CN108976692A - 低气味abs组合物及其制备方法 - Google Patents

低气味abs组合物及其制备方法 Download PDF

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方安平
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Abstract

本发明提供一种低气味ABS组合物及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：以重量份计，称取制备原料，原料共混，得混合料；所述制备原料包括：ABS树脂5～100份、填料0～40份、助剂0.2～10份；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，得低气味ABS组合物。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组合物时分解为有异味的小分子化合物，明显地降低ABS组合物的气味等级；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

低气味ABS组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子组合物领域，特别是涉及低气味ABS组合物及其制备方法。
背景技术
ABS材料广泛应用于汽车、家电、电子和医疗器械等行业，然而ABS组合物在使用过程中，尤其在温度较高的环境下会不同程度地释放出含某些难闻或对人体健康有害的气味。当汽车里气味达到一定浓度时，驾乘人员可能出现头晕、头疼、疲倦和恶心等症状，严重时会伤害到人体的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退。我国将于2018年7月1日起将现行的推荐标准(《乘用车内空气质量评价指南》(GB/T27630-2011))作为车用材料的强制标准。因此，开发一种低气味ABS组合物及其制备方法具有绿色环保的现实意义。
目前，生产低气味ABS组合物常用的方法有五种：
第一，选用低气味的ABS树脂和助剂：使用低气味的ABS树脂和助剂时，确实会在一定程度上降低组合物中有机小分子的气味浓度。然而，事实上，ABS组合物的挤出粒料的气味仍然较大，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气味的有机小分子，这对优选低气味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去除异味，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降低气味浓度，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(90～140℃)烘烤，使用这种同样广泛应用于改性行业的方法处理后的ABS组合物粒料的气味确实可以满足下游客户低气味的要求，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，使用气味吸收剂：在ABS组合物挤出造粒过程中添加各种除味剂，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异味的气体再次释放出来，且这些无机除味剂与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、有效的低气味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气味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降低ABS组合物的气味。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种低气味ABS组合物的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)以重量份计，称取制备原料，原料共混，得混合料；所述制备原料包括：ABS树脂5～100份、填料0～40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，得低气味ABS组合物。
在其中一些实施例中，所述微波的条件包括：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，所述微波的条件包括：微波加热温度为150～200℃，微波功率为5～28kW，微波频率为30～250GHz。
在其中一些实施例中，以重量份计，所述制备原料包括：
ABS树脂 70～90份；
填料 10～30份；
助剂 1.2～10份。
在其中一些实施例中，所述ABS树脂为乳液法生产的ABS树脂或/和本体法生产的ABS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几种。
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。
本发明的另一目的是提供一种上述制备方法获得的低气味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组合物的异味较大。
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(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组合物时分解为有异味的小分子化合物，明显地降低ABS组合物的异味；并且，该生产方法工艺简单、绿色环保，无需额外添加降低气味的助剂或工艺；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有异味的小分子化合物的排除，得到低气味的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。
实施例1
本实施例提供一种低气味ABS组合物及其制备方法。
该低气味ABS组合物包括如下的原料(按重量份计)：
上述低气味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；得低气味ABS组合物。
实施例2
本实施例提供一种低气味ABS组合物及其制备方法。
该低气味ABS组合物包括如下的原料(按重量份计)：
上述低气味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；得低气味ABS组合物。
实施例3
本实施例提供一种低气味ABS组合物及其制备方法。
该低气味ABS组合物包括如下的原料(按重量份计)：
上述低气味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；得低气味ABS组合物。
实施例4
本实施例提供一种低气味ABS组合物及其制备方法。
该低气味ABS组合物包括如下的原料(按重量份计)：
上述低气味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，设置的微波加热温度为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；得低气味ABS组合物。
实施例5
本实施例提供一种低气味ABS组合物及其制备方法。
该低气味ABS组合物包括如下的原料(按重量份计)：
上述低气味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；得低气味ABS组合物。
实施例6
本实施例提供一种低气味ABS组合物及其制备方法。
该低气味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；
上述低气味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；得低气味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300℃，微波功率为30kW，微波频率为280GHz；
(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。
对以上的ABS组合物采用以下标准进行气味评估：
将200g的ABS组合物放入专用的1L气味瓶，密封好气味瓶后放入80℃的鼓风烘箱中恒温存放2h；随后取出气味瓶置于室温中并冷却至30℃，气味评估人员迅速横移开气味瓶的盖子(盖子不能提起)并进行气味评估；每个试样需要5名气味评估员按表1的气味等级评价标准进行气味评估。
表1气味试验评价标准
等级(级) 气味评定标准的具体描述
1 气味不易感觉到
2 气味可感觉到(轻微)，但不刺鼻
3 气味可感觉到(强烈)，但不刺鼻
4 气味刺鼻
5 气味非常刺鼻
6 气味不能忍受
5名气味评估员评级中的最大值减去最小值小于1.5时，那么气味级数为5名气味评估人员评级的平均数。平均级数可约至0.5级，具体规则如下：
当平均级数小数点后的值小于0.25时，舍去小数点后的值(如3.22取3.0)；
当平均级数小数点后的值大于或等于0.25且小于0.75时，小数点后的值约至0.5(如3.33或3.73取3.5)；
当平均级数小数点后的值大于或等于0.75时，数值进一位(如3.77取4.0)。
5名气味评估员评级中的最大值减去最小值为1.5时，除去最大值和最小值后，求剩下三个值的平均值。
5名气味评估员评级中的最大值减去最小值大于1.5时，气味等级需要重新评估。
表2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、生产工艺和气味等级
性能测试及结果
表2的ABS组合物气味测试结果显示，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组合物的气味等级为3.3～3.5级；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组合物的气味等级为4.8级。可见，本发明将微波引入至ABS组合物制备中，能够有效抑制异味小分子的生成，明显地降低ABS组合物的气味等级，从而得到低气味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气味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，对生产低气味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)

1.一种低气味ABS组合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(1)以重量份计，称取制备原料，原料共混，得混合料；所述制备原料包括：ABS树脂5～100份、填料0～40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，得低气味ABS组合物。
2.根据权利要求1所述的低气味ABS组合物的制备方法，其特征在于，所述微波的条件包括：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所述的低气味ABS组合物的制备方法，其特征在于，所述微波的条件包括：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所述的低气味ABS组合物的制备方法，其特征在于，所述微波的条件包括：微波加热温度为150～200℃，微波功率为5～28kW，微波频率为30～250GHz。
5.根据权利要求1至4任一项所述的低气味ABS组合物的制备方法，其特征在于，以重量份计，所述制备原料包括：
ABS树脂 70～90份；
填料 10～30份；
助剂 1.2～10份。
6.根据权利要求1所述的低气味ABS组合物的制备方法，其特征在于，所述ABS树脂为乳液法生产的ABS树脂或/和本体法生产的ABS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所述的低气味ABS组合物的制备方法，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所述的低气味ABS组合物的制备方法，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几种。
9.根据权利要求6所述的低气味ABS组合物的制备方法，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任一项制备方法获得的低气味ABS组合物。
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