CN114163746B - 一种玻纤增强as组合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种玻纤增强AS组合物及其应用，涉及改性塑料技术领域。本发明提供的玻纤增强AS组合物，包括如下重量份数的组分：AS树脂64‑88份、玻璃纤维10‑30份、偶联剂0.1‑1份、复合减摩剂0.1‑10份和助剂0‑3份，其中，所述复合减摩剂由聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼组成。本发明通过在玻纤增强AS树脂体系中引入复合减摩剂，利用复合减摩剂中三种组分的协同作用，降低复合材料的动摩擦系数，同时保证复合材料的刚韧性不受太大影响。

Description

一种玻纤增强AS组合物及其应用
技术领域
本发明涉及改性塑料技术领域，特别涉及一种玻纤增强AS组合物及其应用。
背景技术
玻纤增强塑料具有比强度高、耐腐蚀、隔热、成型收缩率小等优点，并且，利用玻纤增强塑料可以使塑料的拉伸性能大幅度提高。苯乙烯-丙烯腈共聚物(即AS树脂)中加入玻璃纤维可增强AS树脂的强度和抗热变形能力，还可减小AS树脂的热膨胀系数。玻璃纤维增强AS因其具有良好的加工性能、尺寸稳定性和拉伸强度在家用电器领域具有良好的应用价值，如空调中的轴流、贯流和离心风扇叶等。但家用电器在工作过程中，各种装配在一起的制件难免会发生摩擦，并且由于玻纤增强产品本身刚性比较强，在摩擦时候难免出现异响噪音，影响使用体验。因此，对玻纤增强AS材料进行减摩改性是非常必要的。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的主要目的是提供一种玻纤增强AS组合物及其应用。
为实现上述目的，第一方面，本发明提出了一种玻纤增强AS组合物，包括如下重量份数的组分：AS树脂64-88份、玻璃纤维10-30份、偶联剂0.1-1 份、复合减摩剂0.1-10份和助剂0-3份，其中，所述复合减摩剂由聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼组成。
本发明技术方案中，通过在玻纤增强AS树脂体系中引入复合减摩剂，复合减摩剂中，氮化硼的莫氏硬度比较高，可起到的硬支点作用，抵抗复合材料制件之间在接触磨损过程中的抗刨、抗削及抗犁的破坏；二硫化钼在材料接触过程中，遇到摩擦生热时、二硫化钼会停留在材料表面形成转移膜，有效降低复合材料的动摩擦系数；聚全氟乙丙烯化学稳定性好，添加聚全氟乙丙烯后，可以使得复合减摩剂在很宽的温度范围和几乎所有的环境气氛下，都能保持良好的化学稳定性、热稳定性和润滑性，上述三种物质协同作用，降低复合材料的动摩擦系数，同时保证复合材料的刚韧性不受太大影响，从而使玻纤增强AS组合物既可以满足家用电器制件的力学性能要求，又可以降低工作运行状态下的噪音。
需要说明的是，本申请所采用的AS树脂中苯乙烯含量为常规范围，没有特殊要求，一般来讲，AS树脂中苯乙烯含量为65-85wt％。
本申请所采用的玻璃纤维可以是长玻璃纤维，也可以是短玻璃纤维。其中，长玻璃纤维为连续型的纤维，没有长度的标准，其直径一般为10-16μm；短玻璃纤维的长度一般为0.2-10mm，直径一般为8-20μm。
本申请所采用的氮化硼和二氧化钼，其粒径均为常规粒径，没有特殊要求。其中，氮化硼的常规D50粒径为50nm-3μm，二氧化钼的常规D50粒径为20nm-1μm。
作为本发明所述玻纤增强AS组合物的优选实施方式，所述复合减摩剂为 1-5重量份。
发明人经过大量试验发现，当玻纤增强AS树脂体系中添加1-5重量份的复合减摩剂后，制备的玻纤增强AS组合物动摩擦系数更低，且刚韧性水平降低幅度更小。
作为本发明所述玻纤增强AS组合物的优选实施方式，所述复合减摩剂中的聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼三者的重量比为聚全氟乙丙烯：氮化硼：二氧化钼＝1:(0.5-2):(0.5-1)。
通过优化复合减摩剂中三种组分的配比，可使玻纤增强AS组合物的动摩擦系数降低，并且对玻纤增强AS组合物的刚韧性影响程度也得到进一步地控制。实验发现，当复合减摩剂中的聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼三者的重量比为聚全氟乙丙烯：氮化硼：二氧化钼＝1:(0.5-2):(0.5-1)时，对应的玻纤增强AS组合物的动摩擦系数更低，刚韧性水平更高。
作为本发明所述玻纤增强AS组合物的优选实施方式，所述复合减摩剂中的聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼三者的重量比为聚全氟乙丙烯：氮化硼：二氧化钼＝1:(0.8-1):(0.6-1)。
作为本发明所述玻纤增强AS组合物的优选实施方式，所述偶联剂为硅烷偶联剂、改性硅油中的至少一种。
偶联剂能改善玻璃纤维和AS树脂的粘合性能，从而提高复合材料的性能。目前常用化学键理论来解释这一现象，该理论认为：硅烷偶联剂和改性硅油中含有两种不同的化学官能团，其一端与无机材料，如玻璃纤维、硅酸盐、金属氧化物等表面的硅醇基团反应生成共价键；另一端又与高聚物基料或树脂生成共价键，从而在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，进而将两种不相容的材料偶联起来。另外，用合适的硅烷偶联剂和改性硅油处理玻璃纤维表面，会提高其表面张力，从而促使有机树脂能在无机物表面的浸润与展开，改善玻璃纤维的集束性和加工性能。
