CN114605774B - 一种abs树脂组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种ABS树脂组合物及其制备方法与应用，涉及塑料技术领域。本发明所述ABS树脂组合物包含如下重量份的成分：ABS树脂70～90份、耐热剂5～20份、接枝SAN树脂5～10份和助剂0.5～1.5份；所述接枝SAN树脂为SAN接枝亚胺基树脂。本发明通过引入SAN接枝亚胺基树脂，增强了ABS树脂体系中分子链之间的缠结，使得产品在焊接过程中不易产生拉丝、溢料等缺陷，非常适合应用于汽车零部件的焊接。

Description

一种ABS树脂组合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及塑料技术领域，尤其涉及一种ABS树脂组合物及其制备方法与应用。
背景技术
ABS树脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，具有优良的抗冲击强度、良好的加工性能和化学稳定性，易于加工成型，综合性能优良。ABS树脂以其卓越的综合性能广泛用于汽车工业、电子电器工业、轻工家电、纺织和建筑等行业。ABS树脂可采用挤出、注塑、真空、吹塑等多种成型方法生产产品。在汽车尾灯、侧位灯、转向灯等的应用上，一般是采用ABS或PC/ABS材料来制作灯壳体，采用PMMA材料生产灯罩。而灯壳和灯罩之间的组合方式通常采用热板焊接、振动摩擦焊接、超声波焊接、激光焊接等方法。其中热板焊接和振动摩擦焊接技术最成熟、应用最广泛。但在实际生产应用过程中，尤其是热板焊接和振动摩擦焊接时经常会遇到一些塑料焊接缺陷问题，如焊接拉丝、焊接溢料，使得最终制品的焊接强度不足、产品不美观。目前，从材料角度来改善焊接缺陷问题方面的研究鲜有报道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有高焊接强度、焊接缺陷少的ABS树脂组合物及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种ABS组合物，所述ABS组合物包含如下重量份的成分：ABS树脂70～90份、耐热剂5～20份、接枝SAN树脂5～10份和助剂0.5～1.5份；所述接枝SAN树脂为SAN接枝亚胺基树脂；所述SAN接枝亚胺基树脂的结构式如下：
。
本发明通过引入SAN接枝亚胺基树脂，一方面由于氢键作用增强了ABS树脂体系中分子链之间的缠结，使得产品在焊接过程中不易产生拉丝、溢料等缺陷。另一方面，在焊接过程中SAN接枝亚胺基树脂中的亚氨基和汽车零部件中常用的PMMA焊接时会发生大分子反应，从而增强了ABS和PMMA间的焊接强度，也避免了PMMA产品的拉丝和溢料缺陷的产生。
优选地，所述ABS树脂为本体法ABS、乳液法ABS中的至少一种；所述ABS树脂按ISO1133-2011标准，在220℃，10kg负荷下测得的熔体质量流动速率为4～24g/10min。熔体流动速率过低，加工性能较差，导致ABS树脂组合物的力学性能明显下降；熔体流动速率过高，焊接过程中易出现溢料等缺陷。
优选地，所述助剂包含抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，如抗氧剂1010、抗氧剂168等；所述光稳定剂为紫外光吸收剂、高分子量受阻胺中的至少一种；所述润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂、硬脂酸类润滑剂中的至少一种，如季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸、硬脂酸钙等。
优选地，所述耐热剂为N-苯基马来酰亚胺聚合物、α-甲基苯乙烯或苯乙烯-马来酸酐共聚物中的至少一种。N-苯基马来酰亚胺聚合物可提高树脂的耐热性、耐冲击性、热熔性和加工性，α-甲基苯乙烯、苯乙烯-马来酸酐共聚物具有耐高温性、尺寸稳定性和很高的抗冲击强度，在汽车领域被广泛应用。
此外，本发明还公开了一种ABS树脂组合物的制备方法，所述制备方法为：按配比将各组分混合均匀，加入双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到本发明所述ABS树脂组合物。
优选地，所述双螺杆挤出机主机筒的工作温度为180～240℃，双螺杆转速为400～600r/min。
