CN114836002B - 一种高韧高磁吸abs合金及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高韧高磁吸ABS合金及其制备方法和应用。本发明的高韧高磁吸ABS合金，包括如下重量份的组分：ABS树脂20~30份；聚酯树脂20~30份；金属铁粉40~60份；表面改性剂2~8份；所述表面改性剂为氧化低密度聚乙烯蜡，酸值≥15 mg KOH/g。采用氧化低密度聚乙烯蜡诱导包覆高含量金属铁粉填充至ABS体系中，并引入聚酯树脂，可以获得兼具高韧性和高磁吸性能的ABS合金。本申请的高韧高磁吸ABS合金的悬臂梁缺口冲击强度≥14 kJ/m²，在18kg拉脱力的钕铁硼强磁吊环条件下能够吸附255g以上重量的砝码。

Description

一种高韧高磁吸ABS合金及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，更具体的，涉及一种高韧高磁吸ABS合金及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，仿金属塑料已被广泛应用在塑料制件的外观装饰上，一般在塑料树脂中加入少量的金属粉（如铝粉、铁粉）来改变塑料外观，使得制件成型金属效果。但是金属粉的添加会导致塑料的韧性大幅下降。对于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS树脂），一般使用丁二烯橡胶增韧改性，但仍无法有效弥补金属粉所造成的韧性下降，因此，ABS树脂中金属粉的添加量受限。

目前在创新家电、玩具产品领域中，市场对高磁吸特性的改性ABS制品有较大需求。磁吸材料一般是通过添加磁性材料或高含量金属铁来制备，但是由于ABS制品加工过程常用的加工设备都有不少含铁制件，制备高磁吸ABS制品难以使用磁性材料，而若是通过添加大量金属粉以获得磁吸性能的话，ABS材料的韧性劣化严重。

因此，难以制得具有磁吸性能，且兼具优异韧性的高韧高磁吸ABS材料。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的韧性和磁吸性难以兼具的缺陷，提供一种高韧高磁吸ABS合金，采用氧化低密度聚乙烯蜡诱导包覆高含量金属铁粉填充至ABS体系中，并引入聚酯树脂进一步改善材料韧性，可以获得兼具高韧性和高磁吸性能的ABS合金。

本发明的另一目的在于提供上述高韧高磁吸ABS合金的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述高韧高磁吸ABS合金的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高韧高磁吸ABS合金，包括如下重量份的组分：

ABS树脂 20~30份；

聚酯树脂 20~30份；

金属铁粉 40~60份；

表面改性剂 2~8份；

所述表面改性剂为氧化低密度聚乙烯蜡，氧化低密度聚乙烯蜡的酸值≥15 mgKOH/g。

发明人研究发现，采用氧化低密度聚乙烯蜡诱导包覆高含量金属铁粉填充至ABS体系中，并引入聚酯树脂进一步改善韧性，可以获得兼具高韧性和高磁吸性能的ABS合金。

本申请的高韧高磁吸ABS合金中含有较大量金属铁粉，为ABS材料带来了优异的磁吸性能。氧化低密度聚乙烯蜡含有羧酸和酯基官能团，酸值高的氧化低密度聚乙烯蜡极性较高，可以在挤出过程中包覆于金属铁粉表面，使得金属铁粉在ABS体系中分散性良好，从而不会造成ABS的韧性明显劣化。

在本发明的ABS合金体系中，聚酯树脂与ABS树脂复合共混，形成的相态结构更有助于在高填充体系下改善材料的韧性。同时，在高填充体系下ABS和聚酯加工温度相当，合金材料不会因较高加工温度影响ABS成分降解。

优选地，所述氧化低密度聚乙烯蜡的酸值为17~60 mg KOH/g。

氧化低密度聚乙烯蜡的酸值按照ASTM D1386-2015 标准方法进行检测。

优选地，所述氧化低密度聚乙烯蜡的粘度为150~300cps。

更优选地，所述氧化低密度聚乙烯蜡的粘度为150~200cps。

氧化低密度聚乙烯蜡的粘度按照ASTM D1986-2014标准方法进行检测。

在上述粘度范围内，氧化低密度聚乙烯蜡的流动性适宜，对于金属铁粉的包覆效果更优。

优选地，所述金属铁粉的平均粒径≤74μm。

更优选地，所述金属铁粉的平均粒径为38~50μm。

优选地，所述金属铁粉与表面改性剂的质量比为1∶（0.1~0.12）。

在上述质量比范围内，表面改性剂既能有效包覆金属铁粉、促进分散，又不会因表面改性剂含量过多而造成局部相态团聚，使材料出现分层现象，导致韧性下降。

优选地，所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯（PCTG树脂）、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯（PETG树脂）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT树脂）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET树脂）的一种或者几种。

