CN111607187A - 一种改性abs材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性ABS材料及其制备方法,按质量百分计,其制备原料包括以下组分:50~70%的ABS树脂、8~21%的ASA树脂、5~13%的超高分子量聚乙烯、6~15%苯乙烯、1~5%聚苯醚、3~7%苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、0.8~2.5%的乙撑双硬脂酰胺。本发明所制备得到具有高抗冲击性、耐老化性好、与涂料附着性佳、耐磨、耐腐蚀等性能的ABS改性材料,赋予了ABS更高的经济价值,满足了制造高性能材料的高要求。
Description
技术领域
本发明涉及高分子技术领域,特别是涉及一种改性ABS材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)是一种耐腐蚀性、刚性和透明度好的热塑性高分子材料,目前广泛应用于制作化妆品包装容器,但其也存在抗冲击性较差、低温时变脆、易老化等缺陷,导致现有的以ABS为原材料制成的包装容器的综合物理性能和力学性能欠佳,不能满足日益提高的市场需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种改性ABS材料及其制备方法,进而可制备得到具有高抗冲击性、耐老化性好、与涂料附着性佳、耐磨、耐腐蚀等性能的ABS改性材料,赋予了ABS更高的经济价值,满足了制造高性能材料的高要求。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种改性ABS材料,按质量百分计,按质量百分计,其制备原料包括以下组分:50~70%的ABS树脂、8~21%的ASA树脂、5~13%的超高分子量聚乙烯、6~15%苯乙烯、1~5%聚苯醚、3~7%苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、0.8~2.5%的乙撑双硬脂酰胺。
一种改性ABS材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)分别将ABS树脂、ASA树脂在80℃真空干燥8h;将聚苯醚在120℃真空干燥3h;
(2)将超高分子量聚乙烯与二甲苯按质量比1:9加入真空反应釜中混合均匀,然后在100℃下溶胀30min,得到超高分子量聚乙烯初溶胀液;
超高分子量聚乙烯具有极好的耐磨性、耐低温性、耐冲击性、耐腐蚀性、化学稳定性及自润滑性,但由于其子量大于100万,分子链间相互缠结,致使超高分子量聚乙烯熔体粘度大,流动困难,加工难度大。本步骤中,采用二甲苯对超高分子量聚乙烯进行初步溶胀,二甲苯分子不断进入超高分子量聚乙烯的链段网络内部,使分子链间的距离不断增大,缠结的地方不断解缠,通过初溶胀处理有利于后续溶胀的进行,另二甲苯对超高分子量聚乙烯的溶胀效果好,可缩短超高分子量聚乙烯的溶胀时间;
(3)向超高分子量聚乙烯初溶胀液中加入过量乙醇,过滤,得到初溶胀超高分子量聚乙烯,然后向初溶胀超高分子量聚乙烯中加入乙撑双硬脂酰胺及石油醚-乙酸乙酯混合液,在室温下搅拌均匀并超声波辐射溶胀1h,得到超高分子量聚乙烯混合溶胀体系,石油醚-乙酸乙酯混合液与超高分子量聚乙烯的质量比为14:1,石油醚-乙酸乙酯混合液中,石油醚与乙酸乙酯的质量比为1:2.73;
本步骤中,超高分子量聚乙烯初溶胀液中的二甲苯溶于乙醇中被除去后,超高分子量聚乙烯分子链间的距离仍然较大,当引入乙撑双硬脂酰胺及石油醚-乙酸乙酯混合液后,因乙撑双硬脂酰胺能完全溶于石油醚-乙酸乙酯混合液,乙撑双硬脂酰胺分子中含有C=O双键,石油醚分子中含有苯环,乙酸乙酯中亦含有C=O双键,乙撑双硬脂酰胺、石油醚、乙酸乙酯三者间的分子间作用力及共轭效应使能乙撑双硬脂酰胺、石油醚、乙酸乙酯形成稳定的体系,石油醚-乙酸乙酯混合液作为溶胀剂可进一步溶胀超高分子量聚乙烯,因超高分子量聚乙烯已被二甲苯初步溶胀,可缩短再次溶胀的时间,更重要的是,在超声波辐射状态下,石油醚和乙酸乙酯在进入超高分子量聚乙烯分子链网络的同时可促进部分乙撑双硬脂酰胺也进入超高分子量聚乙烯分子链网络中,剩余部分的乙撑双硬脂酰胺则因溶于石油醚-乙酸乙酯混合液中而与超高分子量聚乙烯颗粒形成均匀分散,通过上述操作使得超高分子量聚乙烯被进一步溶胀的同时促进了乙撑双硬脂酰胺在超高分子量聚乙烯中的分散均匀性,有利于改善超高分子量聚乙烯在熔融时的流动性,改善加工性能;
