CN112724586A - 一种高韧性低浮纤的abs树脂组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高韧性低浮纤的abs树脂组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高韧性低浮纤的ABS树脂组合物，其特征在于，包括如下组分：丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物，聚己二酸对苯二甲酸丁二酯，玻璃纤维，相容剂，偶联剂，润滑剂，加工助剂；所述聚己二酸对苯二甲酸丁二酯树脂的特性粘度为2.0～2.8dl/g。本发明通过在ABS树脂基体中加入特定种类的PBAT，并与相容剂、润滑剂、偶联剂协同作用，使得在含有玻璃纤维的情况下，获得了具有高韧性、低浮纤的ABS树脂组合物。在添加30wt.％玻璃纤维的情况下，ABS树脂组合物表面无明显浮纤，且缺口冲击强度能够达到15KJ/m2。

Description

一种高韧性低浮纤的ABS树脂组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料改性领域，更具体的，涉及一种高韧性低浮纤的ABS 树脂组合物及其制备方法和应用。
背景技术
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑性高分子材料，可广泛用于机械电子及汽车内外饰件或结构件、家用电器、玩具等日常用品。为了获得更优异的材料强度、尺寸稳定性，通常需要对 ABS进行玻璃纤维增强改性，从而使其适用于对强度、尺寸稳定性要求更高的制件中，如家电产品的外壳或支架。
但玻璃纤维的加入会大大降低ABS的一些性能：(1)韧性大幅降低：日本专利JP1995173367A报道的20wt.％玻璃纤维增强ABS组合物的缺口冲击强度只有8.7kJ/m2；中国专利CN101638504A公开了一种通过熔融共混连续本体法生产的高性能玻璃纤维增强ABS树脂组合物，但在玻纤含量21.6wt.％时，ABS树脂组合物的缺口冲击强度仅为11.5kJ/m2；(2)外观效果变差：加入玻纤后ABS材料的浮纤严重，且光泽度降低，大大限制了其在一些外观要求高的领域中的应用，若要达到良好的外观效果，则需要使用蒸汽模技术处理，导致注塑成本的急剧上升。
目前现有技术中对改善玻纤增强ABS浮纤问题做了一些研究，例如中国专利CN106987102A公开了一种可用于电器外壳的耐热耐冲击低浮纤短纤增强 PBT/ABS合金材料及其制备方法，通过使用短切玻璃纤维改善材料表面浮纤，但对玻璃纤维的要求较高，且难以彻底避免材料表面浮纤。
因此，需要开发出一种具有良好韧性、外观的ABS树脂组合物。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的含有玻璃纤维的ABS树脂韧性差、表面浮纤的缺陷，提供一种高韧性低浮纤的ABS树脂组合物，该ABS树脂组合物具有良好的韧性和优异的外观效果。
本发明的另一目的在于提供上述ABS树脂组合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述ABS树脂组合物的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高韧性低浮纤的ABS树脂组合物，包括如下重量份的组分：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)50份
聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)25～75份，
玻璃纤维10～35份，
相容剂1～10份，
偶联剂0.1～5份，
润滑剂0.1～5份，
加工助剂0～5份；
所述PBAT树脂的特性粘度为2.0～2.8dl/g。
所述PBAT树脂的特性粘度均按照GB/T 1632-1993标准方法测试。
PBAT为己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT 的特性，因PBAT含有柔性的脂肪链而自身具有较高韧性。当PBAT的特性粘度高于2.8dl/g或低于2.0dl/g时，PBAT与ABS树脂在加工过程中粘度不匹配，体系相态结构不稳定，制得的ABS树脂组合物综合性能差。通过选择特定种类的 PBAT与ABS树脂复配，以及相容剂、润滑剂、偶联剂的协同增效作用，在含有玻璃纤维的情况下，能够获得保持有良好韧性和优异外观的ABS树脂组合物。
优选地，所述ABS树脂在220℃、10kg条件下的熔体流动速率为6～60g/10min。
更优选地，所述ABS树脂在220℃、10kg条件下的熔体流动速率为 10～40g/10min。
优选地，所述ABS树脂与PBAT的重量比优选为1∶(1～1.5)。
相容剂的加入可以改善玻璃纤维与PBAT、ABS树脂间的相容性，进一步提高ABS树脂组合物的冲击强度，改善加工流变性，提高表面光洁度。
优选地，所述相容剂为马来酸酐类相容剂和/或甲基丙烯酸酯类相容剂。
更优选地，所述相容剂更优选为苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-丙烯腈- 甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。
