CN1315933C - Pp和abs纳米填料合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，它由以下重量配比的原料制成：共聚PP、ABS、马来酸酐、纳米填料、抗紫外线剂、硅烷偶联剂、抗氧剂、硫代二丙酸二月桂醇酯、硫酸钡、阻燃剂、三元乙丙橡胶4045、光亮剂、镁晶须、填充剂、其制备方法为：按重量配比秤取原料；先制备纳米填料、ABS、马来酸酐接枝物：将接枝物、共聚PP、抗紫外线剂、阻燃剂、抗氧剂、硫代二丙酸二月桂醇酯、三元乙丙橡胶4050、硅烷偶联剂、硫酸钡、光亮剂、填充剂各种原料混合后进入双螺杆挤出机造粒成成品合金；本发明的优点是合金具有良好的机械性能和加工性能，其拉伸性能、弯曲性能、抗冲击性能都有所提高，且克服了易变形、收缩率大的缺陷，可广泛替代ABS。

Description

PP和ABS纳米填料合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种PP和ABS纳米填料合金及其制备方法，可用于IT精密电子仪表、家用电器、玩具、汽车零部件等塑料加工行业，属于高分子材料技术领域。
技术背景
ABS工程塑料具有优良的加工性能，被广泛应用于IT、精密电子仪表、家用电器、汽车零部件、玩具等行业，但价格昂贵，使工程塑料的下游加工成本很高。而PP具有加工性能好，资源广泛，价格低廉，最好的韧性塑料。但是它耐寒性差，收缩率较大，尺寸稳定性能较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可替代ABS工程塑料的PP和ABS纳米填料合金及其制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，它由以下重量配比的原料制成：
共聚PP                     70％～80％
ABS                        15％～25％
马来酸酐MAH                0.5％～2％
纳米填料                   0.2％～0.5％
抗紫外线剂                 0.01％～0.1％
硅烷偶联剂                 0.05％～0.2％
抗氧剂                     0.3％～0.5％
硫代二丙酸二月桂醇酯       0.02％～0.5％
硫酸钡                     0.2％～0.3％
阻燃剂                     0.2％～0.3％
三元乙丙橡胶4045           0.3％～1％
光亮剂                     0.2％～2％
镁晶须                     0.2％～4％
填充剂                    1％-2.5％
所述的共聚PP为M1＝7～13g/10min；所述的ABS为0215A；所述的马来酸酐为苯乙烯/丙烯腈共聚物和马来酸酐接枝物(SAN-g-MAH)；所述的纳米填料为TiO2或CaCO3；所述的抗紫外线剂为硬脂酸铝稳定剂(HALS)或自由基捕获剂(GW-622)；
所述的硅烷偶联剂是A-151；所述的抗氧剂为1010；所述的阻燃剂为SFR-100；所述的光亮剂为ST-20；所述的镁晶须为M-HOS；所述的填充剂为滑石粉，滑石粉为500目。
一种PP和ABS纳米填料合金的制备方法，其特征在于，PP为基料的改性合金，其方法如下：
(1)按重量配比秤取原料；
(2)先制备纳米、ABS、马来酸酐接枝物；
将纳米填料、ABS、马来酸酐放入高速混合机充分混合后，均匀加入双螺杆造粒机内进行掺混加工，其加工工艺如下：
一区温度150～160℃，二区温度170～180℃，三区温度190～210℃，
四区温度190～210℃，五区温度210～220℃，六区温度220～230℃；
(3)将接枝物、共聚PP、抗紫外线剂、阻燃剂、抗氧剂、DLTP、EPOM 4050、硅烷偶联剂、硫酸钡、光亮剂、填充剂各种原料充分混合后进入双螺杆挤出机内进行掺混加工，其加工工艺如下：
一区温度200～210℃，二区温度200～210℃，三区温度220～230℃，四区温度220～230℃，五区温度220～230℃，六区温度220～230℃；
(4)混炼滞留时间为2～3分钟，主机转数80～150转/分钟，压力为1.0～1.6Mpa，出料，挤出后冷却，干燥，造粒成型得成品合金；
(5)将镁晶须在双螺杆挤出机第二加料口均匀加入。
