CN114230961B - 一种abs复合材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种ABS复合材料及其应用。本发明ABS复合材料包括以下重量份的组分：ABS树脂70～98份，尺寸稳定剂1～20份，界面改性剂0～5份，助剂0～2份，其中尺寸稳定剂为伊利石粉。本发明采用伊利石粉替代常规无机矿物对ABS材料进行填充，使所得ABS复合材料同时具有更好的尺寸稳定性、力学性能和光泽度，适用于电子电器产品或汽车产品中。

Description

一种ABS复合材料及其应用
技术领域
本发明属于塑料领域，涉及一种ABS复合材料及其应用。
背景技术
大多数材料都具有“热胀冷缩”的特性，即受热时膨胀，遇冷时收缩。这是由于物体内的粒子(原子)运动会随温度改变，当温度上升时，粒子的振动幅度加大，令物体膨胀；当温度下降时，粒子的振动幅度减小，使物体收缩。塑料材料由于其大分子链受热时舒展，受冷时收缩，导致其“热胀冷缩”现象较一般材料更甚。对于由塑料制件与金属制件或玻璃制件等组合而成的电子电器产品、汽车产品等而言，如电视机前框(即与电视机屏幕连接的框体)，由于冬季气温较低，低温时塑料材料收缩更大，会导致产品间隙增大，严重时甚至导致产品出现故障。
一般通过在塑料材料中填充层状或柱状无机矿物来提高尺寸稳定性，但是滑石粉、硅灰石等无机矿物的填充对塑料材料的力学性能，尤其是冲击强度，影响非常大，另外也会导致光泽度显著下降。
因此，有必要开一种同时具有良好尺寸稳定性、力学性能和光泽度的塑料材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种ABS复合材料及其应用，旨在使ABS材料在具有良好尺寸稳定性的同时，还具有良好的力学性能和光泽度。
为实现上述目的，第一方面本发明提供了一种ABS复合材料，其包括以下重量份的组分：
Figure BDA0003357102110000021
其中，所述尺寸稳定剂为伊利石粉。
所述ABS复合材料采用伊利石粉替代常规无机矿物(如滑石粉、硅灰石等)进行填充，使其在具有较好的尺寸稳定性的同时，能够减少无机矿物的填充对光泽度的影响；相比滑石粉、硅灰石等常规无机矿物，添加相同粒径的等量的伊利石粉还能使所得ABS复合材料的力学性能(如抗冲击强度)更高、收缩率及收缩率变化量更低。
优选地，所述伊利石粉的目数为1000-4000目。更优选地，所述伊利石粉的目数为2000-3000目。
随着伊利石粉目数的增大，所得ABS复合材料的冲击强度等力学性能和光泽度先显著增大后趋于稳定，收缩率和收缩率变化量缓慢增大，考虑到伊利石粉目数太低对ABS材料的抗冲击强度和光泽度影响较大，优选伊利石粉目数为1000～4000目；考虑到伊利石粉目数较高时不易分散均匀且收缩率变化量较高，同时为获得更高的抗冲击强度和光泽度，进一步优选伊利石粉目数为2000～3000目。
优选地，所述ABS树脂的熔体流动速率为28～40g/10min，熔体流动速率的测试标准ISO 1133-1-2011，测试条件220℃、10kg。当ABS树脂的熔体流动速率太低时，所得ABS复合材料的尺寸稳定性较差；当ABS树脂的熔体流动速率太高时，所得ABS复合材料的力学性能(如抗冲击强度)较差。
优选地，所述ABS复合材料包括以下重量份的组分：
Figure BDA0003357102110000022
当ABS树脂为85～95重量份，尺寸稳定剂为3～8重量份，界面改性剂0.5～5重量份，助剂为0～2重量份时，所得ABS复合材料的尺寸稳定性、抗冲击强度、光泽度等综合性能更好。
界面改性剂的添加能提高ABS复合材料的力学性能，如抗冲击强度等，优选界面改性剂为0.5-5重量份。
优选地，所述界面改性剂包括苯乙烯-马来酸酐接枝物、环氧硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂中的至少一种。
优选地，所述界面改性剂为苯乙烯-马来酸酐接枝物和氨基硅烷偶联剂。发明人在研究过程中意外发现苯乙烯-马来酸酐接枝物和氨基硅烷偶联剂对提高ABS复合材料的力学性能，如抗冲击强度等，有协同增效的作用。
优选地，所述苯乙烯-马来酸酐接枝物和所述氨基硅烷偶联剂的重量比为苯乙烯-马来酸酐接枝物：氨基硅烷偶联剂＝2:1～10:1。更优选地，所述苯乙烯-马来酸酐接枝物和所述氨基硅烷偶联剂的重量比为苯乙烯-马来酸酐接枝物：氨基硅烷偶联剂＝5:1～8:1。