优选地，所述偶联剂优选为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或锆酸酯偶联剂中的一种或几种。
更优选地，所述偶联剂更优选为硅烷偶联剂。
偶联剂的加入可以有效减少浮纤的产生，并提高ABS树脂组合物的韧性。
所述润滑剂可以是ABS树脂中常用的润滑剂。优选地，所述润滑剂优选为脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、固体石蜡、液体石蜡、硬脂酸盐、硅酮、N,N'-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种。
优选地，所述加工助剂为抗氧剂、阻燃剂、抗静电剂或光稳定剂。
可选的，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季茂四醇脂(抗氧剂1010)和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)的混合物。
可选的，所述阻燃剂为三(三溴苯基)氰尿酸酯、溴化环氧类阻燃剂、十溴二苯乙烷中的一种或几种。
可选的，所述光稳定剂为受阻胺复合类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂、受阻苯甲酸酯类光稳定剂的一种或几种。
可选的，所述抗静电剂为聚醚类永久抗静电剂。
本发明还保护上述高韧性低浮纤的ABS树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
将ABS树脂、PBAT、相容剂、偶联剂、润滑剂和加工助剂混合后加入挤出机主喂料口，将玻璃纤维由挤出机的第一排气口或侧喂料口加入，经熔融混合、挤出造粒，得到所述高韧性低浮纤的ABS树脂组合物。
优选地，所述挤出机优选为双螺杆挤出机。
更优选地，所述双螺杆挤出机的转速为200～350rpm，从加料口到机头的螺杆温度为一区220～250℃，二区220～240℃，三区210～220℃，四区210～230℃，五区210～230℃；口模温度为220～230℃，主机转速为100～500r/min，真空度≤0.1MPa。
本发明还保护上述高韧性低浮纤的ABS树脂组合物在制备高韧性高光泽 ABS制品中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在ABS树脂基体中加入特定种类的PBAT，并与相容剂、润滑剂、偶联剂协同作用，使得在含有玻璃纤维的情况下，获得了具有高韧性、低浮纤的ABS树脂组合物。在添加30wt.％玻璃纤维的情况下，ABS树脂组合物表面无明显浮纤，且缺口冲击强度能够达到15KJ/m2。本发明所开发的ABS树脂组合物能够用于制备对表面光泽度和韧性具有较高要求的产品外壳和支架。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例及对比例中的原料均可通过市售得到：
Figure 1
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1～18
实施例1～18的ABS树脂组合物中各组分的含量如表1所示。
其制备方法为：根据表1将除玻璃纤维外的各组分混合均匀后加入双螺杆挤出机的主喂料口，将玻璃纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料口，经熔融共混、挤出造粒，得到ABS树脂组合物。
其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为36～48:1，双螺杆挤出机的转速为200～350rpm，从加料口到机头的螺杆温度为一区220～250℃，二区220～240℃，三区 210～220℃，四区210～230℃，五区210～230℃；口模温度为220～230℃，主机转速为100～500r/min，真空度≤0.1MPa。
表1实施例1～18的ABS树脂组合物的组分含量(重量份)
Figure BDA0002826324340000051
Figure BDA0002826324340000052
Figure BDA0002826324340000061
对比例1～8
对比例1～8的ABS树脂组合物中各组分的含量如表2所示。
其制备方法为：根据表2将除玻璃纤维外的各组分混合均匀后加入双螺杆挤出机的主喂料口，将玻璃纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料口，经熔融共混、挤出造粒，得到ABS树脂组合物。
其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为36～48:1，双螺杆挤出机的转速为200～350rpm，从加料口到机头的螺杆温度为一区220～250℃，二区220～240℃，三区 210～220℃，四区210～230℃，五区210～230℃；口模温度为220～230℃，主机转速为100～500r/min，真空度≤0.1MPa。
表2对比例1～8的ABS树脂组合物的组分含量(重量份)
