CN108948641B - 一种甘露醇硫酸酯改性的耐热abs工程塑料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料，涉及新材料技术领域，由以下成分制成：甘露醇硫酸酯改性ABS树脂、纳米碳酸钙、稳定剂、硬脂酸钙、聚丙烯纤维、交联剂；本发明提供的一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料，耐高温和耐低温性能强，能够在较宽的高低温温度范围内使用，明显提高了ABS工程塑料的适用范围。
Description
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料。
背景技术
ABS是丙烯腈（AN）、丁二烯（BD）及苯乙烯（St）的共聚物，同时兼具了聚丙烯腈（PAN）树脂的化学稳定性、聚丁二烯（PB）橡胶的韧性和低温抗冲击性以及聚苯乙烯（PS）树脂的刚性和光泽性，广泛应用于日常办公用品、机械、汽车、建筑等领域。但ABS树脂本身存在耐热性能差等缺陷，使其在汽车耐热件和电子电气等领域的应用受到限制。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料，按重量份计由以下成分制成：甘露醇硫酸酯改性ABS树脂88-95、纳米碳酸钙5.3-5.6、稳定剂3.12-3.18、硬脂酸钙1.1-1.4、聚丙烯纤维2.6-2.8、交联剂0.4-0.6。
进一步的，所述甘露醇硫酸酯改性ABS树脂制备方法为：
将ABS树脂与甘露醇硫酸酯分别置于烘干箱中干燥1.5小时，按照ABS树脂与甘露醇硫酸酯、纳米二氧化硅为10:1.2-1.6：0.3的质量比均匀混合，并采用转矩流变仪进行熔融共混，转速为80r/min，时间为40min，熔融温度为212℃,然后经过冷却，出料，得到甘露醇硫酸酯改性ABS树脂。
进一步的，所述ABS树脂为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。
进一步的，所述甘露醇硫酸酯制备方法为：
将甘露醇添加到反应釜中，然后加入甲酰胺，再在4.5℃下滴加氯磺酸，然后在水浴78℃下保温反应5小时后，再加入甘露醇质量6倍的质量浓度为83％的乙醇溶液得到甘露醇硫酸酯沉淀，然后进行过滤，出料，清洗，真空干燥至恒重后，粉碎，研磨，过300目筛，即得；
所述甘露醇与甲酰胺混合比例为350g：600mL；
所述甘露醇与氯磺酸混合比例为300g：120mL。
进一步的，所述真空干燥温度为40℃。
进一步的，所述纳米二氧化硅经过γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性处理，具体处理方法为：将γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷按35g：500mL的比例溶于质量分数为50%的乙醇溶液中，然后加热至75℃，保温20min，得到γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷溶液，再将纳米二氧化硅按150g：400mL的比例添加到γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷溶液中，在80℃水浴保温下静置2小时，然后过滤，洗涤，烘干至恒重，即得；
所述纳米二氧化硅粒度为80nm。
进一步的，所述烘干箱内温度为60℃。
进一步的，所述稳定剂为亚磷酸三酯。
进一步的，所述交联剂为为二亚乙基三胺。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供的一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料，耐高温和耐低温性能强，能够在较宽的高低温温度范围内使用，明显提高了ABS工程塑料的适用范围；本发明通过添加一定量的交联剂，能够有效的使不同种类的组分能够充分相容，提高ABS塑料的强度及融合性能；通过对ABS树脂进行改性，使得得到的甘露醇硫酸酯改性ABS树脂具有更好的相容性和更高的耐高温分解性能，甘露醇硫酸酯改性ABS树脂中分子链具有更强的耐高温分解能力，抵御自由基的破坏作用相较于未处理的ABS树脂分子显著的提升，甘露醇硫酸酯改性ABS树脂在混合体系中，能够形成稳固的三维网络，通过甘露醇硫酸酯改性ABS树脂与其它组分混合使用制备的ABS工程塑料的力学特性得到大幅度的提高，再在甘露醇硫酸酯改性ABS树脂制备过程中加入一定量的改性纳米二氧化硅，能够更好的与大分子链相连接，进一步提高加热温度，提高ABS塑料的抗裂能力；再加入稳定剂和硬脂酸钙进行协同作用，提高ABS塑料的强度和耐用性，降低塑料粘度，易于加工成型，在ABS塑料加工时，甘露醇硫酸酯改性ABS树脂使塑料在高温状态下保持较高的结合能力，同时能够明显增强塑料在低温状态的各键之间的结合能力，ABS工程塑料的使用寿命延长22.5%。
具体实施方式
实施例1
一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料，按重量份计由以下成分制成：甘露醇硫酸酯改性ABS树脂88、纳米碳酸钙5.3、稳定剂3.12、硬脂酸钙1.1、聚丙烯纤维2.6、交联剂0.4。
进一步的，所述甘露醇硫酸酯改性ABS树脂制备方法为：
将ABS树脂与甘露醇硫酸酯分别置于烘干箱中干燥1.5小时，按照ABS树脂与甘露醇硫酸酯、纳米二氧化硅为10:1.2：0.3的质量比均匀混合，并采用转矩流变仪进行熔融共混，转速为80r/min，时间为40min，熔融温度为212℃,然后经过冷却，出料，得到甘露醇硫酸酯改性ABS树脂。