本发明对所述助剂的种类没有限制，可根据ABS材料的实际使用性能需要进行选择。作为一个示例，所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、耐候剂等中的至少一种，其中，抗氧剂可选择为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂等中的至少一种；润滑剂可选择为酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类等中的至少一种；抗氧剂和润滑剂的种类并不局限于上述选择。优选所述助剂的添加量为0.1～2重量份。
本发明对所述ABS复合材料的制备方法没有限制，可以采用现有技术中任意添加无机矿粉的ABS复合材料的制备方法来制备本发明ABS复合材料。作为一个示例，所述ABS复合材料的制备方法包括以下步骤：将ABS树脂、尺寸稳定剂、界面改性剂和助剂混合均匀后，经熔融挤出，即得所述ABS复合材料。
第二方面，本发明还提供了所述ABS复合材料在电子电器产品或汽车产品中的应用。所述ABS复合材料能用于制备与金属制件或玻璃制件等组合而成的电子电器产品、汽车产品，如电视机前框，由于所述ABS复合材料具有较好的尺寸稳定性，避免了“热胀冷缩”所导致的产品间隙增大。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用伊利石粉替代常规无机矿物对ABS材料进行填充，使其在具有较好的尺寸稳定性的同时，能够减少无机矿物的填充对光泽度的影响；相比滑石粉、硅灰石等常规无机矿物，添加相同粒径的等量伊利石粉还能使所得ABS复合材料的力学性能(如抗冲击强度)更高、收缩率及收缩率变化量更低。
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，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
各实施例和对比例中所用的原料如下：
ABS树脂A：台湾奇美实业股份有限公司的PA-757，熔体流动速率为20g/10min；
ABS树脂B：台湾奇美实业股份有限公司的PA-737，熔体流动速率为28g/10min；
ABS树脂C：韩国锦湖化学株式会社的750N SW，熔体流动速率为32g/10min；
ABS树脂D：天津大沽化工股份有限公司的DG-MG94，熔体流动速率为39g/10min；
ABS树脂E：国乔石油化学股份有限公司的ABS D670，熔体流动速率为70g/10min；
伊利石粉A：灵寿县安泰矿业有限公司提供，粒径500目；
伊利石粉B：灵寿县安泰矿业有限公司提供，粒径1000目；
伊利石粉C：灵寿县安泰矿业有限公司提供，粒径2000目；
伊利石粉D：灵寿县安泰矿业有限公司提供，粒径3000目；
伊利石粉E：灵寿县安泰矿业有限公司提供，粒径4000目；
滑石粉：市购所得，粒径3000目；
氨基硅烷偶联剂：荆州江汉精细化工有限公司的JH-A112；
苯乙烯-马来酸酐接枝物：SMA 700，嘉兴华雯化工股份有限公司提供；
抗氧剂：受阻酚类抗氧剂，市购所得，各实施例和对比例中均为同种；
润滑剂：酯类润滑剂，市购所得，各实施例和对比例中均为同种。
上述ABS树脂的熔体流动速率的测试标准为ISO 1133-1-2011，测试条件为220℃、10kg。
各实施例和对比例分别提供了一种ABS复合材料，这些ABS复合材料除配方外，制备工艺的步骤及其他工艺参数均相同，具体为：将全部原料混合均匀后，通过双螺杆挤出机的主喂口喂入，经熔融挤出和造粒后干燥，得到ABS复合材料。
采用如下测试方法测定各实施例和对比例的ABS复合材料的性能：
IZOD缺口冲击强度：按照ISO 180-2000进行测试，测试温度23±2℃、湿度50±5％，A型缺口；
收缩率：依照GB/T 15585-1995标准，注塑标准收缩率样板，选择长度方向模腔尺寸为219.9mm作为标板，在20℃/-20℃环境下存放2h，通过测量样板的尺寸，将实际开模的模腔尺寸减去测量相应温度下样板的尺寸，最终除以开模的模腔尺寸即得到相应温度的收缩率值，再按照如下公式计算收缩率变化量，
收缩率变化量＝收缩率-20℃-收缩率20℃；
光泽度：依照ISO 2813-2014，60°Ave.。
实施例1～6与对比例1～2
实施例1～6与对比例1～2的ABS复合材料配方(各组分单位为重量份)及其性能测试结果见表1。
表1
Figure BDA0003357102110000061
