CN111073207B - 一种高阻尼abs组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高阻尼ABS组合物及其制备方法，包括以下组分及重量份含量的原料：基体ABS树脂100、耐热剂0‑30、受阻酚5‑40、受阻胺5‑40、抗氧剂0.1‑1、光稳定剂0.1‑1、润滑剂0.5‑2，原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为220‑250℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得高阻尼ABS组合物。与现有技术相比，本发明通过使用含有功能性官能团的小分子有机物受阻酚和受阻胺在ABS基体中形成均匀的杂化体系，大幅度引入了体系内的氢键密度，从而提高体系内聚能，在材料受到外力后，氢键离解消耗了大量的能量，从而达到提高阻尼的效果。

Description

一种高阻尼ABS组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料制备领域，尤其是涉及一种高阻尼ABS组合物及其制备方法。
背景技术
随着人们对生活质量要求的提高，对家电、汽车及其它生活电器的噪声和震动要求越来越高。在这些噪音场景中，通常会采用增加橡胶垫、双色注塑或粘贴绒布来降低震动，从而减少因震动辐射的噪音。但是增加橡胶垫、双色注塑或者粘贴绒布不仅增加了人工成本，也增加了生产工序，从而延长了生产周期。ABS、PC/ABS等工程塑料被广泛应用于汽车、家电、3C电子等领域，往往会因为产品的噪声震动给客户带来困扰。因此，通过共混技术提高工程塑料的阻尼，可以明显减轻制品的震动现象，从而降低产品噪音辐射。
材料的阻尼大小通常用损耗角正切值tanδ(或称损耗因子、阻尼因子)的大小来衡量，其表示为该材料的损耗模量与储存模量的比值。因聚合物同时具有粘性和弹性性质，当外力作用在聚合物材料上时，一部分能量会被储存起来，即储存模量，材料表现为弹性回复；另一部分的能量会因为粘性生热而耗散掉，即损耗模量，这部分能量不能回复；所以，材料的阻尼性能主要源于聚合物的内耗，损耗因子越大，说明更多的机械能会被转化成热能而耗散，表现出来的是具有较好的减震降噪效果。
专利CN 107177156 A公布了一种高阻尼降噪ABS的制备方法，通过弹性体TPU提高材料的阻尼，从而获得了良好的降噪效果。但是通过加入橡胶或弹性体会明显降低材料的耐热水平，从而在一定程度上限制了其应用。因此，开发出一种可直接注塑成型的具有阻尼功能的ABS是非常有商业价值和社会意义的。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可直接注塑成型的具有阻尼功能的高阻尼ABS组合物及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高阻尼ABS组合物，包括以下组分及重量份含量的原料：基体ABS树脂100、耐热剂0-30、受阻酚5-40、受阻胺5-40、抗氧剂0.1-1、光稳定剂0.1-1、润滑剂0.5-2。
所述基体ABS树脂为本体聚合或乳液聚合生产的ABS中的一种或几种共混物。
所述耐热剂为N-苯基马来酰亚胺或苯乙烯-马来酸酐共聚物，优选N-苯基马来酰亚胺。
所述受阻酚为具有空间受阻结构的酚类化合物，包括有2，6-二叔丁基-4-甲酚、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼，优选N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺或N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼。
所述受阻胺为具有空间受阻结构的胺类化合物，包括但不限于哌啶衍生物、咪唑酮衍生物或氮杂环烷酮衍生物。优选可以采用苯甲酸(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯、癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯、氮基三[乙酸(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯]和N、N′-双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)己二胺、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基-4-羟基哌啶)酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-羟基哌啶)酯或2-乙基-2-(4-羟基-3,5-三级丁基苄基)丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-羟基哌啶)酯。
所述抗氧剂选自亚磷酸酯类抗氧剂。
所述光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂。
所述润滑剂选自硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、芥酸酰胺、油酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。
高阻尼ABS组合物的制备方法，采用以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：基体ABS树脂100、耐热剂0-30、受阻酚5-40、受阻胺5-40、抗氧剂0.1-1、光稳定剂0.1-1、润滑剂0.5-2；
(2)将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为220-250℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得高阻尼ABS组合物。
与现有技术相比，本发明所公开的技术方案通过使用含有功能性官能团的小分子有机物受阻酚和受阻胺在ABS基体中形成均匀的杂化体系，大幅度引入了体系内的氢键密度，从而提高体系内聚能，在材料受到外力后，氢键离解消耗了大量的能量，从而达到提高阻尼的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
高阻尼ABS组合物的制备方法，采用以下步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：基体ABS树脂100、耐热剂0-30、受阻酚5-40、受阻胺5-40、抗氧剂0.1-1、光稳定剂0.1-1、润滑剂0.5-2，上述原料中，使用的基体ABS树脂为本体聚合或乳液聚合生产的ABS中的一种或几种共混物，耐热剂为N-苯基马来酰亚胺或苯乙烯-马来酸酐共聚物，优选N-苯基马来酰亚胺，受阻酚为具有空间受阻结构的酚类化合物，包括有2，6-二叔丁基-4-甲酚、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼，优选N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺或N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼。受阻胺为具有空间受阻结构的胺类化合物，包括但不限于哌啶衍生物、咪唑酮衍生物或氮杂环烷酮衍生物。