CN116535701B - 一种玻璃纤维增强的abs复合材料的制备方法 - Google Patents

一种玻璃纤维增强的abs复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法包括如下步骤：S1、将玻璃纤维与脂肪酸共混，超声并加热，得到改性玻璃纤维；S2、将ABS树脂、硅油、润滑剂、稳定剂、相容剂从挤出机的主喂料口加入，将所述改性玻璃纤维从挤出机的侧喂料口加入，进行共混，并熔融挤出造粒，得到产物。本发明的玻璃纤维增强的ABS复合材料中采用长链脂肪酸改性玻璃纤维作为组分，有效提升了材料的稳定性，同时大大增强了产品的机械性能，具有优异的使用性能，克服了现有技术中存在的缺陷。

Description

一种玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及改性复合材料技术领域，特别是涉及一种玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法。
背景技术
ABS树脂（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物）是一种新型通用热塑性工程塑料，外观为微黄色固体，密度约1.04 g/cm3。该材料将丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种不同单体的性能统一，兼具良好的成型性、刚性、韧性、耐腐蚀性，综合性能优良，被广泛应用于家用电器、仪表、通信、汽车工业等多种领域中。然而，ABS树脂较大的成型收缩率、较低的热变形温度和较低的弯曲强度，给产品的加工带来了一定困难。
玻纤增强复合材料是以玻纤为增强材料加入聚合物基体中得到的复合材料，综合了聚合物和玻纤的性能。玻璃纤维按化学组分可分为无碱铝硼硅酸盐和有碱无硼硅酸盐。研究表明在ABS、PP、PET、PA等热塑性塑料中加入纤维材料，可增强材料的强度和收缩率，同时能够提高材料的耐热性。然而，目前的玻纤增强ABS树脂还存在较多缺陷，例如材料的抗冲击性能差、材料表面浮纤、分布不均、材料成型性能差等，限制了玻纤增强ABS的进一步应用和发展。
综上所述，亟需研发一种新的技术方案，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
基于此，本发明开发了一种玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法。本发明的玻璃纤维增强的ABS复合材料中采用长链脂肪酸改性玻璃纤维作为组分，有效提升了材料的稳定性，同时大大增强了产品的机械性能，具有优异的使用性能，克服了现有技术中存在的缺陷。
本发明的一个目的在于，提供一种玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法包括如下步骤：
S1、将玻璃纤维与脂肪酸共混，超声并加热，得到改性玻璃纤维；
S2、将ABS树脂、硅油、润滑剂、稳定剂、相容剂从挤出机的主喂料口加入，将所述改性玻璃纤维从挤出机的侧喂料口加入，进行共混，并熔融挤出造粒，得到产物；
所述润滑剂选自聚乙烯蜡。
进一步地，所述脂肪酸选自碳链长度为C8-C22的脂肪酸。
进一步地，所述玻璃纤维的长径比为4:1-8:1。
进一步地，所述稳定剂选自光稳定剂和热稳定剂的一种或多种。
进一步地，所述挤出机中的加热温度为150-220℃。
进一步地，所述加热温度的条件为：
第一区温度：150-180℃；第二区温度：210-220℃；第三区温度：210-220℃；第四温区的温度：210-220℃；第五区温度：200-210℃；第六区温度：200-210℃；第七区温度：200-210℃；第八区温度：200-210℃；第九区温度：200-210℃；第十区温度：210-220℃。
进一步地，所述挤出机为双螺杆挤出机。
进一步地，所述润滑剂优选为聚乙烯蜡。聚乙烯蜡与ABS树脂、脂肪酸改性玻璃纤维等成分具有更好的相容性，采用聚乙烯蜡作为润滑剂对组分的分散、润滑效果改善更佳，且有利于后续加热熔融过程中的加工性能，能够提升产品的脱模性能，从而得到更良好的外观。
进一步地，所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法中，所述ABS树脂的质量份数为80-120份；改性玻璃纤维的质量份数为10-20份；所述硅油的质量份数为1-2份；所述润滑剂的质量份数为1-2份；所述稳定剂的质量份数为1-3份；所述相容剂的质量份数为1-3份。
本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，首先采用长链脂肪酸对玻璃纤维进行改性，有效增强了材料的分散性和强度，并且将其与光热稳定剂、硅油、润滑剂、相容剂以及ABS树脂进行物理共混后通过十区加热处理熔融挤出，得到了各项性能显著提升的复合材料。本发明的玻璃纤维增强ABS复合材料能够满足市场对稳定性、力学能力的需求，具有良好的应用前景。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。
本发明实施例中的ABS树脂牌号为上海高桥ABS8391。
本发明实施例中的玻璃纤维牌号为巨石玻纤534C，长径比为6:1。
本发明实施例中的稳定剂为质量比1:1的热稳定剂Irganox 1010和光稳定剂TINUV 770。
本发明实施例中的硅油为道康宁生产的甲基硅油PMX-200。
本发明实施例中的润滑剂为聚乙烯蜡，购买自合肥琦鸿高分子材料有限公司。
本发明实施例中的相容剂为SMA800相容剂。
本发明实施例中的“份”均为质量份数。
实施例1
一种玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法包括如下步骤：
S1、将玻璃纤维与二十二酸（玻璃纤维:二十二酸=1:5，m/m）共混，以乙醇为溶剂，70℃下，超声处理10 h，然后过滤、洗涤，得到改性玻璃纤维；
