WO2021135570A1 - 一种abs/聚酯合金组合物及其制备方法 - Google Patents

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叶南飚
黄险波
何超雄
付锦锋
杨霄云
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Definitions

  • the invention belongs to the field of polymer materials, and specifically relates to an ABS/polyester alloy composition and a preparation method thereof.
  • Chinese patent CN102040813A discloses a polylactic acid/ABS resin composite material and its preparation method. By adding an appropriate amount of ABS, toughening agent, nucleating component, coupling agent and compatibilizer to polylactic acid, it can overcome the The degradable polyester PLA material is brittle and has low heat-resistant temperature.
  • Chinese patent CN103965599A discloses a polylactic acid/ABS alloy material and its preparation method. By adding a small amount of linear or comb-shaped copolymer to the blend of polylactic acid and ABS as the third component, the preparation has high mechanical strength and excellent toughness. Polylactic acid/ABS alloy.
  • Chinese patent CN103965599A discloses a biodegradable polymer composite material, which improves the compatibility of ABS and biodegradable polyester by adding a reactive compatibilizer, thereby improving the mechanical properties of the alloy.
  • the primary purpose of the present invention is to provide an ABS/polyester alloy composition that has high fluidity, ultra-high toughness and degradability.
  • Another object of the present invention is to provide a method for preparing the above-mentioned ABS/polyester alloy composition.
  • ABS/polyester alloy composition in parts by weight, including the following components:
  • the weight content of the rubber in the acrylonitrile-butadiene-styrene resin is 25%-50%, and the particle size of the rubber is 50nm-500nm.
  • the polyester resin is polyethylene terephthalate PET, polybutylene terephthalate resin PBT, polycarbonate PC, poly 1,4-cyclohexanedimethanol terephthalate PCT , Polyethylene terephthalate-1,4-cyclohexanedimethanol PETG, PCTG, polyterephthalate-1,4-cyclohexanedimethanol PCTA or polymethyl methacrylate PMMA
  • polyethylene terephthalate PET or polybutylene terephthalate resin PBT One or a mixture of several, preferably polyethylene terephthalate PET or polybutylene terephthalate resin PBT.
  • the mass ratio of the styrene-butadiene-acrylonitrile resin to the polyester resin is 6:1 to 1:1, preferably 5:1 to 2:1;
  • the degradable polyester resin is polybutylene succinate PBS, polyadipate/butylene terephthalate PBAT, polylactic acid PLA, polycaprolactone PCL or polymethylethylene carbonate PPC One or a mixture of several, preferably polyadipate/butylene terephthalate PBAT or polylactic acid PLA.
  • the mass ratio of the styrene-butadiene-acrylonitrile resin to the degradable polyester resin is 8:1 to 3:1, preferably 6:1 to 3:1.
  • the toughening agent is ABS rubber powder, acrylonitrile-styrene-acrylic acid terpolymer ASA, methyl methacrylate-butadiene-styrene graft copolymer MBS or ethylene-butyl acrylate-methacrylic acid
  • ASA acrylonitrile-styrene-acrylic acid terpolymer
  • MBS methyl methacrylate-butadiene-styrene graft copolymer
  • MBS methyl methacrylate-butadiene-styrene graft copolymer
  • ethylene-butyl acrylate-methacrylic acid A mixture of one or more of the glycidyl ester copolymer PTW, such as Guoqiao ABS rubber powder 60P.
  • the ABS/polyester alloy composition of the present invention in parts by weight, also includes 0 to 3 parts of antioxidant, 0 to 3 parts of lubricant, and 0 to 3 parts of nucleating agent. Copies.
  • the antioxidant is one or a combination of hindered phenol antioxidants or phosphite antioxidants, such as antioxidant 1010, antioxidant 168 and the like.
  • the nucleating agent is one or a mixture of acetic acid vinyl acetate copolymer, ionomer, nano montmorillonite or nano talc, such as Honeywell 295A, SURLYN 8920, etc.
  • the lubricant is one or more of vinyl bis stearamide, polysiloxane, calcium stearate, magnesium stearate, zinc stearate, PE wax, PP wax or ethylene bis stearamide A mixture of species, specifically, vinyl bis-stearamide EBS.
  • the present invention also provides a preparation method of the above ABS/polyester alloy composition, which includes the following steps:
  • the styrene-butadiene-acrylonitrile resin, polyester resin, toughening agent and degradable polyester resin are uniformly mixed, then melt-blended and extruded on a mechanical device, pelletized and dried to obtain ABS/ Polyester alloy composition.
  • the mechanical device may be a twin-screw extruder, an internal mixer, etc., preferably a twin-screw extruder.
  • the processing temperature of the mechanical device is 120° C. to 280° C., and the rotation speed is 50 rpm to 600 rpm.
  • the temperature in the first to second zone is 120°C to 190°C
  • the temperature in the third to fifth zone is 200°C to 280°C
  • the temperature in the fifth to ten zone is 200°C to 240°C
  • the screw speed is 350rpm to 450rpm .
  • the present invention has the following beneficial effects:
  • the present invention introduces polyester and degradable polyester components into the ABS system at the same time, wherein the introduction of polyester can not only effectively improve the compatibility of ABS and degradable polyester components, but also improve the mechanical strength of the alloy system. Since the ternary system does not rely on compatibilizers to improve compatibility, it can avoid problems such as performance fluctuations and significant drop in fluidity caused by the use of compatibilizers, so as to achieve both high fluidity, ultra-high toughness and degradability.
  • the ABS polyester alloy material and the realization of a new type of ultra-high toughness environmentally friendly alloy material with practical value have significant technical and market value.
  • Antioxidant Antioxidant 1010 and Antioxidant 168 produced by CIBA;
  • ABS resin Styrene-butadiene-acrylonitrile resin
  • Toughening agent ABS rubber powder, Guoqiao ABS rubber powder 60P;
  • the polyester resin is a PET resin, commercially available, and its intrinsic viscosity is 0.5dl/g ⁇ 1.4dl/g, measured according to GB/T 14190 1993;
  • the degradable resin is PLA resin, commercially available, and its intrinsic viscosity is 0.5dl/g ⁇ 1.9dl/g, measured according to GB/T 14190 1993;
  • the degradable resin is PBAT resin, commercially available, and its intrinsic viscosity is 0.5dl/g ⁇ 1.9dl/g, measured according to GB/T 14190 1993.
  • the compatibilizer is SAG-005 produced by Jia Yili Compatibility Agent Jiangsu Co., Ltd.
  • the temperature of the first to second zone of the twin-screw extruder is 120°C ⁇ 190°C
  • the temperature of the third to fifth zone is 200°C ⁇ 280°C
  • the temperature of the fifth to ten zone is 200°C ⁇ 240°C
  • the screw speed is 350rpm ⁇ 450rpm.
  • the notch impact strength is tested in accordance with ISO 180 standard, and the notch type is Type A;
  • the melt flow rate is tested in accordance with the ISO 1133-2005 standard, and the test condition is 260°C, 5kg.