本发明采用以PP和ABS树脂为主要原料加入增强剂镁晶须和纳米无机填料共混物制成的工程塑料合金，这种材料具有良好的ABS性能，又克服了PP的耐寒性差的缺点，具有良好的成型流动性，加工性，可用于成型复杂的制品，具有良好的耐低温冲击性能和较高的热稳定性，可取代价格昂贵的单一ABS工程塑料。然而单一PP尺寸稳定性存在缺点，收缩率比ABS相对大，为解决这一技术难题，本发明采用纳米无机填料作为成核剂，采用马来酸酐MAH作为增容剂和接枝剂，加入硅烷偶联剂使合金的各项指标达到ABS工程塑料的水平。
采用接枝马来酸酐ABS/PP-g-MAH作为相容剂，加入纳米无机TiO2或CaCO3，和硫酸钡可提高流变性、力学性能及抗老化性能、尤其是提高耐低温性能和刚性，加入无卤阻燃剂SFR-100提高了阻燃性，加入抗紫外线稳定剂HALSGW-622使合金的耐环境性能指标大大提高。
由于纳米TiO2在简单共混物中存在易分层相容性较差的缺点，而PP/ABS中的SAN的溶和度相对好，用马来酸酐与SAN和ABS、纳米TiO2、滑石粉和硅烷偶联剂A-151经高混处理制备成均匀的接枝混合物为PP共混交联造粒成合金，可克服纳米TiO2在简单共混物中易分层相容性较差的缺点。
本发明的优点是合金具有良好的机械性能和加工性能，其拉伸性能、弯曲性能、抗冲击性能都有所提高，且材料克服了易变形、收缩率大的缺陷，适合于注射成型各种复杂形体的构件，可降低成本1800～2600元/吨，用量可减少1.5～2％，产生附加值可达每吨3000元左右。
具体实施方案
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
实施例1、实施例2和实施例3配比表
配比1-3(表1)
原料名称 配比1(wt％) 配比2(wt％) 配比3(wt％)
共聚PPM1＝7～13g/10min 75 70 80
ABS 0215A 16.6 21.2 12
马来酸酐苯乙烯/丙烯腈共聚物和马来酸酐接枝物(SAN-g-MAH) 2 2 2
纳米TiO2 0.1 0.2
CaCO3 0.1
抗紫外线剂硬脂酸铝稳定剂(HALS) 0.1 0.2
自由基捕获剂(GW-622) 0.1
硅烷偶联剂A-151 0.2 0.2 0.2
抗氧剂1010 0.3 0.3 0.3
硫代二丙酸二月桂醇酯 0.3 0.3 0.3
硫酸钡 0.2 0.2 0.2
阻燃剂SFR-100 0.3 0.3 0.2
三元乙丙橡胶4045 3.5 2.5 1.5
光亮剂 0.2 0.4 0.2
镁晶须 0.2 0.4 0.2
滑石粉 1 2 2.5
PP和ABS纳米填料合金的制备方法，其特征在于，PP为基料的改性合金，其方法如下：
(1)按重量配比秤取原料；
(2)先制备纳米、ABS、马来酸酐接枝物：
将纳米填料、ABS、马来酸酐放入高速混合机充分混合后，均匀加入双螺杆造粒机内进行掺混加工，其加工工艺如下：
一区温度155℃，二区温度175℃，三区温度200℃，四区温度200℃，五区温度215℃，六区温度230℃。
(3)将接枝物、共聚PP、抗紫外线剂、阻燃剂、抗氧剂、硫代二丙酸二月桂醇酯、EPOM 4050、硅烷偶联剂、硫酸钡、光亮剂、填充剂各种原料充分混合后进入双螺杆挤出机内进行掺混加工，其加工工艺如下：
一区温度205℃，二区温度205℃，三区温度215℃，四区温度225℃，五区温度225℃，六区温度225℃；
(4)混炼滞留时间为2～3分钟，主机转数100转/分钟，压力为1.3Mpa，出料，挤出后冷却，干燥，造粒成型得成品合金；
(5)将镁晶须在双螺杆挤出机第二加料口均匀加入。
根据实施例1、实施例2、实施例3制得样品1、样品2、样品3与原ABS的产品性能对比。
测试性能对比(表2)
测试项目 测试方法 结果1 结果2 结果3 ABS 单位
屈服强度 ASTMD638 371.1 375.3 388.4 402.7 kg/cm2
断裂强度 ASTMD638 371.1 367.1 387.4 401.4 kg/cm2
断裂伸长率 ASTMD638 3.22 8.82 6.26 9.5 ％
弯曲模量 ASTMD790 2.45 2.25 2.15 2.14 104kg/cm2
弯曲强度 ASTMD790 552 529 556 578 kg/cm2
冲击强度(悬缺口) ASTMD256 3.79 3.96 3.99 4.119 Kg-cm/cm
熔融指数 ASTMD642 11.77 10.47 8.26 9.05 g/10min
收缩率(水平) ASTMD644 0.81 0.84 0.65 0.63 ％
收缩率(垂直) ASTMD644 1.07 1.07 0.94 0.99 ％
维卡软化点 ASTMD152 113.4 113.2 115.8 116.6 ℃
比重 1.153 1.168 1.106 1.243 g/cm3
硬度 ASTMD785 R92.5 R89 R90.9 R92.5
