CN117447807A - 一种耐候表面自洁净abs材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料技术领域，具体公开了一种耐候表面自洁净ABS材料及其制备方法，其中其组成按质量百分比由以下组分组成：ABS树脂80wt％‑92.5wt％、疏水剂5wt％‑15wt％、偶联剂0.5wt％‑1.5wt％、耐候剂0.5wt％‑1.5wt％、润滑剂1wt％‑3wt％、抗氧剂0.2wt％‑1wt％。制备方法包括如下步骤：(1)称量疏水剂和润滑剂，置于打粉机中，混合搅拌2‑5min，在搅拌的过程中加入偶联剂，形成均匀的混合物1；(2)称量ABS树脂、耐候剂、抗氧剂，混合搅拌1‑3min，形成均匀的混合物2；(3)将混合物1和2按比例加入双螺杆挤出机中，在加工温度180‑220℃下熔融、挤出、造粒、干燥，制得耐候表面自洁净ABS树脂材料。与常规的ABS材料相比，本发明制得的ABS材料水接触角有明显增加，具有更良好的疏水性，达到更好的自清洁效果。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种耐候表面自洁净ABS材料及其制备方法。
背景技术
ABS材料由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成，是一种常用的工程塑料，具有优异的韧性、强度、耐化学性能等特点，可用于受力机构件，同时具有良好的加工性能、高外观和电镀性能等，因此广泛应用于卫浴行业，如排水阀底座、排水阀本体、马桶盖板、同层排水、花洒、龙头等。然而，常规的ABS材料表面张力适中，疏水自洁净性能一般，容易在物件表面残留水渍、汗渍等，无法满足卫浴行业对材料使用的自清洁性要求。当前市场上采用的疏水方法主要是在物件表面进行含氟涂层喷涂而达到一定的自洁净效果，但这种方法会增加工艺复杂性和生产成本，并且涂层容易受到机械应力破坏而失去自洁净作用。
为了提高ABS材料的疏水自洁净效果，研究人员提出了一些新的方法。例如，在ABS材料表面引入微纳米结构，制造出柔性仿生表面，能在物体表面形成一层微小气体隙缝，使水滴无法在表面停留，从而实现自洁净的效果。另外，利用纳米材料表面改性的方法，将亲水性材料，如氧化铜、钛酸钡等，进行复合，形成亲水性和疏水性满足要求的材料，提高ABS材料表面的疏水性能和自洁净效果。此外，对于高反应活性的ABS材料，容易在热、氧、光、水等环境作用下发生变色和性能下降，因此对ABS材料进行耐候改性是必不可少的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种耐候表面自洁净ABS材料及其制备方法。
为了实现以上目的，本发明的技术方案之一为：一种耐候表面自洁净ABS材料，按质量百分比由以下组分组成：ABS树脂80wt％-92.5wt％、疏水剂5wt％-15wt％、偶联剂0.5wt％-1.5wt％、耐候剂0.5wt％-1.5wt％、润滑剂1wt％-3wt％、抗氧剂0.2wt％-1wt％。
在本发明一优选实施方案中，所述的ABS树脂为苯乙烯、丁二烯和丙烯腈的共聚物，在220℃/10kg条件下其熔体流动速率为10-30g/10min。
进一步的，所述苯乙烯29wt％-60wt％，丁二烯的含量为10wt％-25wt％，丙烯腈23wt％-41wt％。
在本发明一优选实施方案中，所述疏水剂为含氟化合物与含硅化合物的混合物，所述含氟化合物与含硅化合物的质量比为(3-10)：(2-5)。
进一步的，所述含氟化合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的至少一种；所述含硅化合物为纳米二氧化硅。
在本发明一优选实施方案中，所述偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
在本发明一优选实施方案中，所述耐候剂为光稳定剂和紫外光吸收剂按质量比(2-4):1复配而成。
进一步的，所述光稳定剂包括770、944、905、5586中的至少一种；所述紫外光吸收剂包括326、324、329中的至少一种。
在本发明一优选实施方案中，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂245或抗氧剂DSTP中的至少一种。
在本发明一优选实施方案中，所述润滑剂包括硅酮、EBS、PE蜡或TAS-2A中的至少一种。
为了实现以上目的，本发明的技术方案之二为：一种耐候表面自洁净ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称量疏水剂和润滑剂，置于打粉机中，混合搅拌2-5min，在搅拌的过程中加入偶联剂，形成均匀的混合物1；