作为本发明所述玻纤增强AS组合物的优选实施方式，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述改性硅油为环氧基改性硅油、甲基硅油中的至少一种。
环氧基改性硅油是在甲基硅油中引入环氧基的硅油，引入的环氧基使其具有反应性、吸附性和交联性。环氧基改性硅油既能与玻璃纤维表面的某些基团反应，又能与树脂反应，使用环氧基改性硅油作为偶联剂、可以在玻璃纤维与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了玻璃纤维与树脂之间粘合强度，形成稳定的结构，使分散相和连续相均匀，即实现两者的相容化。发明人经过大量试验发现，在本发明的玻纤增强AS组合物中，采用环氧基改性硅油作为偶联剂，相较于其它偶联剂，制备得到的玻纤增强AS组合物的动摩擦系数更低，力学性能更好。
作为本发明所述玻纤增强AS组合物的优选实施方式，所述助剂包括热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、色粉和颜料中的至少一种。上述助剂可根据不同技术要求进行单独使用，或者复合使用。热稳定剂可选自受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类抗氧剂中的至少一种，优选受阻酚类抗氧剂；光稳定剂可选自受阻胺类光稳定剂或紫外线吸收剂，优选受阻胺类光稳定剂；润滑剂可选自低分子酯类硬脂酸、金属皂(Cast、Znst)、硬脂酸复合酯或酰胺类(芥酸酰胺)中的至少一种，优选芥酸酰胺。在实际应用过程中，助剂的添加量为 0-3重量份，优选0.3-2重量份。
第二方面，本发明还提出一种玻纤增强AS组合物在制备家电制品中的应用。
作为本发明所述玻纤增强AS组合物在制备家电制品中的应用的优选实施方式，所述家电制品包括轴流、贯流和离心风扇叶中的至少一种。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明技术方案通过在玻纤增强AS树脂体系中引入复合减摩剂，利用复合减摩剂中三种组分的协同作用，降低复合材料的动摩擦系数，同时保证复合材料的刚韧性不受太大影响，从而使玻纤增强AS组合物既可以满足家用电器制件的力学性能要求，又可以降低工作运行状态下的噪音。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将通过具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例及对比例所采用的原材料来源如下：
1、AS树脂
AS树脂1：苯乙烯含量为75wt％，牌号为NF2200，购自中国台湾台化；
AS树脂2：苯乙烯含量为80wt％，牌号为310TR，购自韩国锦湖；
2、玻璃纤维
长玻璃纤维：纤维平均直径为13μm，市售；
短玻璃纤维：纤维平均长度为4.5mm，纤维平均直径为13μm，市售；
3、偶联剂
γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷：牌号为KH-560，购自上海凯茵化工；
γ-氨丙基三乙氧基硅烷：牌号为KH-550，购自轩浩新材料；
甲基硅油：牌号为PMX-200，购自道康宁；
环氧基改性硅油：牌号为DY-E701，购自山东大易化工；
4、复合减摩剂
聚全氟乙丙烯：牌号为FJP-810，购自浙江巨化；
氮化硼：D50粒径为200nm，牌号为XH-BN-200，购自上海肖晃纳米科技有限公司；
二氧化钼：D50粒径为100nm，牌号为MoO2 100N，购自雨木新材料有限公司；
5、助剂
受阻酚类抗氧剂：市售，且实施例和对比例中均为同种；
受阻胺类光稳定剂：市售，且实施例和对比例中均为同种；
芥酸酰胺：市售。
本发明实施例和对比例中聚丙烯材料的制备方法如下：将AS树脂、玻璃纤维、偶联剂、复合减摩剂和助剂按配比加入高速混合机中混合均匀，经喂料器喂入挤出机中，混炼、熔融挤出、拉条、冷却、切粒，得到AS组合物，其中，熔融挤出的条件为：一区温度160-210℃，二区温度170-220℃，三区温度170-230℃，四区温度170-240℃，五区温度170-240℃，六区温度170-240℃，七区温度170-240℃，八区温度170-240℃，九区温度170-240℃；主机转速250-600转/分钟；双螺杆挤出机的长径比为20-40:1。
本发明实施例和对比例中性能测试方法
1、弯曲强度(对应材料的刚性)：按ISO178-2010测试，速度为2mm/min；
2、悬臂梁缺口冲击强度(对应材料的韧性)：按ISO180-2001测试，A型缺口；
3、动摩擦系数，按ASTM D1894标准测试塑料对塑料的动摩擦系数。
实施例1-6、对比例1-5的原料组成及性能测试结果如下表1、表2所示。
表1.实施例1-6、对比例1-5的原料组成情况(按重量份数计)
Figure BDA0003350019100000051
Figure BDA0003350019100000061
表2.实施例1-6、对比例1-5的性能测试结果
Figure BDA0003350019100000062
由表1、2可知，与对比例1相比，实施例1-6在玻纤增强AS树脂体系中引入1-10重量份的复合减摩剂，制备的玻纤增强AS组合物材料的动摩擦系数明显降低，且材料的弯曲强度和悬臂梁缺口冲击强度并未发生明显降低。