更优选地，所述聚酯树脂为PCTG树脂与PBT树脂的混合物。

进一步优选地，所述聚酯树脂中PCTG树脂与PBT树脂的质量比为1：（0.2~5）。

优选地，所述高韧高磁吸ABS合金还包括抗氧剂0.1~2份，润滑剂0.1~2份。

可选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸脂类抗氧剂。

可选地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种。

本发明还保护上述高韧高磁吸ABS合金的制备方法，包括如下步骤：

将ABS树脂、聚酯树脂、金属铁粉、表面改性剂、润滑剂（如有）和抗氧剂（如有）混合后，加至挤出机，经熔融共混，挤出造粒，得到所述高韧高磁吸ABS合金。

优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机，螺筒一至二区温度为120~190℃，三至十区温度为200~240℃，螺杆转速为350~450rpm。

本发明还保护上述高韧高磁吸ABS合金在制备家用电器、玩具中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明开发了一种高韧高磁吸ABS合金。采用氧化低密度聚乙烯蜡诱导包覆高含量金属铁粉填充至ABS体系中，并引入聚酯树脂，可以获得兼具高韧性和高磁吸性能的ABS合金。

本申请的高韧高磁吸ABS合金的悬臂梁缺口冲击强度≥14 kJ/m²，能够吸附255g以上重量的砝码。

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；

ABS树脂，采购自奇美实业，ABS PA-757；

PCTG树脂，采购自伊士曼，DN011；

PETG树脂，采购自伊士曼，GN071；

PBT树脂，采购自江苏长春，1200-211M；

金属铁粉-1，采购自金河，JHF-200，平均粒径为74μm；

金属铁粉-2，采购自金河，JHF-300，平均粒径为48μm；

金属铁粉-3，采购自金河，JHF-400，平均粒径为38μm ；

氧化低密度聚乙烯蜡-1，采购自三井，4202E，酸值17 mg KOH/g，粘度为300cps；

氧化低密度聚乙烯蜡-2，采购自三井，1105A，酸值60mg KOH/g，粘度为150cps；

氧化低密度聚乙烯蜡-3，采购自瑞勒，RL-216A，酸值15 mg KOH/g，粘度为200cps；

氧化低密度聚乙烯蜡-4，采购自霍尼韦尔，AC629，酸值17 mg KOH/g，粘度为200cps；

氧化低密度聚乙烯蜡-5，采购自瑞勒，RL-9308，酸值10mg KOH/g，粘度为160cps；

抗氧剂，市售，受阻酚类抗氧剂；

润滑剂，市售，季戊四醇硬脂酸酯；

低密度聚乙烯蜡，采购自瑞勒RL-617A，未经氧化改性处理，粘度为200cps；

氧化高密度聚乙烯蜡，采购自瑞勒RL-916A，17 mg KOH/g；

PVC树脂，采购自LG化学LS100E；

PA树脂，采购自海阳化纤HY-2500A。

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分别提供一种ABS合金，组分含量见表1，制备方法如下：

按照表1将各组分混合后，加至双螺杆挤出机，螺筒一至二区温度为120~190℃，三至十区温度为200~240℃，螺杆转速为350~450rpm，经熔融共混，挤出造粒，得到ABS合金。

表1 实施例1~18 ABS合金的组分含量（重量份）

对比例1~10

对比例1~10分别提供一种ABS合金，组分含量见表2，制备方法如下：

按照表2将各组分混合后，加至双螺杆挤出机，螺筒一至二区温度为120~190℃，三至十区温度为200~240℃，螺杆转速为350~450rpm，经熔融共混，挤出造粒，得到ABS合金。

表2 对比例1~10的ABS合金的组分含量（重量份）

性能测试

对上述实施例及对比例制得的ABS合金进行性能测试，具体方法如下：

悬臂梁缺口冲击强度：按照ISO 180-2019标准；

磁吸性能：将ABS合金注塑为3mm厚度的方板，采用18kg拉脱力的钕铁硼强磁吊环，添加不同重量砝码吸附方板，测试可吸附砝码的最大重量，重量越大说明磁吸性能越好。

实施例和对比例的测试结果见表3和表4。

表3 实施例的测试结果

根据表3的测试结果，本申请各实施例制得的ABS合金均具有优异的磁吸性能，吸附砝码重量≥255g，同时保持了良好的韧性，悬臂梁缺口冲击强度≥14 kJ/m²。

由实施例1~3，可以看出随着金属铁粉含量的增加，ABS合金的韧性略微下降，磁吸性能越来越好，磁吸砝码重量更高。根据实施例2和实施例4~7的对比，可以看出，在金属铁粉在材料中的重量占比基本一致的情况下，随着表面改性剂的含量增多，金属铁粉的分散均匀度更高，ABS合金的磁吸性能更优，但当表面改性剂为8份时，可能会造成局部相态团聚，导致ABS合金的韧性略微下降。对于金属铁粉和表面改性剂，二者的质量比为1∶（0.1~0.12）时，可以兼具更优的韧性和磁吸性能。