(4)将干燥后的聚苯醚加入苯乙烯中,混合均匀后在75℃溶胀1.5h,得到溶胀后的聚苯醚;
ABS在注塑成盖子、管体等包装容器后,还需在其表面涂覆涂料,作为基材的ABS的表面性质对涂装效果有很大影响,如果基材表面能低,则不利于涂料在基材上的润湿和附着,如果塑料的结晶度高,亦将影响涂料的附着力。聚苯醚为非结晶性树脂,在较宽的温度范围内能保持良好的力学性能,且其具有极高的表面能(表面能为47dynes/cm),因此可以用于改善ABS的表面能。但由于聚苯醚树脂的熔体流动性差,热塑加工困难,必须改善其流动性。本步骤中,以苯乙烯作为溶胀剂溶胀聚苯醚,能增加聚苯醚分子链的活动性,进而可促进聚苯醚熔体的流动性;另苯乙烯均匀分散于聚苯醚分子链网络中,由于ABS树脂和ASA树脂分子中均含有苯乙烯结构,因此可提升后续加工中聚苯醚与ABS树脂、ASA树脂的相容性;
(5)将干燥后的ABS树脂、ASA树脂、苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、溶胀后的聚苯醚混合均匀,然后输送至双螺杆挤出机中进行熔融,得到预熔物;
ASA树脂是丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物,与ABS相比,由于引入不含双键的丙烯酸酯橡胶取代丁二烯橡胶,因而耐候性有了本质的改变,比ABS高出10倍左右,而其他力学性能、加工性能、电绝缘性、耐化学腐蚀性与ABS相似,因此可作为耐老化剂以提升ABS改性材料的耐老化性能。该步骤中,ABS树脂与ASA树脂相容性好,苯乙烯接枝马来酸酐共聚物作为相容剂可进一步改善聚苯醚与ABS树脂、ASA树脂的相容性,同时在后续加入超高分子量聚乙烯后,也能促进超高分子量聚乙烯与ABS树脂、ASA树脂的相容性;
(6)对超高分子量聚乙烯混合溶胀体系进行边加热熔融边抽真空处理,然后将得到的熔体输送至双螺杆挤出机中与预熔物熔融混合,再经双螺杆挤出机注塑挤出,得到改性ABS材料。
本步骤中,石油醚和乙酸乙酯沸点较低,加热时,石油醚和乙酸乙酯从超高分子量聚乙烯混合溶胀体系中挥发出来,通过抽真空去除。
步骤(6)中,双螺杆挤出机的挤出温度为200~220℃。
本发明的有益效果是:
(1)以二甲苯为溶胀剂,一方面能在较短时间内完成对超高分子量聚乙烯的初溶胀,溶胀快速且溶胀效果好,另一方面在对初溶胀的超高分子量聚乙烯进行去溶剂处理后能成为类似于后续溶胀的前驱体,可缩短后续溶胀时间;
(2)在超声波辐射状态下,将超高分子量聚乙烯、乙撑双硬脂酰胺与的石油醚-乙酸乙酯混合液混合进行溶胀,通过乙撑双硬脂酰胺与石油醚、乙酸乙酯分子间的分子间作用力和共轭效应使得部分乙撑双硬脂酰胺以溶胀形式进入超高分子量聚乙烯分子链网络中,剩余部分乙撑双硬脂酰胺与超高分子量聚乙烯聚合物颗粒形成均匀分散,大大改善了乙撑双硬脂酰胺的分散均匀性,有利于超高分子量聚乙烯的熔融流动,进而能与其他组分充分熔融混合,改善最终产品的抗冲击性;
(3)以苯乙烯为溶胀剂溶胀聚苯醚,既能改善聚苯醚的熔融流动性,又能改善聚苯醚与ABS树脂、ASA树脂的相容性,进而改善产品与表面涂料的相容性,提高涂料附着力;
(4)通过各组分的合理优化配比,以ASA树脂作为耐老化剂,以超高分子量聚乙烯作为增韧剂,以聚苯醚作为表面能改性剂,制备得到具有高抗冲击性、耐老化性好、与涂料附着性佳、耐磨、耐腐蚀等性能的ABS改性材料,赋予了ABS更高的经济价值,满足了制造高性能材料的高要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述:
