耐寒的改性abs材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及高分子材料領域，公開了一種耐寒的改性ABS材料及其制備方法。本發明包括以下組分(質量百分數)：ABS再生料50?65％、TPU再生料5?15％、苯乙烯?丙烯腈共聚物10?25％、增韌母粒8?10％、相容劑1?2％、抗氧化劑0.2?0.4％、耐寒劑2?5％和擴散劑0.3?0.5％。本發明成本低、制備便捷，兼具優異的力學性能和耐寒性。
【專利說明】
耐寒的改性ABS材料及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及高分子材料領域，特別是涉及一種耐寒的改性ABS材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] ABS樹脂是通用型的熱塑性塑料，具有優良的物理力學性能、表面硬度、耐熱度和 較高的強度，被廣泛應用于汽車儀表臺、家電外殼、辦公用品及管型材等領域。TPU是熱塑性 彈性體橡膠，具有優異的承載能力，耐磨，彈性好，抗沖擊性能突出，廣泛應用與電子產品、 家用電器、辦公用品及汽車等領域。當這些產品到達其使用壽命時就會產生大量的再生料， 目前對于次料、次品或回收品的處理主要有回收、填埋處理，抽粒降為普通塑料使用以及制 作改性材料。由于回收回來的樹脂材料，其力學性能大大低于新鮮原料，若想將回收料經過 改性后繼續使用，就必須進行不同于新鮮原料的改性處理，以提升其韌性、抗沖擊性、耐腐 蝕性、耐候性和阻燃性，以達到不同用途的材料性能要求。若合理的利用這些再生料即可解 決環境污染的問題又很大程度上降低了成本。

【發明內容】

[0003] 本發明要解決的技術問題是提供一種成本低、制備便捷，兼具優異的力學性能和 耐寒性的改性ABS材料。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：
[0005] 本發明耐寒的改性ABS材料，包括以下組分(質量百分數）：ABS再生料50-65%、TPU 再生料5-15%、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)10-25%、增韌母粒8-10%、相容劑1-2%、抗氧 化劑0.2-0.4 %、耐寒劑2-5 %和擴散劑0.3-0.5 %。
[0006] 本發明耐寒的改性ABS材料，進一步的，所述TPU再生料的邵氏硬度不低于90A。 [0007]本發明耐寒的改性ABS材料，進一步的，所述增韌母粒包括以下組分（質量百分 數）：高膠粉93-97 %、橡膠2.5-6 %和硅烷偶聯劑0.5-2 %。
[0008]本發明耐寒的改性ABS材料，進一步的，所述橡膠為SBR、BR和NBR中的一種或幾種。 [0009]本發明耐寒的改性ABS材料，進一步的，所述增韌母粒按照以下步驟制備而成： [0010] a)將高膠粉與橡膠投入混勻機中，低速攪拌混勻8-10min;
[0011] b)向步驟a)所得混勻料中投入硅烷偶聯劑，低速攪拌混勻l-2min;
[0012] C)將步驟b)所得混勾料投入雙螺桿造料機進行混合造粒，主機轉速80-100r/min， 喂料速度:30-40r/min，螺桿加熱溫度：150-175°C。
[0013] 本發明耐寒的改性ABS材料，進一步的，所述相容劑為甲基丙烯酸縮水甘油酯 (GMA)或ABS-g-MAH。
[0014] 本發明耐寒的改性ABS材料，進一步的，所述抗氧化劑為亞磷酸酯類抗氧劑和抗氧 化劑1010。
[0015]本發明耐寒的改性ABS材料，進一步的，所述耐寒劑為丁基橡膠或乙稀三元共聚 物。
[0016] 本發明耐寒的改性ABS材料，進一步的，所述擴散劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鎂。
[0017] 本發明耐寒的改性ABS材料的制備方法，包括以下步驟：