优选可以采用苯甲酸(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯、癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯、氮基三[乙酸(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯]和N、N′-双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)己二胺、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基-4-羟基哌啶)酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-羟基哌啶)酯或2-乙基-2-(4-羟基-3,5-三级丁基苄基)丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-羟基哌啶)酯。抗氧剂选自亚磷酸酯类抗氧剂。光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂。润滑剂选自硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、芥酸酰胺、油酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种；
(2)将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为220-250℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得高阻尼ABS组合物。
以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本发明的技术方案以及所能够获得的技术效果。
实施例1
一种阻尼ABS组合物及其制备方法.，该组合物包括以下成分及步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
Figure BDA0002320652250000041
使用的基体ABS树脂为高桥石化本体聚合方法生产的ABS8391和天津大沽乳液聚合方法生产的ABS MG29的1:1共混物，受阻酚为日本ADK旭电化生产的AO-50，受阻胺为巴斯夫Tinuvin 770DF，抗氧剂为美国科聚亚亚磷酸酯抗氧剂619F，光稳定剂为汽巴公司的Tinuvin-327，润滑剂为市售硬脂酸镁，耐热剂为日本电器化学生产的N-苯基马来酰亚胺(NPMI)；
(2)将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为220-250℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得所需组合物。
实施例2
一种阻尼ABS组合物及其制备方法.，该组合物包括以下成分及步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
Figure BDA0002320652250000051
使用的基体ABS树脂为高桥石化本体聚合方法生产的ABS8391和天津大沽乳液聚合方法生产的ABS MG29的1:1共混物，耐热剂为日本电器化学生产的N-苯基马来酰亚胺(NPMI)，受阻胺为巴斯夫Tinuvin 770DF，抗氧剂为美国科聚亚亚磷酸酯抗氧剂619F，光稳定剂为汽巴公司的Tinuvin-327，润滑剂为市售硬脂酸镁；
(2)将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为220-250℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得所需组合物。
实施例3
一种阻尼ABS组合物及其制备方法.，该组合物包括以下成分及步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
Figure BDA0002320652250000052
使用的基体ABS树脂为高桥石化本体聚合方法生产的ABS8391和天津大沽乳液聚合方法生产的ABS MG29的1:1共混物，耐热剂为日本电器化学生产的N-苯基马来酰亚胺(NPMI)，受阻酚为日本ADK旭电化生产的AO-50，抗氧剂为美国科聚亚亚磷酸酯抗氧剂619F，光稳定剂为汽巴公司的Tinuvin-327，润滑剂为市售硬脂酸镁；
(2)将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为220-250℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得所需组合物。
实施例4
一种阻尼ABS组合物及其制备方法.，该组合物包括以下成分及步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
Figure BDA0002320652250000061
使用的基体ABS树脂为高桥石化本体聚合方法生产的ABS8391和天津大沽乳液聚合方法生产的ABS MG29的1:1共混物，耐热剂为日本电器化学生产的N-苯基马来酰亚胺(NPMI)，受阻酚为日本ADK旭电化生产的AO-50，抗氧剂为美国科聚亚亚磷酸酯抗氧剂619F，光稳定剂为汽巴公司的Tinuvin-327，润滑剂为市售硬脂酸镁；
(2)将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为220-250℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得所需组合物。
实施例5
一种阻尼ABS组合物及其制备方法.，该组合物包括以下成分及步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
Figure BDA0002320652250000062
Figure BDA0002320652250000071
使用的基体ABS树脂为本体聚合方法生产的ABS树脂，受阻酚为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯的混合物，受阻胺为苯甲酸(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯，抗氧剂为美国科聚亚亚磷酸酯抗氧剂619F，光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂，润滑剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；
(2)将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为220℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得所需组合物。
实施例6
一种阻尼ABS组合物及其制备方法.，该组合物包括以下成分及步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
Figure BDA0002320652250000072
使用的基体ABS树脂为本体聚合方法生产的ABS树脂，耐热剂为N-苯基马来酰亚胺，受阻酚为N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼，受阻胺为2-乙基-2-(4-羟基-3,5-三级丁基苄基)丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-羟基哌啶)酯，抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂，光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂，润滑剂为芥酸酰胺；
