论研究及生产实践中发现，现有的ABS组合物在挤出造粒过程中采用的是传统加热方式，如电加热、燃料加热、蒸汽加热、太阳能加热等加热方式，这些传统的加热方式主要通过热传导加热物料，这过程容易导致反应物局部过热，诱发生成副产物的过度反应，进而使生产得到的ABS组合物中易挥发有机小分子化合物含量较高。
基于此，本发明的制备方法创造性地将微波引入到ABS组合物制备过程中，特别是通过采用合适的微波加热温度、微波功率和微波频率，能够确保热量渗透到ABS大分子和添加剂分子(例如填料、助剂)的内部，避免局部过热导致不必要的过度反应，进而有效减少ABS或其它组份在生产ABS组合物时分解为易挥发的有机小分子化合物的量，明显地降低ABS组合物中易挥发有机小分子化合物的含量；并且，该生产方法工艺简单、绿色环保，无需额外添加降低散发的助剂或工艺；该生产方法也不会对ABS组合物自身的性能造成影响，且能够促进反应过程易挥发有机小分子化合物的排除，得到低散发的ABS组合物，可广泛应用于汽车、家电、电子、医疗器械和包装等材料行业。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例所涉的原料均为市售原料。
实施例1
本实施例提供一种低散发ABS组合物及其制备方法。
该低散发ABS组合物包括如下的原料(按重量份计)：
上述低散发ABS组合物的制备方法，步骤如下：
(1)混合所述重量份的ABS树脂、填料以及助剂，得混合料；
(2)将步骤(1)所述混合料置于微波为热源的单螺杆挤出机的喂料口中，设置微波加热温度为150℃，微波功率为28kW，微波频率为250GHz；
(3)将步骤(2)挤出的熔融混合物冷至熔点以下，经切粒机切断成均匀大小的粒料；得低散发ABS组合物。
实施例2
本实施例提供一种低散发ABS组合物及其制备方法。
该低散发ABS组合物包括如下的原料(按重量份计)：
上述低散发ABS组合物的制备方法，步骤如下：
(1)混合所述重量份的ABS树脂、填料以及助剂，得混合料；
(2)将步骤(1)所述混合料置于微波为热源的双螺杆挤出机的喂料口中，设置微波加热温度为180℃，微波功率为20kW，微波频率为100GHz；
(3)将步骤(2)挤出的熔融混合物冷至熔点以下，经切粒机切断成均匀大小的粒料；得低散发ABS组合物。
实施例3
本实施例提供一种低散发ABS组合物及其制备方法。
该低散发ABS组合物包括如下的原料(按重量份计)：
上述低散发ABS组合物的制备方法，步骤如下：
(1)混合所述重量份的ABS树脂、填料以及助剂，得混合料；
(2)将步骤(1)所述混合料置于微波为热源的单螺杆挤出机的喂料口中，设置微波加热温度为200℃，微波功率为5kW，微波频率为30GHz；
(3)将步骤(2)挤出的熔融混合物冷至熔点以下，经切粒机切断成均匀大小的粒料；得低散发ABS组合物。
实施例4
本实施例提供一种低散发ABS组合物及其制备方法。
该低散发ABS组合物包括如下的原料(按重量份计)：
上述低散发ABS组合物的制备方法，步骤如下：
(1)混合所述重量份的ABS树脂、填料以及助剂，得混合料；
(2)将步骤(1)所述混合料置于微波为热源的双螺杆挤出机的喂料口中，设置微波加热温度为230℃，微波功率为1kW，微波频率为9GHz；
(3)将步骤(2)挤出的熔融混合物冷至熔点以下，经切粒机切断成均匀大小的粒料；得低散发ABS组合物。
实施例5
本实施例提供一种低散发ABS组合物及其制备方法。
该低散发ABS组合物包括如下的原料(按重量份计)：
上述低散发ABS组合物的制备方法，步骤如下：
(1)混合所述重量份的ABS树脂、填料以及助剂，得混合料；
(2)将步骤(1)所述混合料置于微波为热源的单螺杆挤出机的喂料口中，设置微波加热温度为250℃，微波功率为0.5kW，微波频率为4GHz；
(3)将步骤(2)挤出的熔融混合物冷至熔点以下，经切粒机切断成均匀大小的粒料；得低散发ABS组合物。
实施例6
本实施例提供一种低散发ABS组合物及其制备方法。
该低散发ABS组合物包括如下的原料(按重量份计)：
本体法合成的ABS树脂 100份；
热稳定剂1076 0.1份；
热稳定剂168 0.1份；
上述低散发ABS组合物的制备方法，步骤如下：
(1)混合所述重量份的ABS树脂以及助剂，得混合料；
(2)将步骤(1)所述混合料置于微波为热源的双螺杆挤出机的喂料口中，设置微波加热温度为280℃，微波功率为0.2kW，微波频率为0.8GHz；
(3)将步骤(2)挤出的熔融混合物冷至熔点以下，经切粒机切断成均匀大小的粒料；得低散发ABS组合物。
对比例1
本对比例是实施例1的对比例。
本对比例的ABS组合物的原料和配比与实施例1相同。
上述ABS组合物的制备方法，步骤如下：
(1)混合所述重量份的ABS树脂、填料以及助剂，得混合料；
(2)将步骤(1)所述混合料置于传统热源(电加热)的单螺杆挤出机的喂料口中，设置加热温度为150℃；
(3)将步骤(2)挤出的熔融混合物冷至熔点以下，经切粒机切断成均匀大小的粒料；得ABS组合物。
对比例2
本对比例是实施例2的对比例。
本对比例的ABS组合物的原料和配比与实施例2相同，不同之处主要是微波工艺。
上述ABS组合物的制备方法，包括步骤如下：
(1)混合所述重量份的ABS树脂、填料以及助剂，得混合料；