[0018] (1)備料:按照以下組分(質量百分比）進行備料:ABS再生料50-65 %、TPU再生料5-15%、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)10-25%、增韌母粒8-10%、相容劑1-2%、抗氧化劑0.2_ 0.4 %、耐寒劑2-5 %和擴散劑0.3-0.5 % ;
[0019] ⑵將ABS再生料、TPU再生料和SAN投入混勻機，低速攪拌8-10min;
[0020] (3)向步驟(2)混勻物料中加入增韌母粒和相容劑，低速攪拌6-8min;
[0021 ] (4)向步驟(3)混勻物料中加入抗氧化劑、耐寒劑和擴散劑，攪拌混勻2-3min;
[0022] (6)造粒:將步驟(5)得到的混勻物料投入雙螺桿造料機進行混合造粒，主機轉速 80-100r/min，喂料速度:40-60r/min，螺桿加熱溫度：上階溫度175-200°C，下階溫度190-200。。。
[0023] 本發明耐寒的改性ABS材料與現有技術相比，具有如下有益效果：
[0024]本發明耐寒的改性ABS材料選用了 ABS再生料、TPU再生料和苯乙烯-丙烯腈共聚物 (SAN)混合使用，配以多種功能性添加劑，制得了同時具有較好的力學性能、耐寒性、耐候性 以及抗老化性能的改性ABS材料，可在零下30°C的環境中，耐受落球實驗而不發生任何開 裂。
[0025]主料ABS和TPU采用的均為再生料，不但降低了成本，也減輕了環境的負擔，與SAN 三種主料再生料相互配合，缺一不可，且不可替代，三種主料僅在特定的比例范圍內與其他 功能性助劑相配合作用，使得本發明所得改性材料具有優良的力學性能、耐寒性、耐候性以 及抗老化性能。經隨機檢測，本發明制備得到的改性ABS材料與現有市售耐寒性ABS材料的 力學性能和耐寒性能相當，但是本方法制備產品每噸所需成本約為8800元，而市售耐寒性 產品的成本約為每噸12000元，本發明利用再生料進行生產，大大節約了成本，減輕了環境 負擔。
[0026]在本發明耐寒的改性ABS材料中，使用自制的增韌母粒，將高膠粉、橡膠以及硅烷 偶聯劑以一定的配比進行混合造粒，能夠平衡材料中三種主料的性能，并與其他功能性助 劑協同作用，不發生任何功能性的抵觸，使制得的產品具有較好的力學性能和優異的耐寒 性能。
【具體實施方式】 [0027]制備實施例
[0028]按照以下方法制備耐寒的改性ABS材料：
[0029] (1)備料:按照表1所示組分用量進行備料；
[0030] (2)將ABS再生料、TPU再生料和SAN投入混勻機，低速攪拌8-10min;
[0031] (3)向步驟(2)混勻物料中加入增韌母粒和相容劑，低速攪拌6-8min;
[0032] (4)向步驟(3)混勻物料中加入抗氧化劑、耐寒劑和擴散劑，攪拌混勻2-3min;
[0033] (6)造粒:將步驟(5)得到的混勻物料投入雙螺桿造料機進行混合造粒，主機轉速 80-100r/min，喂料速度:40-60r/min，螺桿加熱溫度：上階溫度175-200°C，下階溫度190-200。。。
[0034] 表1制備實施例的具體組分用量(質量百分比）
[0035]
[0036] 其中，增韌母粒按照以下步驟制備而成：
[0037] a)備料:按照表2所述組分用量進行備料；
[0038] b)將高膠粉與橡膠投入混勻機中，低速攪拌混勻8-10min;
[0039] c)向步驟b)所得混勻料中投入硅烷偶聯劑，低速攪拌混勻l-2min;
[0040] d)將步驟c)所得混勾料投入雙螺桿造料機進行混合造粒，主機轉速80-100r/min， 喂料速度:30-40r/min，螺桿加熱溫度：150-175°C。
[0041] 表2增韌母粒的具體組分用量(質量百分數）
[0042]
[0043] 將上述制備實施例方法制得的產品進行基本的性能指標檢測，具體的檢測結果如 表3所示。
[0044] 其中，缺口沖擊強度、拉伸強度、伸長率和彎曲強度按照GB/T12672-2009"丙烯腈-丁二稀-苯乙稀(ABS)樹脂"中規定的方法進行測定。
[0045] 耐寒性能采用測試方法：_30°C的環境溫度下，將重2kg的鋼球，在距離待測產品 60cm的高處，垂直降落在待測產品表面。
[0046] 表3制備實施例制得產品的性能檢測結果
[0047]