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Abstract

本发明公开了一种ABS/聚酯合金组合物及其制备方法，该组合物包括组分：苯乙烯-丁二烯-丙烯腈树脂30份～80份；增韧剂5份～30份；聚酯树脂10份～65份；可降解聚酯树脂10份～40份。本发明通过在ABS体系中同时引入聚酯和可降解聚酯，可以获得兼具高流动性、超高韧性和可降解特性的合金材料，并实现一种具有实用价值的新型高韧性环保ABS/聚酯合金材料。

Description

一种ABS/聚酯合金组合物及其制备方法 技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种ABS/聚酯合金组合物及其制备方法。
背景技术
近年来人们对可持续发展的关注越来越高，传统行业如家电、汽车、办公用品和个人防护等领域对材料也提出了新的环保要求。虽然传统ABS树脂具备均衡的力学性能和良好的外观，而广泛应用于家电、电子电器、电动工具和汽车等领域，但是显然无法满足日益紧迫的环保需求。可降解聚酯如聚乳酸PLA、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯PBAT等，在特定环境或条件下可以完全分解成二氧化碳和水，可以有效避免对环境的污染和破坏。因此，在传统ABS合金基础上添加一定比例的可降解聚酯成分，则可以得到部分可降解的ABS合金材料。
如何获得兼具可降解特性和较高冲击的合金材料，目前已有较多专利描述。中国专利CN102040813A公布了一种聚乳酸/ABS树脂复合材料及其制备方法，通过在聚乳酸中添加适量的ABS、增韧剂、成核组分、偶联剂和相容剂等，从而克服可降解聚酯PLA材料脆性大、耐热温度低等问题。中国专利CN103965599A公布了一种聚乳酸/ABS合金材料及其制备方法，通过在聚乳酸和ABS共混物中加入少量的线形或梳形共聚物作为第三组分，制备力学强度高、韧性优异的聚乳酸/ABS合金。中国专利CN103965599A公布了一种可生物降解的聚合物复合材料，通过添加反应性增容剂来改善ABS与可降解聚酯的相容性问题，从而提升合金的机械性能。
值得注意的是，现有技术中均需要采用各种环氧类或酸酐类增容剂来改善ABS与可降解聚酯的相容性，从而获得力学较好的机械性能尤其是冲击韧性。但是，由于增容组分在传统双螺杆中反应程度难以控制，性能存在较大波动，并且增容组分的加入也会使合金组合物的流动性大幅下降，失去应用价值。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种ABS/聚酯合金组合物，该组合物兼具高流动性、超高韧性和可降解特性。
本发明的另一目的在于提供上述ABS/聚酯合金组合物的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种ABS/聚酯合金组合物，按重量份数计，包括以下组分：
Figure PCTCN2020124008-appb-000001
所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂中橡胶的重量含量为25％～50％，橡胶的粒径为50nm～500nm。
所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂PBT、聚碳酸酯PC、聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯PCT、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯PETG、PCTG、聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯PCTA或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的一种或几种的混合物，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET或聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂PBT。
所述苯乙烯-丁二烯-丙烯腈树脂与聚酯树脂的质量比为6：1～1：1，优选为5：1～2：1；
所述可降解聚酯树脂为聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯PBAT、聚乳酸PLA、聚己内酯PCL或聚甲基乙撑碳酸酯PPC的一种或几种的混合物，优选为聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯PBAT或聚乳酸PLA。
所述苯乙烯-丁二烯-丙烯腈树脂与可降解聚酯树脂的质量比为8：1～3：1，优选为6：1～3：1。