实施例1
一种改性ABS材料,按质量百分计,其制备原料包括以下组分:50%的ABS树脂、16.1%的ASA树脂、10.7%的超高分子量聚乙烯、13.2%苯乙烯、3.5%聚苯醚、4%苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、2.5%的乙撑双硬脂酰胺。
一种改性ABS材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)分别将ABS树脂、ASA树脂在80℃真空干燥8h;将聚苯醚在120℃真空干燥3h;
(2)将超高分子量聚乙烯与二甲苯按质量比1:9加入真空反应釜中混合均匀,然后在100℃下溶胀30min,得到超高分子量聚乙烯初溶胀液;
(3)向超高分子量聚乙烯初溶胀液中加入过量乙醇,过滤,得到初溶胀超高分子量聚乙烯,然后向初溶胀超高分子量聚乙烯中加入乙撑双硬脂酰胺及石油醚-乙酸乙酯混合液,在室温下搅拌均匀并超声波辐射溶胀1h,得到超高分子量聚乙烯混合溶胀体系,石油醚-乙酸乙酯混合液与超高分子量聚乙烯的质量比为14:1,石油醚-乙酸乙酯混合液中,石油醚与乙酸乙酯的质量比为1:2.73;
(4)将干燥后的聚苯醚加入苯乙烯中,混合均匀后在75℃溶胀1.5h,得到溶胀后的聚苯醚;
(5)将干燥后的ABS树脂、ASA树脂、苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、溶胀后的聚苯醚混合均匀,然后输送至双螺杆挤出机中进行熔融,得到预熔物;
(6)对超高分子量聚乙烯混合溶胀体系进行边加热熔融边抽真空处理,然后将得到的熔体输送至双螺杆挤出机中与预熔物熔融混合,再经双螺杆挤出机注塑挤出,得到改性ABS材料。其中,双螺杆挤出机的挤出温度为200℃。
实施例2
一种改性ABS材料,按质量百分计,其制备原料包括以下组分:63%的ABS树脂、10.3%的ASA树脂、6%的超高分子量聚乙烯、11%苯乙烯、1.7%聚苯醚、7%苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、1%的乙撑双硬脂酰胺。
一种改性ABS材料的制备方法,按照上述配方并采用实施例1中的制备方法制备改性ABS材料,不同点在于:双螺杆挤出机的挤出温度为205℃。
实施例3
一种改性ABS材料,按质量百分计,其制备原料包括以下组分:70%的ABS树脂、8%的ASA树脂、8.5%的超高分子量聚乙烯、7%苯乙烯、2%聚苯醚、3%苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、1.5%的乙撑双硬脂酰胺。
一种改性ABS材料的制备方法,按照上述配方并采用实施例1中的制备方法制备改性ABS材料,不同点在于:双螺杆挤出机的挤出温度为215℃。
实施例4
一种改性ABS材料,按质量百分计,其制备原料包括以下组分:59%的ABS树脂、21%的ASA树脂、6.4%的超高分子量聚乙烯、8.2%苯乙烯、1%聚苯醚、3%苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、1.4%的乙撑双硬脂酰胺。
一种改性ABS材料的制备方法,按照上述配方并采用实施例1中的制备方法制备改性ABS材料,不同点在于:双螺杆挤出机的挤出温度为220℃。
实施例5
一种改性ABS材料,按质量百分计,其制备原料包括以下组分:61.5%的ABS树脂、9.7%的ASA树脂、13%的超高分子量聚乙烯、6%苯乙烯、4%聚苯醚、5%苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、0.8%的乙撑双硬脂酰胺。
一种改性ABS材料的制备方法,按照上述配方并采用实施例1中的制备方法制备改性ABS材料,不同点在于:双螺杆挤出机的挤出温度为203℃。
实施例6