同时，本发明还公开了所述ABS树脂组合物在汽车零部件的焊接领域中的应用。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：本发明通过引入SAN接枝亚胺基树脂，增加了ABS树脂体系中分子链之间的缠结，使得产品在焊接过程中不易产生拉丝、溢料等缺陷，具有较高的焊接强度。同时，通过对ABS树脂的熔体流动速率进行优选，进一步降低了ABS树脂组合物在焊接过程中的焊接拉丝、溢料等缺陷。此外，本发明还提供了一种所述ABS树脂组合物的制备方法，由该方法制备得到的产品均一性好，制备工艺简单，设备要求低，适合进行工业化生产。
附图说明
图1为拉丝缺陷和溢料缺陷等级图；(a)无拉丝、无溢料；(b)拉丝等级为△、溢料等级为☆；(c)拉丝等级为△△、溢料等级为☆☆；(d)拉丝等级为△△△、溢料等级为☆☆☆。
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，下面将结合附图和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用材料如下：
ABS树脂：
ABS树脂1：本体法ABS 3513，中石化，在220℃，10kg负荷下测得的熔体流动速率为7g/10min；
ABS树脂2：乳液法ABS 747S，台湾奇美，在220℃，10kg负荷下测得的熔体流动速率为8g/10min；
ABS树脂3：本体法ABS 3504，中石化，在220℃，10kg负荷下测得的熔体流动速率为4g/10min；
ABS树脂4：乳液法ABS DG417，天津大沽化工，在220℃，10kg负荷下测得的熔体流动速率为24g/10min；
ABS树脂5：乳液法ABS DG-MG94，天津大沽化工，在220℃，10kg负荷下测得的熔体流动速率为33g/10min；
SAN接枝亚胺基树脂:牌号SAN-amine，德国拜耳；
SAN-g-GMA树脂：牌号SAG002，江苏佳易容；
SAN-g-MAH树脂：牌号SMA800，嘉兴华雯化工；
耐热剂1：N-苯基马来酰亚胺聚合物，市售；
耐热剂2：苯乙烯-马来酸酐共聚物，市售；
抗氧剂：抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，质量比为1:1，市售；
光稳定剂：2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二-叔-戊基苯酚和光稳定剂944质量比为1:1的混合物，市售；
润滑剂：季戊四醇硬脂酸酯，市售。
实施例和对比例中使用的耐热剂1～2、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂均为同种市售材料；ABS树脂的熔体质量流动速率均按ISO 1133-2011标准测得。
实施例1～3
本发明所述ABS树脂组合物的实施例，实施例1～3的配方如表1所示，制备方法为：按配比将各组分混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比L/D＝48)的主机筒中，主机筒从加料口到机头出口的温度分别为180℃、190℃、200℃、210℃、210℃、220℃、230℃、230℃、240℃、230℃，双螺杆转速为500r/min，挤出料条经过水槽冷却后切粒，得到本发明所述ABS树脂组合物。
实施例4～7
本发明所述ABS树脂组合物的实施例，实施例4～7与实施例1的区别仅在于，ABS树脂不同，实施例4～7使用的ABS树脂如表2所示。
实施例8
本发明所述ABS树脂组合物的实施例，实施例8与实施例1的区别仅在于，耐热剂不同，实施例8使用的耐热剂为耐热剂2。
对比例1～2
对比例1～2为ABS树脂组合物，其配方如表1所示，制备方法与实施例1～3相同。
对比例3～5
对比例3～5为ABS树脂组合物，其制备方法与实施例1～3相同，配方与实施例1的区别仅在于，对比例3使用的接枝SAN树脂为SAN-g-GMA，对比例4使用的接枝SAN树脂为SAN-g-MAH，对比例5中未使用接枝SAN树脂。
表1(重量份)
表2
项目 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
ABS树脂 ABS树脂2 ABS树脂3 ABS树脂4 ABS树脂5