所述增韧剂为ABS胶粉、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物ASA、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物MBS或乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物PTW中的一种或几种的混合，具体如国乔ABS胶粉60P。
根据实际性能需要，本发明所述的ABS/聚酯合金组合物，按重量份数计，还包括抗氧剂0份～3份、润滑剂0份～3份和成核剂0份～3份。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸脂类抗氧剂中的一种或几种的复配物，具体如抗氧剂1010、抗氧剂168等。
所述成核剂为乙酸醋酸乙烯共聚物、离聚物、纳米蒙脱土或纳米滑石粉的一种或几种的混合物，具体如霍尼韦尔295A、SURLYN 8920等。
所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、聚硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、PE蜡、PP蜡或乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种的混合，具体如乙烯基双硬脂酰胺EBS。
本发明还提供了上述ABS/聚酯合金组合物的制备方法，包括如下步骤：
将苯乙烯-丁二烯-丙烯腈树脂、聚酯树脂、增韧剂和可降解聚酯树脂均匀混合后，在机械装 置上进行熔融共混挤出，经过切粒、烘干，得到ABS/聚酯合金组合物。
其中，所述机械装置可以为双螺杆挤出机、密炼机等，优选为双螺杆挤出机。
所述机械装置的加工温度为120℃～280℃，转速为50rpm～600rpm。
如采用双螺杆挤出机，其一至二区温度为120℃～190℃，三至五区温度为200℃～280℃，五至十区温度为200℃～240℃，螺杆转速为350rpm～450rpm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过在ABS体系中同时引入聚酯和可降解聚酯组分，其中聚酯的引入不但可以有效改善ABS与可降解聚酯成分的相容性问题，还可以提升合金体系的机械强度。由于该三元体系不依赖相容剂来改善相容性，因此可以避免相容剂使用导致的性能波动和流动性显著下降等问题，从而获得兼具高流动性、超高韧性和可降解特性的ABS聚酯合金材料，并实现一种具有实用价值的新型超高韧性的环保合金材料，具有显著的技术和市场价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，单不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
抗氧剂：CIBA公司生产的抗氧剂1010、抗氧剂168；
成核剂：霍尼韦尔公司生产的295A；
润滑剂：乙烯基双硬脂酰胺EBS B50；
苯乙烯-丁二烯-丙烯腈树脂(ABS树脂)：天津大沽的ABS DG-MG29；
增韧剂：ABS胶粉，为国乔ABS胶粉60P；
聚酯树脂为PET树脂，市售，其特性粘度为0.5dl/g～1.4dl/g，根据GB/T 14190 1993测得；
可降解树脂为PLA树脂，市售，其特性粘度为0.5dl/g～1.9dl/g，根据GB/T 14190 1993测得；
可降解树脂为PBAT树脂，市售，其特性粘度为0.5dl/g～1.9dl/g，根据GB/T 14190 1993测得。
增容剂为佳易容相容剂江苏有限公司生产的SAG-005。
实施例1-10和对比例1-5：
按表1配比将各组分混合均匀后，在双螺杆挤出机进行熔融共混挤出，经过切粒、烘干， 得到ABS/聚酯合金组合物，性能测试结果如表2所示；其中，双螺杆挤出机一至二区温度为120℃～190℃，三至五区温度为200℃～280℃，五至十区温度为200℃～240℃，螺杆转速为350rpm～450rpm。
缺口冲击强度按照ISO 180标准进行测试，缺口类型为A型；
熔体流动速率按照ISO 1133-2005标准进行测试，测试条件为260℃，5kg。
表1各实施例及对比例中各组份的具体配比(重量份)
Figure PCTCN2020124008-appb-000002
续表1：
Figure PCTCN2020124008-appb-000003
表2各实施例和对比例试样的性能测试数据
Figure PCTCN2020124008-appb-000004
续表2：
Figure PCTCN2020124008-appb-000005
从表2的对比例1-3可知，普通ABS/聚酯合金由于相容性问题缺口冲击性能很差，而添加有增容剂的ABS/聚酯合金虽然韧性有一定提升，但是流动性下降显著几乎没有实用价值。由对比例1、4和5可知，ABS/聚酯合金中没有聚酯成分充当ABS和可降解聚酯的中间组分或者比例不合理，得到的合金材料韧性较低，无法满足超高韧性材料的缺口冲击要求。而由本发明实施例可以发现，依据本发明制备的ABS/聚酯合金组合物具有非常优异的缺口冲击性能，可以满足超高韧性材料的要求。同时合金组合物又实现了优良的流动性，熔指可达到20g/10min以上。在实现以上性能的同时，较高的可降解聚酯成分，保证了该合金具有绿色环保的新材料特性。