将实施例1～6与对比例1～2对比可知，伊利石粉的添加可降低ABS材料的收缩率和收缩率变化量，即能提高尺寸稳定性；相比滑石粉，伊利石粉能使所得ABS材料具有更高的光泽度；相比同等粒径的滑石粉，伊利石粉对ABS材料的抗冲击强度的影响较小，能使ABS材料具有更高的抗冲击强度和更低的收缩率及收缩率变化量；伊利石粉目数较低，如为500目时，所得ABS材料的抗冲击强度和光泽度较低，尤其是抗冲击强度无法满足电视机前框的普遍需求(通常要求在12kJ/m2以上)，因此优选伊利石粉目数为1000～4000目；在此基础上，考虑伊利石粉目数较高，如为4000目时，所得ABS材料的收缩率变化量*1000较高，达到0.5以上，无法满足季节温度变化大的地区对电视机前框性能的需求，同时为获得更高的抗冲击强度和光泽度，进一步优选伊利石粉目数为2000～3000目；偶联剂的添加能使ABS材料的抗冲击强度等力学性能得到提高。
实施例7～14
实施例7～14的ABS复合材料配方(各组分单位为重量份)及其性能测试结果见表2。
表2
Figure BDA0003357102110000071
Figure BDA0003357102110000081
由表2可知，ABS树脂的熔体流动速率较低时，所得ABS复合材料的收缩率及收缩率变化量较高，尺寸稳定性较差；当ABS树脂的熔体流动速率较高时，所得ABS复合材料的抗冲击强度较差，因此优选ABS树脂的熔体流动速率为28～40g/10min。本发明ABS复合材料包含70～98重量份ABS树脂，1～20重量份伊利石粉，0～5重量份界面改性剂，0～2重量份助剂，具有较高的力学性能(如抗冲击强度)和光泽度，较低的收缩率和收缩率变化量。
实施例15～18
实施例15～18的ABS复合材料的配方中，除界面改性剂种类与实施例8不同外，其他均与实施例8相同(其中界面改性剂总用量都为0.5重量份)；实施例15～18所用界面改性剂如下所示：
实施例15：苯乙烯-马来酸酐接枝物SMA 700；
实施例16：SMA 700与氨基硅烷偶联剂混合物，二者质量比2:1；
实施例17：SMA 700与氨基硅烷偶联剂混合物，二者质量比6.5:1；
实施例18：SMA 700与氨基硅烷偶联剂混合物，二者质量比10:1。
实施例8与实施例15～18的ABS复合材料的性能测试结果见表3。
表3
Figure BDA0003357102110000082
Figure BDA0003357102110000091
由表3可知，苯乙烯-马来酸酐接枝物和氨基硅烷偶联剂对提高材料的抗冲击强度有协同增效的作用。
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 (9)

1.一种ABS复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：
Figure QLYQS_1
其中，所述尺寸稳定剂为伊利石粉，所述伊利石粉的目数为1000-3000目。
2.如权利要求1所述的ABS复合材料，其特征在于，所述伊利石粉的目数为2000-3000目。
3.如权利要求1所述的ABS复合材料，其特征在于，所述ABS树脂的熔体流动速率为28~40g/10min，熔体流动速率的测试标准ISO 1133-1-2011，测试条件220℃、10kg。
4.如权利要求1所述的ABS复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：
Figure QLYQS_2
5.如权利要求1所述的ABS复合材料，其特征在于，所述界面改性剂包括苯乙烯-马来酸酐接枝物、环氧硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂中的至少一种。
6.如权利要求5所述的ABS复合材料，其特征在于，所述界面改性剂为苯乙烯-马来酸酐接枝物和氨基硅烷偶联剂。
7.如权利要求6所述的ABS复合材料，其特征在于，所述苯乙烯-马来酸酐接枝物和所述氨基硅烷偶联剂的重量比为苯乙烯-马来酸酐接枝物：氨基硅烷偶联剂= 2:1 ~ 10:1。
8.如权利要求1所述的ABS复合材料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、耐候剂中的至少一种。
9.如权利要求1~8任一项所述的ABS复合材料在电子电器产品或汽车产品中的应用。
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