将实施例1～8和对比例1～5所述ABS树脂组合物置于鼓风烘箱中在80℃下干燥4h，然后用塑料注射成型机注塑成模拟车灯焊接的产品，该产品焊接筋高度为4mm，焊接筋宽度为1.5mm。采用热板焊接方式将其与PMMA材质灯罩进行焊接，热板温度为260℃，焊接时间为10s。将焊接好的样品在50％的相对湿度、23℃条件下放置24h后进行性能测试。
产品性能测试：
拉丝缺陷，根据焊接产品的外观拉丝严重程度进行分级，用△表示，△越多表示缺陷越严重；
溢料缺陷，根据焊接产品的外观溢料严重程度进行分级，用☆表示，☆越多表示缺陷越严重；
拉丝缺陷和溢料缺陷等级如图1所示；(a)无拉丝、无溢料；(b)拉丝等级为△、溢料等级为☆；(c)拉丝等级为△△、溢料等级为☆☆；(d)拉丝等级为△△△、溢料等级为☆☆☆。
焊接强度，对焊接好的产品垂直焊接位置切割20mm长度，固定后进行拉伸破坏测试，所得强度数据除以焊接面积计算得到单位面积焊接强度N/mm2。
测试结果如表3所示。
表3
项目 拉丝缺陷 溢料缺陷 焊接强度(N/mm2)
实施例1 无 无 22
实施例2 无 无 21
实施例3 无 无 24
实施例4 无 无 25
实施例5 无 无 24
实施例6 无 无 25
实施例7 △ ☆ 26
实施例8 无 无 25
对比例1 △△ ☆☆ 16
对比例2 △△△ ☆☆☆ 17
对比例3 △△△ ☆☆☆ 16
对比例4 △△△ ☆☆☆ 15
对比例5 △△△ ☆☆☆ 14
由表3可知，以本发明所述配方制备的ABS树脂组合物具有良好的焊接性，焊接强度均能达到20N/mm2以上，拉丝缺陷和溢料缺陷相对较少；相比于未引入SAN接枝亚胺基树脂的对比例5，焊接性能得到了明显的改善。
对比例1～5所述ABS树脂组合物的焊接强度均低于20N/mm2，可焊性较差。其中，对比例1中ABS树脂的含量相对较少，材料的力学性能、加工性都较差，导致焊接性能相对较差。对比例2中SAN接枝亚胺基树脂过量，对材料的焊接性能会产生不利影响。对比例3～4中使用的接枝SAN树脂分别为SAN-g-GMA和SAN-g-MAH，无法改善ABS树脂组合物的焊接性能。
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，但并不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种ABS树脂组合物，其特征在于，包含如下重量份的成分：ABS树脂70～90份、耐热剂5～20份、接枝SAN树脂5～10份和助剂0.5～1.5份；所述接枝SAN树脂为SAN接枝亚胺基树脂；所述SAN接枝亚胺基树脂的结构式如下：
；
所述ABS树脂按ISO 1133-2011标准，在220℃、10kg负荷下测得的熔体质量流动速率为4～24g/10min。
2.如权利要求1所述的ABS树脂组合物，其特征在于，所述助剂为抗氧剂、光稳定剂、润滑剂中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述光稳定剂为紫外光吸收剂、高分子量受阻胺中的至少一种；所述润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂、硬脂酸类润滑剂中的至少一种。
3.如权利要求1所述的ABS树脂组合物，其特征在于，所述耐热剂为N-苯基马来酰亚胺聚合物、α-甲基苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物中的至少一种。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的ABS树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：按配比将各组分混合均匀，加入双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到本发明所述ABS树脂组合物。
5.如权利要求4所述的ABS树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的主机筒的工作温度为180～240℃，双螺杆转速为400～600r/min。
6.如权利要求1～3任一项所述的ABS树脂组合物在汽车零部件的焊接领域中的应用。
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