Claims (13)

  1. 一种ABS/聚酯合金组合物，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
    Figure PCTCN2020124008-appb-100001
  2. 根据权利要求1所述的ABS/聚酯合金组合物，其特征在于，基于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂的总重量，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂中橡胶的重量含量为25％～50％，橡胶的粒径为50nm～500nm。
  3. 根据权利要求1所述的ABS/聚酯合金组合物，其特征在于，所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂PBT、聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯PCT、聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT、聚碳酸酯PC、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯PCTA或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的一种或几种的混合物，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET或聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂PBT。
  4. 根据权利要求3所述所述的ABS/聚酯合金组合物，其特征在于，所述聚酯树脂的特性粘度为0.5dl/g～1.4dl/g，根据GB/T 14190 1993测得。
  5. 根据权利要求1所述的ABS/聚酯合金组合物，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯-丙烯腈树脂与聚酯树脂的质量比为6：1～1：1，优选为5：1～2：1。
  6. 根据权利要求1所述的ABS/聚酯合金组合物，其特征在于，所述可降解聚酯树脂为聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯PBAT、聚乳酸PLA、聚己内酯PCL或聚甲基乙撑碳酸酯PPC的一种或几种的混合物，优选为聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯PBAT或聚乳酸PLA。
  7. 根据权利要求6所述所述的ABS/聚酯合金组合物，其特征在于，所述可降解聚酯树脂的特性粘度为0.5dl/g～1.9dl/g，根据GB/T 14190 1993测得。
  8. 根据权利要求1所述的ABS/聚酯合金组合物，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯-丙烯腈树脂与可降解聚酯树脂的质量比为8：1～1：1，优选为6：1～3：1。
  9. 根据权利要求1所述的ABS/聚酯合金组合物，其特征在于，所述增韧剂为ABS胶粉、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物ASA、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物MBS或乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物PTW中的一种或几种的混合。
  10. 根据权利要求1-9任一项所述的ABS/聚酯合金组合物，其特征在于，按重量份数计，还包括抗氧剂0份～3份、润滑剂0份～3份和成核剂0份～3份；所述抗氧剂为受阻酚类抗 氧剂或亚磷酸脂类抗氧剂中的一种或几种的复配物；所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、聚硅氧烷、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、PE蜡、PP蜡或乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种的混合物；所述成核剂为乙酸醋酸乙烯共聚物、离聚物、纳米蒙脱土或纳米滑石粉的一种或几种的混合物。
  11. 根据权利要求1-10任一项所述的ABS/聚酯合金组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将苯乙烯-丁二烯-丙烯腈树脂、聚酯树脂、增韧剂和可降解聚酯树脂均匀混合后，在机械装置上进行熔融共混挤出，经过切粒、烘干，得到ABS/聚酯合金组合物。
  12. 根据权利要求11所述的ABS/聚酯合金组合物的制备方法，其特征在于，所述机械装置为双螺杆挤出机或密炼机，优选为双螺杆挤出机；所述机械装置的加工温度为120℃～280℃，转速为50rpm～600rpm。
  13. 根据权利要求11所述的ABS/聚酯合金组合物的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机一至二区温度为120℃～190℃，三至五区温度为200℃～280℃，五至十区温度为200℃～240℃，螺杆转速为350rpm～450rpm。
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