根据实施例10~12与实施例2的测试结果，不同种聚酯树脂均可以与ABS树脂有效协同，改善材料韧性，其中PCTG树脂与PBT树脂复配时的效果更优。

根据实施例2和实施例14、15，金属铁粉的平均粒径更小时，在高填充量下对于ABS合金材料的韧性劣化影响更小，且使得ABS合金的磁吸性能更优。

根据实施例2和实施例16~18，氧化低密度聚乙烯蜡的酸值越高，对于金属铁粉的诱导包覆效果更优，有助于ABS合金的韧性更好、磁吸性能更优；氧化低密度聚乙烯蜡在酸值接近的情况下（实施例2、18），粘度更低时，制得的ABS合金的韧性更好、磁吸性能更优。综合考虑酸值和粘度的影响，优选氧化低密度聚乙烯蜡的酸值为17~60 mg KOH/g，粘度为150~200cps。

表4 对比例的测试结果

对比例1中，不含表面改性剂，可以看出，在金属铁粉以高填充量加至ABS合金中时，会导致材料的韧性劣化严重，悬臂梁缺口冲击强度仅为6 kJ/m²，由于金属铁粉分散不均，也影响了材料的磁吸性能。

对比例2中，金属铁粉含量过少，ABS合金的磁吸性能不足，吸附的砝码重量过低；对比例3中，金属铁粉的含量过多，即使材料含有表面改性剂也难以使得过量的金属铁粉有效分散，材料韧性较差。对比例4中，表面改性剂的含量过多，使得ABS合金的韧性劣化。

对比例5中不含聚酯树脂，无法与ABS树脂形成有助于韧性改善的相态结构。对比例6和7中分别将聚酯树脂替换为其他树脂（PVC树脂、PA树脂），也难以达到与聚酯树脂相当的促ABS材料韧性改善的效果。

对比例8中，氧化低密度聚乙烯蜡替换为常规的、未经氧化改性处理的聚乙烯蜡，酸值一般为0，无法有效诱导包覆大量的金属铁粉改善材料韧性。对比例9中，氧化低密度聚乙烯蜡替换为氧化高密度聚乙烯蜡，即使酸值适宜，但氧化高密度聚乙烯蜡对金属铁粉的包覆效果较差，在本发明的高填充ABS合金体系内不能有效改善金属铁粉的分散。对比例10中，氧化低密度聚乙烯蜡的酸值较低，对金属铁粉的诱导包覆效果有限，合金材料的韧性和磁吸性能较差。

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)

1.一种高韧高磁吸ABS合金，其特征在于，包括如下重量份的组分：

ABS树脂 20~30份；

聚酯树脂 20~30份；

金属铁粉 40~60份；

表面改性剂 2~8份；

所述表面改性剂为氧化低密度聚乙烯蜡，氧化低密度聚乙烯蜡的酸值≥15mg KOH/g。

2.根据权利要求1所述高韧高磁吸ABS合金，其特征在于，所述氧化低密度聚乙烯蜡的酸值为17~60 mg KOH/g。

3.根据权利要求1所述高韧高磁吸ABS合金，其特征在于，所述氧化低密度聚乙烯蜡按照ASTM D1986-2014标准方法进行检测，其粘度为150~300cps。

4.根据权利要求1所述高韧高磁吸ABS合金，其特征在于，所述金属铁粉的平均粒径≤74μm。

5.根据权利要求1所述高韧高磁吸ABS合金，其特征在于，所述聚酯树脂为PCTG树脂、PETG树脂、PBT树脂、PET树脂的一种或者几种。

6.根据权利要求1所述高韧高磁吸ABS合金，其特征在于，所述聚酯树脂为PCTG树脂与PBT树脂的混合物。

7.根据权利要求1所述高韧高磁吸ABS合金，其特征在于，还包括抗氧剂0.1~2份，润滑剂0.1~2份。

8.权利要求1~6任一项所述高韧高磁吸ABS合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将ABS树脂、聚酯树脂、金属铁粉和表面改性剂混合后，加至挤出机，经熔融共混，挤出造粒，得到所述高韧高磁吸ABS合金。

9.根据权利要求8所述高韧高磁吸ABS合金的制备方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆挤出机，螺筒一至二区温度为120~190℃，三至十区温度为200~240℃，螺杆转速为350~450rpm。

10.权利要求1~7任一项所述高韧高磁吸ABS合金在制备家用电器、玩具中的应用。