(2)按比例称量ABS树脂、耐候剂、抗氧剂，混合搅拌1-3min，形成均匀的混合物2；
(3)将上述混合物1和混合物2按比例加入双螺杆挤出机中，在加工温度180-220℃下熔融、挤出、造粒、干燥，制得耐候表面自洁净ABS树脂材料。
在本发明一优选实施方案中，所述螺杆转速为350-450r/min，挤出机的长径比为(25-50)：1。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明通过添加特定组分的疏水剂，降低ABS材料的表面能，同时在材料的表面构造纳米结构，与常规的ABS材料相比水接触角有明显增加，具有更良好的疏水性，达到更好的自清洁效果；
2、本发明通过调整耐候剂的复配比例，提高了ABS材料的耐候性，适用于卫浴行业制件；
3、本发明通过对疏水剂进行打粉处理，偶联剂处理，同时改善下料方式，提高了疏水剂与ABS基材的结合力，提高疏水剂的分散性，从而达到更好的自清洁效果。
具体实施方式
一种耐候表面自洁净ABS材料，按质量百分比由以下组分组成：ABS树脂80wt％-92.5wt％、疏水剂5wt％-15wt％、偶联剂0.5wt％-1.5wt％、耐候剂0.5wt％-1.5wt％、润滑剂1wt％-3wt％、抗氧剂0.2wt％-1wt％。
所述的ABS树脂为苯乙烯、丁二烯和丙烯腈的共聚物，在220℃/10kg条件下其熔体流动速率为10-30g/10min。
所述苯乙烯29wt％-60wt％，丁二烯的含量为10wt％-25wt％，丙烯腈23wt％-41wt％。
所述疏水剂为含氟化合物与含硅化合物的混合物，所述含氟化合物与含硅化合物的质量比为(3-10)：(2-5)
所述含氟化合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的至少一种；所述含硅化合物为纳米二氧化硅。
所述偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
所述耐候剂为光稳定剂和紫外光吸收剂按质量比(2-4):1复配而成。
所述光稳定剂包括770、944、905、5586中的至少一种；所述紫外光吸收剂包括326、324、329中的至少一种。
所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂245或抗氧剂DSTP中的至少一种。
所述润滑剂包括硅酮、EBS、PE蜡或TAS-2A中的至少一种。
一种耐候表面自洁净ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称量疏水剂和润滑剂，置于打粉机中，混合搅拌2-5min，在搅拌的过程中加入偶联剂，形成均匀的混合物1；
(2)按比例称量ABS树脂、耐候剂、抗氧剂，混合搅拌1-3min，形成均匀的混合物2；
(3)将上述混合物1和混合物2按比例加入双螺杆挤出机中，在加工温度180-220℃下熔融、挤出、造粒、干燥，制得耐候表面自洁净ABS树脂材料。
所述螺杆转速为350-450r/min，挤出机的长径比为(25-50):1。
以下实施例中用到的ABS树脂为LG甬兴的HI-121H，疏水剂为PTFE和纳米SiO2的混合物，偶联剂KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)为南京曙光化工集团有限公司生产，光稳定剂905为新秀化学生产，紫外光吸收剂UV326利安隆生产，抗氧剂1076为圣莱科特生产，抗氧剂168为利安隆生产，润滑剂硅酮为赢创特种化学生产。
实施例1
一种耐候表面自洁净ABS材料，配方如表1中所示，制备方法如下：
(1)按比例称量疏水剂和润滑剂，置于打粉机中，混合搅拌3.5min，在搅拌的过程中加入偶联剂，形成均匀的混合物1；
(2)按比例称量ABS树脂、耐候剂、抗氧剂，混合搅拌2min，形成均匀的混合物2；
(3)将上述混合物1和混合物2按比例加入双螺杆挤出机中，螺杆转速为400r/min，挤出机的长径比为40:1，加工温度从1-10区分别是180、190、200、210、220、200、190、180、180、190，机头温度200℃下熔融、挤出、造粒、干燥，制得耐候表面自洁净ABS树脂材料。
实施例2
一种耐候表面自洁净ABS材料，配方如表1中所示，制备方法同实施例1。
实施例3
一种耐候表面自洁净ABS材料，配方如表1中所示，制备方法同实施例1。
对比例1
一种ABS材料，配方如表1中所示，制备方法同实施例1。
对比例2
一种ABS材料，配方如表1中所示，制备方法同实施例1。