S2、将15份所述改性玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，将100份ABS树脂、1份硅油、1份润滑剂、1份稳定剂和3份相容剂从双螺杆挤出机的主喂料口加入，进行共混，并熔融挤出造粒，得到产物；
其中，所述双螺杆挤出机的加热温度为：第一区温度：180℃、第二区温度：220℃、第三区温度：220℃、第四温区的温度：210℃、第五区温度：200℃、第六区温度：200℃、第七区温度：200℃、第八区温度：200℃、第九区温度：210℃、第十区温度：220℃。
实施例2
一种玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法包括如下步骤：
S1、将玻璃纤维与二十酸（玻璃纤维:二十酸=1:5，m/m）共混，以乙醇为溶剂，80℃下，超声处理10 h，然后过滤、洗涤，得到改性玻璃纤维；
S2、将15份所述改性玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，将100份ABS树脂、1份硅油、1份润滑剂、1份稳定剂和3份相容剂从双螺杆挤出机的主喂料口加入，进行共混，并熔融挤出造粒，得到产物；
其中，所述双螺杆挤出机的加热温度为：第一区温度：180℃、第二区温度：220℃、第三区温度：220℃、第四温区的温度：210℃、第五区温度：200℃、第六区温度：200℃、第七区温度：200℃、第八区温度：200℃、第九区温度：210℃、第十区温度：220℃。
实施例3
一种玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法包括如下步骤：
S1、将玻璃纤维与十二酸（玻璃纤维:十二酸=1:4，m/m）共混，以乙醇为溶剂，70℃下，超声处理10 h，然后过滤、洗涤，得到改性玻璃纤维；
S2、将15份所述改性玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，将100份ABS树脂、1份硅油、1份润滑剂、1份稳定剂和3份相容剂从双螺杆挤出机的主喂料口加入，进行共混，并熔融挤出造粒，得到产物；
其中，所述双螺杆挤出机的加热温度为：第一区温度：180℃、第二区温度：220℃、第三区温度：220℃、第四温区的温度：210℃、第五区温度：200℃、第六区温度：200℃、第七区温度：200℃、第八区温度：200℃、第九区温度：210℃、第十区温度：220℃。
对比例1
一种ABS复合材料的制备方法，本对比例1与实施例1的区别在于：步骤S2中，采用未改性玻璃纤维等质量地替换改性玻璃纤维，其他成分及制备方法与实施例1相同。
对比例2
一种ABS复合材料的制备方法，本对比例1与实施例1的区别在于：步骤S2中，采用硬脂酸钙等质量地替换润滑剂，其他成分及制备方法与实施例1相同。
测试例
测试方法：
对实施例1-3和对比例1-2制备的ABS复合材料样品进行性能测试对比。
按照ASTM D638、ASTM D790、ASTM D256、GB/T 1043.1－2008等标准进行拉伸强度、弯曲强度、收缩率、缺口冲击强度等性能测试。
然后将样品放置于85℃的环境下30日，再次测试拉伸强度。
测试结果如表1所示。
表1 性能测试结果
根据表1可以得出，实施例1-3具有优异的机械性能，且尺寸稳定性良好，垂直、流动方向收缩率相差较小，各项能力均显著优于替换组分的对比例1-2，证明本发明的技术方案中，改性玻璃纤维与润滑剂等成分之间能够产生协同效应，提高成分的分散效果，有效增强了材料的均一性和强度，并且，本发明的复合材料稳定性良好，样品在高温环境长时间放置后，机械性能仍保持在较高水平。令人意外的发现，实施例1-2样品性能优于实施例3，证明本发明中采用长链脂肪酸对玻璃纤维进行改性相比短链脂肪酸具有更好的技术效果。综上所述，本发明的玻璃纤维增强的ABS复合材料具有良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法包括如下步骤：
S1、将玻璃纤维与脂肪酸共混，以乙醇为溶剂，超声并加热，然后过滤、洗涤，得到改性玻璃纤维；
S2、将ABS树脂、硅油、润滑剂、稳定剂、相容剂从挤出机的主喂料口加入，将所述改性玻璃纤维从挤出机的侧喂料口加入，进行共混，并熔融挤出造粒，得到产物；
所述脂肪酸选自碳链长度为C20-C22的脂肪酸；
所述玻璃纤维和脂肪酸的质量比为1:5；
所述润滑剂为聚乙烯蜡。
2.根据权利要求1所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述玻璃纤维的长径比为4:1-8:1。
3.根据权利要求1所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述稳定剂选自光稳定剂和热稳定剂的一种或多种。
4.根据权利要求1所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机中的加热温度为150-220℃。
5.根据权利要求4所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述加热温度的条件为：
第一区温度：150-180℃；第二区温度：210-220℃；第三区温度：210-220℃；第四温区的温度：210-220℃；第五区温度：200-210℃；第六区温度：200-210℃；第七区温度：200-210℃；第八区温度：200-210℃；第九区温度：200-210℃；第十区温度：210-220℃。
6.根据权利要求4所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆挤出机。
7.根据权利要求4所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述玻璃纤维增强的ABS复合材料的制备方法中，所述ABS树脂的质量份数为80-120份；改性玻璃纤维的质量份数为10-20份；所述硅油的质量份数为1-2份；所述润滑剂的质量份数为1-2份；所述稳定剂的质量份数为1-3份；所述相容剂的质量份数为1-3份。
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