CN115353707A - 一种abs复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种ABS复合材料及其制备方法和应用，组分包括：ABS树脂、PBAT树脂、永久抗静电剂、纳米氧化镁、加工助剂。本发明的ABS复合材料具有同时具有较好的耐应力发白性和低温薄壁注塑特性，可以很好的应用在结构复杂、壁厚较薄且对外观要求比较高的智能穿戴产品上。
Description
技术领域
本发明属于改性塑料领域，特别涉及一种ABS复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
ABS树脂是苯乙烯、丁二烯、丙烯腈共聚物。ABS有优良的力学性能，尤其含有韧性较好丁二烯，其冲击强度较好。但ABS材料提高韧性性能的同时，由于橡胶组分加工时分子链运动较差，容易在内部产生内应力，注塑成深色产品或者受到界力的作用时尤其是薄壁制件时在外观会出现应力发白的现象，形成产品缺陷，比如走步机的薄壁长条边框产品。
专利CN201110407697公开了一种低内应力电镀PC/ABS合金材料及其制备方法，这种合金材料一定程度上降低了材料的内用力，但材料中PC组分的粘度较高，对于减少内应力不利，且PC加工温度较高，注塑薄壁制件更得需要较高温度才行，加工温度高会让合金中ABS组分更容易受热碳化，尤其是ABS组分得橡胶组分耐热比较差。同时，高加工温度，电耗更高。
专利CN 112442251 A公开了一种低内应力ABS/PA6合金材料及其制备方法，这种合金材料一定程度上降低了材料的内用力，但材料中PA组分加工温度较高，不适合低温注塑薄壁制件。
发明内容
针对现有技术的缺陷本发明所要解决的技术问题是提供一种ABS复合材料及其制备方法和应用。
本发明提供一种ABS复合材料，按重量份数，组分包括：
其中ABS，按照标准ISO1133-1997测试熔体流动速率，在220℃，10kg条件下的熔体
流动速率为42-60g/10min；
PBAT树脂的特性粘数为2.3dl/g～2.8dl/g，特性粘数按照标准GB/T 1632.5-2008。
所述永久抗静电剂为聚醚酯酰胺类抗静电剂。
ABS树脂：苯乙烯、丁二烯、丙烯腈共聚物；
PBAT树脂：聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯。
纳米氧化镁为是指颗粒粒度介于1nm～100nm的氧化镁。
ABS、PBAT组分的粘度相匹配可以使材料加工过程中熔体剪切更稳定，材料相容性更好，制成的复合材料发挥更好的性能。所选的永久抗静电剂为聚醚酯酰胺类抗静电剂，有可以和PBAT相反应的官能段，也可以与ABS有很好的相容性。
优选地，所述ABS在220℃，10kg条件下的熔体流动速率为45-55g/10min。
优选地，所述树脂的特性粘数为2.5dl/g～2.7dl/g。
优选地，所述聚醚酯酰胺类抗静电剂为聚醚酯-聚酰胺共聚物、聚醚酯-聚烯烃-聚酰胺共聚物中的一种。
优选地，所述加工助剂为抗氧剂、润滑剂中的一种或几种。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂和硫醚亚磷酸酯类辅助抗氧剂复配。
优选地，所述受阻酚类主抗氧剂包括四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯RIANOX 1010、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯RIANOX 1076中的至少一种。
优选地，所述硫醚亚磷酸酯类辅助抗氧剂包括三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯RIANOX 168、环状季戊烷四基二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基亚磷酸酯)PEP-36中的至少一种。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸类润滑剂(如硬脂酸钙、硬脂酸锌)、聚乙烯类润滑剂(如聚乙烯蜡)、酯类润滑剂(如蒙旦酯或硬脂酸酯)、石蜡类润滑剂、酰胺类润滑剂(如EBS酰胺类或芥酸酰胺类)中的一种或几种。
优选地，按重量份数，组分包括：
本发明的一种所述ABS复合材料的制备方法，包括：