一种改性ABS材料,按质量百分计,其制备原料包括以下组分:67.3%的ABS树脂、12.2%的ASA树脂、5%的超高分子量聚乙烯、9%苯乙烯、1.5%聚苯醚、4%苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、1%的乙撑双硬脂酰胺。
一种改性ABS材料的制备方法,按照上述配方并采用实施例1中的制备方法制备改性ABS材料,不同点在于:双螺杆挤出机的挤出温度为217℃。
实施例7
一种改性ABS材料,按质量百分计,其制备原料包括以下组分:54.1%的ABS树脂、12.5%的ASA树脂、13%的超高分子量聚乙烯、10.2%苯乙烯、5%聚苯醚、3.4%苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、1.8%的乙撑双硬脂酰胺。
一种改性ABS材料的制备方法,按照上述配方并采用实施例1中的制备方法制备改性ABS材料,不同点在于:双螺杆挤出机的挤出温度为210℃。
实施例8
一种改性ABS材料,按质量百分计,其制备原料包括以下组分:52.3%的ABS树脂、18%的ASA树脂、5%的超高分子量聚乙烯、15%苯乙烯、2.2%聚苯醚、6%苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、1.5%的乙撑双硬脂酰胺。
一种改性ABS材料的制备方法,按照上述配方并采用实施例1中的制备方法制备改性ABS材料,不同点在于:双螺杆挤出机的挤出温度为214℃。
对ABS原料树脂及实施例1~8所得改性ABS材料进行物理性能测试,测试结果如表1所示,由表1可知,改性后的ABS的韧性、耐老化性、表面能得到提升,同时因高密度聚乙烯的加入也有效提升了耐磨性。
表1:
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种改性ABS材料,其特征在于:按质量百分计,其制备原料包括以下组分:50~70%的ABS树脂、8~21%的ASA树脂、5~13%的超高分子量聚乙烯、6~15%苯乙烯、1~5%聚苯醚、3~7%苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、0.8~2.5%的乙撑双硬脂酰胺。
2.一种如权利要求1所述改性ABS材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)分别将ABS树脂、ASA树脂在80℃真空干燥8h;将聚苯醚在120℃真空干燥3h;
(2)将超高分子量聚乙烯与二甲苯按质量比1:9加入真空反应釜中混合均匀,然后在100℃下溶胀30min,得到超高分子量聚乙烯初溶胀液;
(3)向超高分子量聚乙烯初溶胀液中加入过量乙醇,过滤,得到初溶胀超高分子量聚乙烯,然后向初溶胀超高分子量聚乙烯中加入乙撑双硬脂酰胺及石油醚-乙酸乙酯混合液,在室温下搅拌均匀并超声波辐射溶胀1h,得到超高分子量聚乙烯混合溶胀体系,石油醚-乙酸乙酯混合液与超高分子量聚乙烯的质量比为14:1,石油醚-乙酸乙酯混合液中,石油醚与乙酸乙酯的质量比为1:2.73;
(4)将干燥后的聚苯醚加入苯乙烯中,混合均匀后在75℃溶胀1.5h,得到溶胀后的聚苯醚;
(5)将干燥后的ABS树脂、ASA树脂、苯乙烯接枝马来酸酐共聚物、溶胀后的聚苯醚混合均匀,然后输送至双螺杆挤出机中进行熔融,得到预熔物;
(6)对超高分子量聚乙烯混合溶胀体系进行边加热熔融边抽真空处理,然后将得到的熔体输送至双螺杆挤出机中与预熔物熔融混合,再经双螺杆挤出机注塑挤出,得到改性ABS材料。
3.如权利要求2所述一种改性ABS材料的制备方法,其特征在于:步骤(6)中,双螺杆挤出机的挤出温度为200~220℃。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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