Figure BDA0002826324340000062
性能测试
对上述实施例及对比例制备的ABS树脂组合物进行性能测试。
将上述实施例及对比例制备的ABS树脂组合物干燥后，根据注塑为ABS试样，注塑温度为230-240-240-250℃。
测试方法具体如下：
悬臂梁缺口冲击强度：按照ISO180-2019方法测试，ABS试样尺寸为 4mm×10mm×80mm，缺口深度为2mm，测试设备为德国Zwick Roell公司的冲击试验机HIT5.5P。
光泽度：按照ASTM D523-2014方法测试，ABS试样尺寸为100mm×100mm 方板，取60°角测试值。
表面浮纤：试样尺寸为100mm×100mm方板，使用二次元光学显微镜观察试样表面浮纤，试样表面无浮纤为等级A；试样表面有轻微浮纤等级B；试样表面有明显浮纤为等级C。
实施例1～18的测试结果见表3；对比例1～8的测试结果见表4。
表3实施例1～18性能测试结果
Figure BDA0002826324340000071
根据表3的测试结果，实施例1～17制备的ABS树脂组合物光泽度均≥65；表面无浮纤或浮纤较少，为A或B等级；实施例1中在添加30wt.％玻璃纤维的情况下，ABS树脂组合物表面无明显浮纤，且缺口冲击强度能够达到15KJ/m2。
由实施例1～3，ABS树脂与PBAT的重量比优选为1∶(1～1.5)。由实施例 1、实施例6～8，ABS树脂在220℃、10kg条件下的熔体流动速率为10～40g/10min 时，ABS树脂组合物光泽度更优、表面浮纤更少。由实施例1、实施例11～13，偶联剂优选为硅烷偶联剂，且硅烷偶联剂优选为1～5重量份，在此情况下，ABS 树脂组合物具有更优的悬臂梁缺口冲击强度和更少的表面浮纤。
表4对比例1～8性能测试结果
Figure BDA0002826324340000072
Figure BDA0002826324340000081
根据对比例1～2，当PBAT的特性粘度高于2.8dl/g或低于2.0dl/g时，ABS 树脂组合物缺口冲击强度很低，且表面浮纤较多，光泽度差。由对比例3～4，当 PBAT未加或添加量过少时，ABS树脂组合物的缺口冲击强度仅能达到10KJ/m2，且表面浮纤严重。由对比例5，当玻纤添加量过多时，ABS树脂组合物光泽度仅为53，难以满足高光泽要求。由对比例6～7，当ABS树脂组合物中缺少相容剂或偶联剂时，悬梁臂缺口冲击强度较低。对比例8为PBT替换PBAT，可以看出制得的ABS树脂组合物韧性较差。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高韧性低浮纤的ABS树脂组合物，其特征在于，包括如下重量份的组分：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物50份，聚己二酸对苯二甲酸丁二酯25～75份，玻璃纤维10～35份，相容剂1～10份，偶联剂0.1～5份，润滑剂0.1～5份，加工助剂0～5份；
所述聚己二酸对苯二甲酸丁二酯树脂的特性粘度为2.0～2.8dl/g。
2.根据权利要求1所述ABS树脂组合物，其特征在于，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物在220℃、10kg条件下的熔体流动速率为6～60g/10min。
3.根据权利要求2所述ABS树脂组合物，其特征在于，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物在220℃、10kg条件下的熔体流动速率为10～40g/10min。
4.根据权利要求1所述ABS树脂组合物，其特征在于，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物与聚己二酸对苯二甲酸丁二酯的重量比为1∶(1～1.5)。
5.根据权利要求1所述ABS树脂组合物，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝类相容剂和/或甲基丙烯酸类相容剂。
6.根据权利要求5所述ABS树脂组合物，其特征在于，所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述ABS树脂组合物，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或锆酸酯偶联剂中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述ABS树脂组合物，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
9.权利要求1～8任一项所述ABS树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、相容剂、偶联剂、润滑剂和加工助剂混合后加入挤出机主喂料口，将玻璃纤维由挤出机的第一排气口或侧喂料口加入，经熔融混合、挤出造粒，得到所述高韧性低浮纤的ABS树脂组合物。
10.权利要求1～8任一项所述ABS树脂组合物在制备高韧性高光泽ABS制品中的应用。
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