按重量配比称取各组分，混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，熔融、挤出、造粒后得到ABS复合材料。
优选地，挤出机为双螺杆挤出机；所述的熔融温度为150-230℃。
本发明的一种所述ABS复合材料在智能穿戴产品中的应用。比如智能手表、AR产品等。
(1)本发明通过添加抗静电剂与PBAT发生一定程度的酯交换反应，提升ABS和PBAT两种组分的相容性，提高其界面强度，从而提高材料的性能稳定性。抗静电剂起到了相容剂的作用。通过添加纳米氧化镁调节PBAT的结晶情况，从而影响内应力的产生。纳米氧化镁可以作为成核剂，同时由于纳米氧化镁有一定碱性，可以吸附PBAT与抗静电剂反应产生的酸类小分子副产物，这可以抑制材料注塑时酸性小分子气化从而引起困气，避免使用更高压力注塑成型造成制件产生更大内应力。纳米氧化镁还起到了稳定整个复合材料稳定性，减少困气导致内应力增加的情况出现。
(2)本发明ABS复合材料可以在注塑成型结构比较复杂、壁厚较薄的制件时，在较低加工温度下比较顺畅的完成注塑成型过程，保障塑胶材料不用在较高温度下出现过度的受热发生材料性能和外观异常。同时由于PBAT属于半结晶树脂，可以在加工时呈现出较好的熔体充填状态，降低材料内部应力，实现低应力发白效果。
有益效果
本发明的ABS复合材料具有同时具有较好的耐应力发白性和低温薄壁注塑特性，可以很好的应用在结构复杂、壁厚较薄且对外观要求比较高的智能穿戴产品上。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一、原料来源
PBAT树脂A：A401，特性粘数为2.5dl/g，购自珠海万通化工有限公司；
PBAT树脂B：A402，特性粘数为2.8dl/g，购自珠海万通化工有限公司；
PBAT树脂C：A400，特性粘数为2.0dl/g，购自珠海万通化工有限公司；
PBAT树脂D：A300，特性粘数为3.5dl/g，购自珠海万通化工有限公司；
PBAT特性粘数均按照标准GB/T 1632.5-2008测试；
ABS树脂A：780，熔体流动速率为55g/10min(220℃，10kg)，购自锦湖化学公司；
ABS树脂B：HF380，熔体流动速率为42g/10min(220℃，10kg)，购自LG化学公司；
ABS树脂C：PA-756S，熔体流动速率为60g/10min(220℃，10kg)，购自奇美化工公司；
ABS树脂D：0215A，熔体流动速率为25g/10min(220℃，10kg)，购自吉林化工公司；
ABS树脂E：D670，熔体流动速率为70g/10min(220℃，10kg)，购自国乔化学公司；
ABS树脂按照标准ISO1133－1997测试熔体流动速率。
抗静电剂A：聚醚酯-聚酰胺共聚物，Pebax MH2030,购自法国阿科玛公司；
抗静电剂B：聚醚酯-聚烯烃-聚酰胺共聚物，PELESTAT 230,购自日本三洋化成公司；
纳米氧化镁，DK-MgO-002，购自北京德科岛金科技有限公司；
纳米蒙脱土，DK5，购自浙江丰虹新材料股份有限公司；
加工助剂：
所述主抗氧剂四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯(RIANOX 1010)，市售。
辅助抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(RIANOX 168)，市售。
所述润滑剂酰胺类润滑剂EBS EB-FF，市售。
其中主抗氧剂、辅助抗氧剂、润滑剂的质量比为1:2:3。
平行实施例和对比例采用的助剂为同一市售产品。
二、实施例和对比例的制备方法
按重量配比称取各组分，混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，在挤出机中熔融、挤出、造粒，得到ABS复合材料；挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度190-205℃，二区温度190-205℃，三区温度195-215℃，四区温度195-220℃，五区温度195-220℃，六区温度195-225℃，七区温度195-225℃，八区温度190-225℃，九区温度190-225℃，主机转速250-360转/分钟。
三、测试标准和方法
应力发白的量化表征方法：注塑100*100*2mm方板，测试500g钢球，15cm落球测试前后色差ΔL和发白直径。