阻燃级别 UL94 V-0级 V-0级 V-0级
冲击强度(悬无缺口) ASTMD4812 41.84 49.05 49.31 49.76 KJ/M2

Claims (13)

1.一种PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，它由以下重量配比的原料制成：
共聚PP                  70％～80％
ABS                     15％～25％
马来酸酐                0.5％～2％
纳米填料                0.2％～0.5％
抗紫外线剂              0.01％～0.1％
硅烷偶联剂              0.05％～0.2％
抗氧剂                  0.3％～0.5％
硫代二丙酸二月桂醇酯    0.02％～0.5％
硫酸钡                  0.2％～0.3％
阻燃剂                  0.2％～0.3％
三元乙丙橡胶4045        0.3％～1％
光亮剂                  0.2％～2％
镁晶须                  0.2％～4％
填充剂                  1％-2.5％。
2.根据权利要求1所述的PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，所述的共聚PP为M1＝7～13g/10min。
3.根据权利要求1所述的PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，所述的ABS为0215A。
4.根据权利要求1所述的PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，所述的马来酸酐为苯乙烯/丙烯腈共聚物和马来酸酐接枝物。
5.根据权利要求1所述的PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，所述的纳米填料为TiO2或CaCO3。
6.根据权利要求1所述的PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，所述的抗紫外线剂为硬脂酸铝稳定剂或自由基捕获剂。
7.根据权利要求1所述的PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，所述的硅烷偶联剂是A-151。
8.根据权利要求1所述的PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，所述的抗氧剂为1010。
9.根据权利要求1所述的PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，所述的阻燃剂为SFR-100。
10.根据权利要求1所述的PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，所述的光亮剂为ST-20。
11.根据权利要求1所述的PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，所述的镁晶须为M-HOS。
12.根据权利要求1所述的PP和ABS纳米填料合金，其特征在于，所述的填充剂为滑石粉，滑石粉为500目。
13.一种PP和ABS纳米填料合金的制备方法，其特征在于，PP为基料的改性合金，其方法如下：
(1)按重量配比秤取原料；
(2)先制备纳米填料、ABS、马来酸酐接枝物：
将纳米填料、ABS、马来酸酐放入高速混合机充分混合后，均匀加入双螺杆造粒机内进行掺混加工，其加工工艺如下：
一区温度150～160℃，二区温度170～180℃，三区温度190～210℃，四区温度190～210℃，五区温度210～220℃，六区温度220～230℃；
(3)将接枝物、共聚PP、抗紫外线剂、阻燃剂、抗氧剂、DLTP、EPOM 4050、硅烷偶联剂、硫酸钡、光亮剂、填充剂各种原料充分混合后进入双螺杆挤出机内进行掺混加工，其加工工艺如下：
一区温度200～210℃，二区温度200～210℃，三区温度220～230℃，四区温度220～230℃，五区温度220～230℃，六区温度220～230℃；
(4)混炼滞留时间为2～3分钟，主机转数80～150转/分钟，压力为1.0～1.6Mpa，出料，挤出后冷却，干燥，造粒成型得成品合金；
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