(2)将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为230℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得所需组合物。
实施例7
一种阻尼ABS组合物及其制备方法.，该组合物包括以下成分及步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
Figure BDA0002320652250000081
使用的基体ABS树脂为乳液聚合方法生产的ABS树脂，耐热剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物，受阻酚为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯，受阻胺为苯甲酸(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯与癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯的混合物，抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂，光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂，润滑剂为白矿油；
(2)将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为250℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得所需组合物。
对比例1
常规ABS组合物包括以下成分及步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
Figure BDA0002320652250000082
使用的基体ABS树脂为高桥石化本体聚合方法生产的ABS8391和天津大沽乳液聚合方法生产的ABS MG29的1:1共混物，耐热剂为日本电器化学生产的N-苯基马来酰亚胺(NPMI)，抗氧剂为美国科聚亚亚磷酸酯抗氧剂619F，光稳定剂为汽巴公司的Tinuvin-327，润滑剂为市售硬脂酸镁；
(2)将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为220-250℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得所需组合物。
对比例2
阻尼ABS组合物包括以下成分及步骤：
(1)按照以下组分及重量份含量备料：
Figure BDA0002320652250000091
使用的基体ABS树脂为高桥石化本体聚合方法生产的ABS8391和天津大沽乳液聚合方法生产的ABS MG29的1:1共混物，耐热剂为日本电器化学生产的N-苯基马来酰亚胺(NPMI)，聚氨酯TPU为万华化学WHT-1164，抗氧剂为美国科聚亚亚磷酸酯抗氧剂619F，光稳定剂为汽巴公司的Tinuvin-327，润滑剂为市售硬脂酸镁；
(2)将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为220-250℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得所需组合物。
测试方法：
将上述实施例1～4制备的阻尼ABS组合物颗粒按照ISO标准注塑并测试；
损耗因子tanδ(阻尼因子)按照自由振动衰减法进行测试，其性能检测结果如表2所示。
将实施例1～4和对比例1、2所制备的树脂注塑成型，组分比例如下表1。根据自由衰减震动法测定其损耗因子，比较其阻尼性大小，总结如下表2。
表1各实施例和对比例配方
Figure BDA0002320652250000092
Figure BDA0002320652250000101
表2各实施例热变形温度和损耗因子比较
热变形温度(1.80MPa，℃) 损耗因子tanδ(23℃) 损耗因子tanδ(0℃)
实施例1 90 0.026 0.021
实施例2 88 0.015 0.010
实施例3 86 0.023 0.019
实施例4 92 0.017 0.013
对比例1 93 0.011 0.008
对比例2 87 0.019 0.012
由上述检测结果可知：
a、通过对比实施例2、3、4和对比例1，受阻胺和受阻酚均能够明显改善ABS的阻尼性能，且受阻酚提高更明显；
b、对比实施例1、2、3，受阻胺和受阻酚同时加入比单独加入一种对阻尼的贡献更大；
c、通过对比各实施例和对比例，相比TPU，受阻酚和受阻胺同时加入，对ABS的耐热性能影响不大，而且具有更高的阻尼性能；在低温(0℃)时的损耗因子差异更明显，说明受阻胺和受阻酚杂化形成的氢键对阻尼的贡献明显高于聚氨酯弹性的贡献，这是因为在低温下TPU柔韧性下降导致的。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高阻尼ABS组合物，其特征在于，包括以下组分及重量份含量的原料：基体ABS树脂100、耐热剂0-30、受阻酚10-20、受阻胺5-10、抗氧剂0.1-1、光稳定剂0.1-1、润滑剂0.5-2；
所述基体ABS树脂为本体聚合或乳液聚合生产的ABS中的一种或几种共混物；所述耐热剂为N-苯基马来酰亚胺或苯乙烯-马来酸酐共聚物；所述受阻酚为具有空间受阻结构的酚类化合物，所述的受阻胺为具有空间受阻结构的胺类化合物；
所述具有空间受阻结构的酚类化合物为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯；
所述受阻胺为癸二酸双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶）酯。
2.根据权利要求1所述的一种高阻尼ABS组合物，其特征在于，所述耐热剂为N-苯基马来酰亚胺共聚物。
3.根据权利要求1所述的一种高阻尼ABS组合物，其特征在于，所述抗氧剂选自亚磷酸酯类抗氧剂。
4.根据权利要求1所述的一种高阻尼ABS组合物，其特征在于，所述光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂。
5.根据权利要求1所述的一种高阻尼ABS组合物，其特征在于，所述润滑剂选自硅油、白矿油、硬脂酸钡、硬脂酸镁、芥酸酰胺、油酸酰胺、石蜡、聚乙烯蜡或乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种。
6.如权利要求1-5中任一项所述的高阻尼ABS组合物的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：
（1）按照以下组分及重量份含量备料：基体ABS树脂100、耐热剂0-30、受阻酚10-20、受阻胺5-10、抗氧剂0.1-1、光稳定剂0.1-1、润滑剂0.5-2；
（2）将上述原料按以上配比混入高速混合机内搅拌，混合均匀后经计量装置加入双螺杆挤出机，机筒温度设定为220-250℃，通过剪切、塑化，将物料混合均匀，然后造粒制得高阻尼ABS组合物。
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