低温成型评估方法；采用注塑机按45mm/s注塑速度和65MPa注塑压力，保压速度45mm/s和保压压力65MPa，保压时间8s，注塑100*100*0.8mm方板(侧面小浇口1.5mm宽)，调试注塑机加工温度(温度调节为每隔5℃)直到可以注塑出合格产品的最低加工温度观测样条出模后样条饱满且没有变形情况出现，记录该成型温度。
表1实施例1-9的组分配比(重量份)
表2对比例1-5的组分配比(重量份)
表3实施例和对比例的性能效果
| 检测项目 | 发白△L | 发白直径 | 最低成型温度 |
| 单位 | - | cm | ℃ |
| 实施例1 | 0.4 | 0.5 | 190 |
| 实施例2 | 1.1 | 0.8 | 200 |
| 实施例3 | 0.7 | 0.6 | 195 |
| 实施例4 | 0.5 | 0.6 | 205 |
| 实施例5 | 1.1 | 1.0 | 200 |
| 实施例6 | 0.9 | 0.8 | 200 |
| 实施例7 | 1.1 | 1.1 | 205 |
| 实施例8 | 0.8 | 0.8 | 200 |
| 实施例9 | 0.8 | 0.9 | 200 |
| 对比例1 | 2.1 | 1.4 | 210 |
| 对比例2 | 1.7 | 1.3 | 205 |
| 对比例3 | 2.3 | 1.5 | 205 |
| 对比例4 | 2.5 | 1.6 | 210 |
| 对比例5 | 1.6 | 1.2 | 210 |
从表3的数据结果表明，本发明各实施例制备得到的ABS复合材料同时具有较好的耐应力发白性和低温薄壁注塑特性。
从实施例1～3可以看出，优选合适熔体流动性的ABS比较重要，与PBAT树脂粘数匹配很重要，同样的对比例1～4的结果表明选用较高或较低熔指的ABS树脂与PBAT树脂共混，或者选用较高或较低特性粘数的PBAT树脂与ABS树脂共混，由于粘度不匹配，剪切共混时相态不稳定，即使添加了可以与PBAT相反应的抗静电剂起到两相相容性作用，制备得到的ABS复合材料的抗应力发白情况仍然较差。实施例6～9对比实施例1结果表明，原料在不同比例条件下，抗应力发白效果也有差异，优选比例才能让各个组分起到更优的协同效应，实施例1的效果最优，发白△L和发白直径值均最小。对比例5对比实施例1的结果表明，由于纳米氧化镁有一定碱性，可以吸附PBAT与抗静电剂反应产生的酸类小分子副产物，这可以抑制材料注塑时酸性小分子气化从而引起困气，避免使用更高压力注塑成型造成制件产生更大内应力。纳米氧化镁既做PBAT的成核剂又起到了稳定整个复合材料稳定性，减少困气导致内应力增加的情况出现。
Claims (10)
1.一种ABS复合材料，其特征在于，按重量份数，组分包括：
其中ABS在220℃，10kg条件下的熔体流动速率为42-60g/10min；
PBAT树脂的特性粘数2.3dl/g～2.8dl/g；
所述永久抗静电剂为聚醚酯酰胺类抗静电剂。
2.根据权利要求1所述复合材料，其特征在于，所述ABS在220℃，10kg条件下的熔体流动速率为45-55g/10min。
3.根据权利要求1所述复合材料，其特征在于，所述树脂的特性粘数为2.5dl/g～2.7dl/g。
4.根据权利要求1所述复合材料，其特征在于，所述聚醚酯酰胺类抗静电剂为聚醚酯-聚酰胺共聚物、聚醚酯-聚烯烃-聚酰胺共聚物中的一种。
5.根据权利要求1所述复合材料，其特征在于，所述加工助剂为抗氧剂、润滑剂中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂和硫醚亚磷酸酯类辅助抗氧剂。
7.根据权利要求5所述复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸类润滑剂、聚乙烯类润滑剂、酯类润滑剂、石蜡类润滑剂、酰胺类润滑剂中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述复合材料，其特征在于，按重量份数，组分包括：
9.一种权利要求1所述ABS复合材料的制备方法，包括：
按重量配比称取各组分，混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，熔融、挤出、造粒后得到ABS复合材料。
10.一种权利要求1所述ABS复合材料在智能穿戴产品中的应用。
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