进一步的，所述ABS树脂为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。
进一步的，所述甘露醇硫酸酯制备方法为：
将甘露醇添加到反应釜中，然后加入甲酰胺，再在4.5℃下滴加氯磺酸，然后在水浴78℃下保温反应5小时后，再加入甘露醇质量6倍的质量浓度为83％的乙醇溶液得到甘露醇硫酸酯沉淀，然后进行过滤，出料，清洗，真空干燥至恒重后，粉碎，研磨，过300目筛，即得；
所述甘露醇与甲酰胺混合比例为350g：600mL；
所述甘露醇与氯磺酸混合比例为300g：120mL。
进一步的，所述真空干燥温度为40℃。
进一步的，所述纳米二氧化硅经过γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性处理，具体处理方法为：将γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷按35g：500mL的比例溶于质量分数为50%的乙醇溶液中，然后加热至75℃，保温20min，得到γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷溶液，再将纳米二氧化硅按150g：400mL的比例添加到γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷溶液中，在80℃水浴保温下静置2小时，然后过滤，洗涤，烘干至恒重，即得；
所述纳米二氧化硅粒度为80nm。
进一步的，所述烘干箱内温度为60℃。
进一步的，所述稳定剂为亚磷酸三酯。
进一步的，所述交联剂为为二亚乙基三胺。
实施例2
一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料，按重量份计由以下成分制成：甘露醇硫酸酯改性ABS树脂95、纳米碳酸钙5.6、稳定剂3.18、硬脂酸钙1.4、聚丙烯纤维2.8、交联剂0.6。
进一步的，所述甘露醇硫酸酯改性ABS树脂制备方法为：
将ABS树脂与甘露醇硫酸酯分别置于烘干箱中干燥1.5小时，按照ABS树脂与甘露醇硫酸酯、纳米二氧化硅为10: 1.6：0.3的质量比均匀混合，并采用转矩流变仪进行熔融共混，转速为80r/min，时间为40min，熔融温度为212℃,然后经过冷却，出料，得到甘露醇硫酸酯改性ABS树脂。
进一步的，所述ABS树脂为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。
进一步的，所述甘露醇硫酸酯制备方法为：
将甘露醇添加到反应釜中，然后加入甲酰胺，再在4.5℃下滴加氯磺酸，然后在水浴78℃下保温反应5小时后，再加入甘露醇质量6倍的质量浓度为83％的乙醇溶液得到甘露醇硫酸酯沉淀，然后进行过滤，出料，清洗，真空干燥至恒重后，粉碎，研磨，过300目筛，即得；
所述甘露醇与甲酰胺混合比例为350g：600mL；
所述甘露醇与氯磺酸混合比例为300g：120mL。
进一步的，所述真空干燥温度为40℃。
进一步的，所述纳米二氧化硅经过γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性处理，具体处理方法为：将γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷按35g：500mL的比例溶于质量分数为50%的乙醇溶液中，然后加热至75℃，保温20min，得到γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷溶液，再将纳米二氧化硅按150g：400mL的比例添加到γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷溶液中，在80℃水浴保温下静置2小时，然后过滤，洗涤，烘干至恒重，即得；
所述纳米二氧化硅粒度为80nm。
进一步的，所述烘干箱内温度为60℃。
进一步的，所述稳定剂为亚磷酸三酯。
进一步的，所述交联剂为为二亚乙基三胺。
实施例3
一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料，按重量份计由以下成分制成：甘露醇硫酸酯改性ABS树脂90、纳米碳酸钙5.5、稳定剂3.15、硬脂酸钙1.2、聚丙烯纤维2.7、交联剂0.5。
进一步的，所述甘露醇硫酸酯改性ABS树脂制备方法为：
将ABS树脂与甘露醇硫酸酯分别置于烘干箱中干燥1.5小时，按照ABS树脂与甘露醇硫酸酯、纳米二氧化硅为10:1.4：0.3的质量比均匀混合，并采用转矩流变仪进行熔融共混，转速为80r/min，时间为40min，熔融温度为212℃,然后经过冷却，出料，得到甘露醇硫酸酯改性ABS树脂。
进一步的，所述ABS树脂为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。
进一步的，所述甘露醇硫酸酯制备方法为：
将甘露醇添加到反应釜中，然后加入甲酰胺，再在4.5℃下滴加氯磺酸，然后在水浴78℃下保温反应5小时后，再加入甘露醇质量6倍的质量浓度为83％的乙醇溶液得到甘露醇硫酸酯沉淀，然后进行过滤，出料，清洗，真空干燥至恒重后，粉碎，研磨，过300目筛，即得；
所述甘露醇与甲酰胺混合比例为350g：600mL；
所述甘露醇与氯磺酸混合比例为300g：120mL。
进一步的，所述真空干燥温度为40℃。