对比例3
一种ABS材料，配方如表1中所示，制备方法如下：
(1)按比例称量ABS树脂、疏水剂、耐候剂、抗氧剂、润滑剂，混合搅拌2-5分钟，在搅拌的过程中加入偶联剂，形成均匀的混合物；
(2)将步骤(1)制得的混合物通过失重称加入双螺杆挤出机中，加工温度1-10区分别是180、190、200、210、220、200、190、180、180、190，机头温度200℃，熔融、挤出、造粒、干燥，螺杆转速400r/min，挤出机的长径比为40:1。
对实施例1-3和对比例1-3制得的ABS材料的性能按照如下测试标准进行检测：
(1)拉伸强度按照ISO 527-2标准进行测试；
(2)简支梁缺口冲击强度按ISO 179标准进行测试；
(3)耐候测试按照ISO4892-3标准中的循环1进行，试验时间为168h，通过测试其色差变化来评估其耐候性能；
(4)水接触角按照GB/T 30693-2014标准进行测试。
表1实施例1-3及对比例1-3配方及性能测试结果
对比实施例1与对比例1的测试结果可知，添加疏水剂和耐候剂能明显提高材料的疏水性和耐候性；对比实施例2与对比例2的测试结果可知，光稳定剂和紫外光吸收剂的复配比例对材料的耐候性能影响较大，复配比例为3:1时能明显提高耐候效果；对比实施例2与对比例3的结果可知，对疏水剂进行预处理，以及疏水剂的下料方式对材料的机械性能和疏水效果影响较大；对比实施例3与对比例4比较可见，添加纳米二氧化硅能够提高材料的疏水性和耐候性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种耐候表面自洁净ABS材料，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成：ABS树脂80wt％-92.5wt％、疏水剂5wt％-15wt％、偶联剂0.5wt％-1.5wt％、耐候剂0.5wt％-1.5wt％、润滑剂1wt％-3wt％、抗氧剂0.2wt％-1wt％。
2.如权利要求1所述的耐候表面自洁净ABS材料，其特征在于，所述的ABS树脂为苯乙烯、丁二烯和丙烯腈的共聚物，在220℃/10kg条件下其熔体流动速率为10-30g/10min。
3.如权利要求2所述的耐候表面自洁净ABS材料，其特征在于，所述苯乙烯29wt％-60wt％，丁二烯的含量为10wt％-25wt％，丙烯腈23wt％-41wt％。
4.如权利要求1所述的耐候表面自洁净ABS材料，其特征在于，所述疏水剂为含氟化合物与含硅化合物按照质量比(3-10)：(2-5)的混合物。
5.如权利要求4所述的耐候表面自洁净ABS材料，其特征在于，所述含氟化合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯中的至少一种；所述含硅化合物为纳米二氧化硅。
6.如权利要求1所述的耐候表面自洁净ABS材料，其特征在于，所述耐候剂为光稳定剂和紫外光吸收剂按质量比(2-4):1复配而成。
7.如权利要求6所述的耐候表面自洁净ABS材料，其特征在于，所述光稳定剂包括770、944、905、5586中的至少一种；所述紫外光吸收剂包括326、324、329中的至少一种。
8.如权利要求1所述的耐候表面自洁净ABS材料，其特征在于，所述偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，所述润滑剂包括硅酮、EBS、PE蜡或TAS-2A中的至少一种，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂245或抗氧剂DSTP中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的耐候表面自洁净ABS材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按比例称量疏水剂和润滑剂，置于打粉机中，混合搅拌2-5min，在搅拌的过程中加入偶联剂，形成均匀的混合物1；
(2)按比例称量ABS树脂、耐候剂、抗氧剂，混合搅拌1-3min，形成均匀的混合物2；
(3)将上述混合物1和混合物2按比例加入双螺杆挤出机中，在加工温度180-220℃下熔融、挤出、造粒、干燥，制得耐候表面自洁净ABS树脂材料。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述螺杆转速为350-450r/min，挤出机的长径比为(25-50)：1。
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