CN1775516A - 一种长玻纤增强abs复合材料的制备方法 - Google Patents

一种长玻纤增强abs复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长玻纤增强ABS复合材料的制备方法，以ABS的中间体丁二烯接枝乳液、SAN树脂粉体为原料，加入ABS抗氧化剂1010，搅拌制备悬浮液；将偶联剂表面处理后的连续玻纤在牵引作用下穿过悬浮液浸润槽；通过开放式烘箱烘干、经密闭熔融管道加热熔融，再经模具挤压成型，切粒制得复合材料切片；切片烘干后经注塑机注射成型，制得长玻纤增强ABS复合材料。本发明解决了纤维增强热塑性树脂复合材料的界面问题，工序少、能耗低，有效地降低了成本，玻纤的受损度明显降低，玻纤的长度大，所制备的复合材料具有良好的力学性能。

Description

一种长玻纤增强ABS复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚合物基复合材料，特别是涉及一种悬浮浸渍法制备长玻纤增强ABS复合材料的制备方法，可用于制备高性能长玻纤增强热塑性复合材料。
背景技术
ABS是20世纪40年代出现的一种新型的高分子材料，不仅具有抗冲击性、高刚性、耐油性、机械强度和电气性能优良、相均衡的优良力学性能，而且具有较好的耐化学药品性、尺寸稳定性、表面光泽度、耐低温特性、着色性能和加工流动性能等优点。是一种性能优良、价格相对低廉的热塑性工程塑料。随着对工程塑料性能的要求越来越高，具有良好性价比的长玻纤增强ABS复合材料的研制备受重视，应用前景广阔。
现在常用的熔融浸渍法制备短玻纤增强ABS复合材料，纤维增强热塑性复合材料制备的关键技术之一是树脂浸润纤维的浸渍工艺。目前工业上常用的浸渍方法有熔融浸渍法、溶液浸渍法、悬浮液浸渍法。熔融浸渍法工艺简单，是目前工业上最常用的复合方法，但是由于热塑性树脂的熔体粘度一般较高，树脂难以浸润纤维束内的单根纤维，而且纤维和熔融树脂的混合一般是在双螺杆内进行，因此熔融浸渍法工业上一般应用于短玻纤增强热塑性复合材料的制备。
现有的悬浮浸渍法应用于玻璃纤维毡增强PVC复合材料的研究，所采用的悬浮液需外加溶剂水制备水悬浮PVC树脂悬浮液。熔融浸渍法制备玻纤增强ABS复合材料以聚合物ABS为原料，需要经过SAN和接枝橡胶共混的工序，存在工序繁琐，耗时长，耗能高等缺陷。本发明以ABS中间体制备悬浮液，无需外加溶剂，并且省略了熔融法的SAN和接枝橡胶共混的工序，降低了能耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种长玻纤增强ABS复合材料的制备方法，以弥补现有技术的不足或缺陷，满足生产和生活的需要。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种长玻纤增强ABS复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)均匀悬浮液的制备
将ABS的中间体丁二烯接枝乳液和SAN树脂粉体混合，丁二烯的干重与SAN的重量比为1∶1.5～3，往混合物中加入ABS抗氧化剂1010，高速搅拌，制得均匀的悬浮液；
(2)玻纤的表面处理
将连续玻纤束置于400～500℃下高温热处理4～6小时，自然冷却至室温，然后置于1.5％的硅烷偶联剂KH-550水溶液中浸渍15～30分钟，再放置于70～90℃干燥箱中干燥；
(3)浸润悬浮液的玻纤树脂混合体的挤压成型
连续玻纤在牵引作用下穿过悬浮液浸润槽，通过开放式烘箱烘干、经密闭熔融管道加热熔融，再经模具挤压成型，切粒制得复合材料切片；
(4)复合材料切片的注射成型
复合材料切片在真空70～90℃下烘干3～5小时，经注塑机注射成型，制得长玻纤增强ABS复合材料。
作为优选的技术方案：步骤(1)中SAN树脂粉碎至粒径在20μm以下。
步骤(2)中KH-550水溶液是这样制得的：取一烧杯注入1000ml去离子水，将水PH值用醋酸调到4-5，然后在搅拌下加入硅烷偶联剂KH-550 10～40ml，继续搅拌直至溶液透明，加去离子水至2000ml，制得1.0-2.0％的KH-550水溶液。
步骤(1)中ABS抗氧化剂1010与SAN的重量比为1∶120～180。
注塑机的工艺参数为料口温度为150℃、第一段温度为185℃、第二段温度为200℃、第三段温度为210℃、喷嘴温度为205℃。
步骤(3)中封闭式氮气气氛下的管道用于熔融；挤压模口的位置在熔融管道的末端，模具的长度为8cm，温度为205℃。
丁二烯橡胶乳液是接枝苯乙烯和丙烯腈的丁二烯水溶液，丁二烯的接枝率为70～90％。
本发明以ABS的中间体丁二烯接枝乳液、SAN树脂粉体为起始原料，加入ABS抗氧化剂1010，高速搅拌制备均匀的悬浮液。将偶联剂表面处理后的连续玻纤在牵引作用下穿过悬浮液浸润槽，通过开放式烘箱烘干、经密闭熔融管道加热熔融，再经模具挤压成型，切粒制得复合材料切片。切片烘干后经注塑机注射成型，制得高性能的长玻纤增强ABS复合材料。其工艺过程如图2所示。具体实施可分为三大步：第一步制备均匀悬浮液和玻纤的表面处理；第二步浸润悬浮液的玻纤树脂混合体的挤压成型；第三步复合材料切片的注射成型。
本发明的有益效果是：采用聚合物的中间体制成的悬浮液对玻璃纤维进行浸润，浸润性好，浸润速度快，生产容易进行，从根本上解决了长玻纤增强热塑性复合材料生产过程中树脂对玻纤浸渍难的问题。由于采用工业生产ABS的原料为原料，而不是以聚合物ABS为原料，省略工业生产ABS的SAN和接枝橡胶共混的工序，并将接枝丁二烯橡胶乳液的烘干和玻纤树脂复合工序合二为一，因此与现有长玻纤增强热塑性复合材料的生产工艺相比可以大大减少工序，解决了纤维增强热塑性树脂复合材料的界面问题，工序少、能耗低，有效地降低了成本，玻纤的受损度明显降低，玻纤的长度大，所制备的复合材料具有良好的力学性能。
附图说明
图1本发明的工艺流程图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
实施例1
参照附图1，将ABS的中间体丁二烯接枝乳液和SAN树脂粉体混合，丁二烯的干重与SAN的重量比为1∶1.5，往混合物中加入ABS抗氧化剂1010，高速搅拌，制得均匀的悬浮液；将连续玻纤束置于400℃下高温热处理6小时，自然冷却至室温，然后置于1.5％的硅烷偶联剂KH-550水溶液中浸渍20分钟，再放置于80℃干燥箱中干燥；连续玻纤在牵引作用下穿过悬浮液浸润槽，通过开放式烘箱烘干、经密闭熔融管道加热熔融，再经模具挤压成型，切粒制得复合材料切片；复合材料切片在真空80℃下烘干4小时，经注塑机注射成型，制得长玻纤增强ABS复合材料。
实施例2
参照附图1，将ABS的中间体丁二烯接枝乳液和SAN树脂粉体混合，丁二烯的干重与SAN的重量比为1∶3，往混合物中加入ABS抗氧化剂1010，高速搅拌，制得均匀的悬浮液；将连续玻纤束置于450℃下高温热处理4小时，自然冷却至室温，然后置于1.5％的硅烷偶联剂KH-550水溶液中浸渍15分钟，再放置于90℃干燥箱中干燥2小时；连续玻纤在牵引作用下穿过悬浮液浸润槽，通过开放式烘箱烘干、经密闭熔融管道加热熔融，再经模具挤压成型，切粒制得复合材料切片；复合材料切片在真空度0.1MPa下，70℃下烘干5小时，经注塑机注射成型，制得长玻纤增强ABS复合材料。
实施例3
参照附图1，将ABS的中间体丁二烯接枝乳液和SAN树脂粉体混合，丁二烯的干重与SAN的重量比为1∶2.5，往混合物中加入ABS抗氧化剂1010，高速搅拌，制得均匀的悬浮液；将连续玻纤束置于500℃下高温热处理4小时，自然冷却至室温，然后置于1.5％的硅烷偶联剂KH-550水溶液中浸渍30分钟，再放置于70℃干燥箱中干燥；连续玻纤在牵引作用下穿过悬浮液浸润槽，通过开放式烘箱烘干、经密闭熔融管道加热熔融，再经模具挤压成型，切粒制得复合材料切片；复合材料切片在真空90℃下烘干3小时，经注塑机注射成型，制得长玻纤增强ABS复合材料。