进一步的，所述纳米二氧化硅经过γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性处理，具体处理方法为：将γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷按35g：500mL的比例溶于质量分数为50%的乙醇溶液中，然后加热至75℃，保温20min，得到γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷溶液，再将纳米二氧化硅按150g：400mL的比例添加到γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷溶液中，在80℃水浴保温下静置2小时，然后过滤，洗涤，烘干至恒重，即得；
所述纳米二氧化硅粒度为80nm。
进一步的，所述烘干箱内温度为60℃。
进一步的，所述稳定剂为亚磷酸三酯。
进一步的，所述交联剂为为二亚乙基三胺。
对比例1：与实施例1区别仅在于将甘露醇硫酸酯改性ABS树脂替换为未改性处理的ABS树脂。
对比例2：与实施例1区别仅在于将甘露醇硫酸酯改性ABS树脂替换为甘露醇改性ABS树脂，方法不变。
对比例3：与实施例1区别仅在于甘露醇硫酸酯改性ABS树脂制备中不添加纳米二氧化硅。
对照组：申请号：201210057441.6。
以相同的工艺将实施例与对比例制成厚度为1mm，长度为10cm，宽为3cm的试样，进行检测：
ＴＧ测试：热失重分析在氮气气氛下进行，流量50mL/min，升温速率10℃/min，测试温度范围为室温到500℃：
表1
| 5%热分解温度℃ | |
| 实施例均值 | 398.2 |
| 对比例1 | 312.5 |
| 对比例2 | 313.3 |
| 对比例3 | 369.7 |
| 对照组 | 303.3 |
由表1可以看出，本发明制备的ABS工程塑料具有优异的耐热分解性能，本发明通过甘露醇硫酸酯改性ABS树脂的添加，能够大幅度的提高ABS塑料的热分解温度，从而显著的提高了ABS塑料的耐热性能。
继续试验；
力学性能测试：拉伸测试按照 ASTMD638－01标准，拉伸速率为10mm/min。弯曲测试按 ASTMD790－03标准，载荷下压速率为５mm／min。冲击测试按照ASTMD265－00标准，V形缺口，环境温度25℃：
表2
| 拉伸强度/MPa | 冲击强度J/m | 弯曲强度/MPa | |
| 实施例均值 | 57.28 | 180.51 | 75.36 |
| 对比例1 | 42.58 | 124.81 | 69.33 |
| 对比例2 | 45.62 | 132.75 | 71.17 |
| 对比例3 | 55.97 | 178.68 | 73.56 |
| 对照组 | 39.12 | 118.63 | 66.78 |
由表2可以看出，本发明制备的ABS工程塑料具有良好的力学特性。
进一步试验，实施例ABS工程塑料能够在零下40℃下不开裂，缺口冲击强度仅仅损失5%左右，依旧能够保持良好的力学特性。
Claims (3)
1.一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：甘露醇硫酸酯改性ABS树脂88-95、纳米碳酸钙5.3-5.6、稳定剂3.12-3.18、硬脂酸钙1.1-1.4、聚丙烯纤维2.6-2.8、交联剂0.4-0.6；所述甘露醇硫酸酯改性ABS树脂制备方法为：
将ABS树脂与甘露醇硫酸酯分别置于烘干箱中干燥1.5小时，按照ABS树脂与甘露醇硫酸酯、纳米二氧化硅为10:1.2-1.6：0.3的质量比均匀混合，并采用转矩流变仪进行熔融共混，转速为80r/min，时间为40min，熔融温度为212℃,然后经过冷却，出料，得到甘露醇硫酸酯改性ABS树脂；所述ABS树脂为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物；所述甘露醇硫酸酯制备方法为：
将甘露醇添加到反应釜中，然后加入甲酰胺，再在4.5℃下滴加氯磺酸，然后在水浴78℃下保温反应5小时后，再加入甘露醇质量6倍的质量浓度为83％的乙醇溶液得到甘露醇硫酸酯沉淀，然后进行过滤，出料，清洗，真空干燥至恒重后，粉碎，研磨，过300目筛，即得；
所述甘露醇与甲酰胺混合比例为350g：600mL；
所述甘露醇与氯磺酸混合比例为300g：120mL；所述真空干燥温度为40℃；所述纳米二氧化硅经过γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性处理，具体处理方法为：将γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷按35g：500mL的比例溶于质量分数为50%的乙醇溶液中，然后加热至75℃，保温20min，得到γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷溶液，再将纳米二氧化硅按150g：400mL的比例添加到γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷溶液中，在80℃水浴保温下静置2小时，然后过滤，洗涤，烘干至恒重，即得；
所述纳米二氧化硅粒度为80nm；所述烘干箱内温度为60℃。
2.根据权利要求1所述的一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料，其特征在于，所述稳定剂为亚磷酸三酯。
3.根据权利要求1所述的一种甘露醇硫酸酯改性的耐热ABS工程塑料，其特征在于，所述交联剂为为二亚乙基三胺。
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