目前，对玻纤增强AS类材料力学性能的一般要求为：弯曲强度>110MPa，悬臂梁缺口冲击强度>6.5KJ/m2。
对比例2中复合减摩剂的重量份数进一步增加，对应的材料动摩擦系数虽然进一步降低，但是材料的弯曲强度和悬臂梁缺口冲击强度明显降低，尤其是材料的悬臂梁缺口冲击强度已经低于该类材料的基本要求，表明玻纤增强 AS树脂体系中复合减摩剂的用量需控制在一定范围内才能实现降低动摩擦系数的同时，保证材料刚韧性不发生明显降低的效果。
相较于实施例3，对比例3-5的复合减摩剂分别缺少一种组分，对比例3-5 制备的材料动摩擦系数虽然较对比例1中未添加任何减摩剂所对应的材料动摩擦系数具有一定程度的降低，但是，对比例3-5制备的材料动摩擦系数的降低幅度小于实施例3的材料动摩擦系数的降低幅度，表明在本申请的玻纤增强AS组合物体系中，复合减摩剂的减摩效果是通过聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼三者发挥协同作用实现的，复合减摩剂三种组分缺一不可。
以实施例4为参照，考察复合减摩剂中各组分的配比对玻纤增强AS组合物的影响。
表3.实施例4、实施例7-13的原料组成情况(按重量份数计)
Figure BDA0003350019100000071
表4.实施例4、实施例7-13的性能测试结果
Figure BDA0003350019100000072
由表3、4可知，实施例4、实施例7-13中复合减摩剂各组分的配比不同，其中，实施例4、实施例7-11的复合减摩剂中，聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼三者的重量比在1:(0.5-2):(0.5-1)范围内，而实施例12、13的复合减摩剂中，聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼三者的重量比超出上述范围，实施例12、 13制备的玻纤增强AS组合物的动摩擦系数高于实施例4、实施例7-13，表明本申请的复合减摩剂中各组分的配比对玻纤增强AS组合物的动摩擦系数具有较大的影响，当复合减摩剂中，聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼三者的重量比在1:(0.5-2):(0.5-1)范围内时，制备的玻纤增强AS组合物的动摩擦系数更低，且力学性能较好。
进一步地，实施例9、实施例10的复合减摩剂中，聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼三者的重量比在1:(0.8-1):(0.6-1)范围内，其对应的玻纤增强AS组合物的动摩擦系数相较于实施例4、实施例7-8、实施例11更低，且力学性能更佳。
以实施例4为参照，考察偶联剂种类对玻纤增强AS组合物的影响。
表5.实施例4、实施例14-16的原料组成情况(按重量份数计)
Figure BDA0003350019100000081
表6.实施例4、实施例14-16的性能测试结果
Figure BDA0003350019100000082
由表5、6可知，实施例4中采用环氧基改性硅油作为偶联剂，相较于实施例14-16采用其它类型的偶联剂，制备得到的玻纤增强AS组合物的动摩擦系数更低，力学性能更好。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种玻纤增强AS组合物，其特征在于，包括如下重量份数的组分：AS树脂64-88份、玻璃纤维10-30份、偶联剂0.1-1份、复合减摩剂0.1-10份和助剂0-3份，其中，所述复合减摩剂由聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼组成；所述复合减摩剂中的聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼三者的重量比为聚全氟乙丙烯：氮化硼：二氧化钼=1:(0.5-2):(0.5-1)。
2.如权利要求1所述的玻纤增强AS组合物，其特征在于，所述复合减摩剂为1-5重量份。
3.如权利要求1所述的玻纤增强AS组合物，其特征在于，所述复合减摩剂中的聚全氟乙丙烯、氮化硼和二氧化钼三者的重量比为聚全氟乙丙烯：氮化硼：二氧化钼=1:(0.8-1):(0.6-1)。
4.如权利要求1所述的玻纤增强AS组合物，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、改性硅油中的至少一种。
5.如权利要求4所述的玻纤增强AS组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述改性硅油为环氧基改性硅油、甲基硅油中的至少一种。
6.如权利要求1所述的玻纤增强AS组合物，其特征在于，所述助剂包括热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、色粉和颜料中的至少一种。
7.如权利要求1-6任一项所述的玻纤增强AS组合物在制备家电制品中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述家电制品包括轴流、贯流和离心风扇叶中的至少一种。
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