Claims (7)

1.一种长玻纤增强ABS复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)均匀悬浮液的制备
将ABS的中间体丁二烯接枝乳液和SAN树脂粉体混合，丁二烯的干重与SAN的重量比为1∶1.5～3，往混合物中加入ABS抗氧化剂1010，高速搅拌，制得均匀的悬浮液；
(2)玻纤的表面处理
将连续玻纤束置于400～500℃下高温热处理4～6小时，自然冷却至室温，然后置于1.5％的硅烷偶联剂KH-550水溶液中浸渍15～30分钟，再放置于70～90℃干燥箱中干燥；
(3)浸润悬浮液的玻纤树脂混合体的挤压成型
连续玻纤在牵引作用下穿过悬浮液浸润槽，烘干、经密闭熔融管道加热熔融，再经模具挤压成型，切粒制得复合材料切片；
(4)复合材料切片的注射成型
复合材料切片在真空70～90℃下烘干3～5小时，经注塑机注射成型，制得长玻纤增强ABS复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中SAN树脂粉碎至粒径在20μm以下。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中KH-550水溶液是这样制得的：取一烧杯注入1000ml去离子水，将水PH值用醋酸调到4-5，然后在搅拌下加入硅烷偶联剂KH-55010～40ml，继续搅拌直至溶液透明，加去离子水至2000ml，制得1.0-2.0％的KH-550水溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中ABS抗氧化剂1010与SAN的重量比为1∶120～180。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，注塑机的工艺参数为料口温度为150℃、第一段温度为185℃、第二段温度为200℃、第三段温度为210℃、喷嘴温度为205℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中封闭式氮气气氛下的管道用于熔融；挤压模口的位置在熔融管道的末端，模具的长度为8cm，温度为205℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，丁二烯橡胶乳液是接枝苯乙烯和丙烯腈的丁二烯水溶液，丁二烯的接枝率为70～90％。
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