(2)将步骤(1)所述混合料置于微波为热源的双螺杆挤出机的喂料口中，设置微波加热温度为320℃，微波功率为30kW，微波频率为300GHz；
(3)将步骤(2)挤出的熔融混合物冷至熔点以下，经切粒机切断成均匀大小的粒料；得ABS组合物。
表1实施例1～6、对比例1和对比例2提供的ABS组合物的原料配方组份、生产工艺和总挥发性有机化合物(TVOC)
性能测试及结果
表1的ABS组合物TVOC测试结果显示，实施例1至实施例6均于微波为热源条件下生产ABS组合物，所得ABS组合物的TVOC为10～13μgC·g-1；而非微波热源熔融挤出工艺生产的ABS组合物(对比例1)，所得ABS组合物的TVOC为150μgC·g-1。可见，本发明将微波引入至ABS组合物制备中，能够有效抑制有机小分子的生成而减少其在ABS组合物中的散发，从而得到低散发ABS组合物。
通过实施例2和对比例2的比较可知，虽然实施例2和对比例2的原料配方相同，但是对比例2在采用超出了本申请限定的微波条件进行生产时，其效果并不是最优。这说明，合适的微波条件的选取对本申请效果的实现是至关重要的。
本发明以上实施例为低散发ABS组合物的开发和应用提供了一种新的技术，将推动ABS组合物的发展，对生产低散发ABS组合物相关技术有指导和实际意义。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种微波辅助制备低散发ABS组合物的方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(1)称取制备原料，共混，得混合料；以重量份计，所述制备原料包括：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂50～100份、填料0～50份、助剂0.2～10份；
(2)将所述混合料喂料至挤出机中并在微波加热条件下熔融、挤出、造粒，得低散发ABS组合物。
2.根据权利要求1所述的微波辅助制备低散发ABS组合物的方法，其特征在于，所述微波加热的条件包括：微波加热温度为130～300℃，微波功率为0.05～30kW，微波频率为0.4～280GHz。
3.根据权利要求2所述的微波辅助制备低散发ABS组合物的方法，其特征在于，所述微波加热的条件包括：微波加热温度为150～280℃，微波功率为0.2～28kW，微波频率为0.8～250GHz。
4.根据权利要求3所述的微波辅助制备低散发ABS组合物的方法，其特征在于，所述微波加热的条件包括：微波加热温度为100～200℃，微波功率为5～28kW，微波频率为30～250GHz。
5.根据权利要求1至4任一项所述的微波辅助制备低散发ABS组合物的方法，其特征在于，所述制备原料包括：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂70～90份、填料10～30份、助剂5～10份。
6.根据权利要求1至4任一项所述的微波辅助制备低散发ABS组合物的方法，其特征在于，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂为乳液法合成的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂或/和本体法合成的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂；所述填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、硫酸钡、云母、白炭黑、铝粉中的一种或多种；所述助剂为热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、抗静电剂中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的微波辅助制备低散发ABS组合物的方法，其特征在于，所述热稳定剂为β-(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、N,N′-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三(2,4-二叔丁基苯二叔丁基苯)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、2,2′-亚乙基双(4,6-二叔丁基苯基)氟代亚磷酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的微波辅助制备低散发ABS组合物的方法，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂或紫外线吸收剂中的一种或两种。
9.根据权利要求6所述的微波辅助制备低散发ABS组合物的方法，其特征在于，所述润滑剂为低分子酯类硬脂酸、金属皂、芥酸类中的一种或多种；所述抗静电剂为聚醚酰胺、导电炭黑中的一种或两种。
10.权利要求1至9任一项方法获得的低散发ABS组合物。
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