[0048]由表2可知，采用本發明方法制備得到的改性AB S材料的缺口沖擊強度為16 -22kg · cm/cm，拉伸強度為40-50Mpa，彎曲強度為108-135Mpa，伸長率為21-30%，材料力學 性能良好。在_30°C的環境溫度下，經落球實驗測試，改性ABS材料未開裂，說明其耐寒性能 良好。
[0049] 對比實施例1
[0050] 以上述制備實施例5所示組分用量為對照組，對組分用量進行一些改動，將ABS再 生料、TPU再生料和SAN三個主要成分的使用情況進行了調整，其余功能性助劑組分的選用 和用量均與制備實施例5相同，設置了 3個實驗組，組分具體調整情況如表3所示，每個實驗 組設置3個平行，將各組原料按照制備實施例中所述方法，控制相同的工藝參數。
[0051] 表3對比實施例1區別具體組分用量(質量百分比）
[0052]
'[0053] 將對比實4例1各組實驗制^導的產品按照上述檢測方法進行i本性能檢測，具W 檢測結果如表4所示。同時，隨機選購了市售的由東莞市暢翔工程塑料原料有限公生產的具 有耐寒性能的ABS塑料"中國臺灣奇美PA-709"，與上述產品共同做性能檢測，檢測結果如表 4所示。
[0054] 表4對比實施例1各組產品性能檢測結果
[0055]
[0056] 由表4可知，實驗組1將SAN組分去掉后，采用相同的制備方法制得的產品與制備實 施例5相比，拉伸強度以及彎曲強度均有接近40-50 %的降低，伸長率也有約20 %的增加，缺 口沖擊強度差異不大，說明材料的抗拉強度以及抗彎強度有較大幅度的下降。
[0057]實驗組2將TPU再生料組分去掉后，采用相同的制備方法制得的產品與制備實施例 5相比，缺口沖擊強度有接近40%的降低，彎曲強度和拉伸強度沒有明顯的變化，而伸長率 反而有約30%的降低，說明材料的韌性有較大幅度的下降，材料的剛性有較大幅度的提升， 耐寒性能未見較大差異。
[0058] 實驗組3雖然沒有去掉任何的組分，但是調整了 TPU再生料和SAN的組成比例，采用 相同的制備方法制得的產品與制備實施例5相比，缺口沖擊強度、彎曲強度以及拉伸強度均 有10-20%的降低，材料整體的力學性能發生一定程度的減弱，耐寒性能未見較大差異。
[0059] 與制備例5所得改性產品相比，市售現有材料的缺口沖擊強度、拉伸強度以及彎曲 強度與制備例5所得產品相差無幾，市售材料的力學性能與本發明所得產品相似。產品的耐 寒性能測試顯示，兩者耐寒性能相似，但是本方法制備實施例制備改性產品每噸所需成本 約為8800元，而市售耐寒性產品的成本約為每噸12000元，本發明利用再生料進行生產，選 取了合適的配料和輔料，使得制備的改性ABS材料具有與新鮮ABS料制備得到的產品相當的 性能，大大節約了成本，減輕了環境負擔。
[0060] 對比實施例2
[0061] 以上述制備實施例1所示組分用量為對照組，隨機選用幾種常用增韌劑替代增韌 母粒，設置3個實驗組，其余組分的選料和用量與制備實施例1相同，并采用相同的步驟和工 藝參數進行制備，每組實驗設置3個平行，各組增韌劑的使用情況如表5所示。
[0062] 表5對比實施例2各組增韌劑使用情況
[0063]
[0064]如表5所述，選擇了幾種塑料工藝中常用的增韌劑，NBR、SBS和高膠粉替換增韌母 粒加入到制備實施例1中，采用相同的工藝和參數進行制備，對制得的產品按照上述檢測方 法進行基本性能檢測，具體檢測結果如表6所示。
[0065] 表6對比實施例2各組產品性能檢測結果
[0066]
?0067?~如表6所示，選用現有市售增韌劑丁腈橡膠(NBR)制得的產品缺口沖擊強度和彎曲_ 強度均比本方法制備實施例1制得的產品降低約20%，材料的耐寒性能檢測試驗顯示，實驗 組1的產品出現明顯的開裂現象，可見，NBR并不能與本發明中的其他材料組分配合以達到 較好的力學性能和優異的耐寒性能。
[0068] 實驗組2選用苯乙烯系熱塑性彈性體(SBS)為增韌劑制得的產品缺口沖擊強度比 本方法制備實施例1制得的產品降低約30%，拉伸強度和彎曲強度也有一定程度的降低， 可見，SBS雖然對材料的耐寒性能影響不大，但是材料的力學性能受到了一定程度的影響， 為克服這個缺陷，可能需要加入多種其他功能性助劑或大范圍調整組分配比。
[0069] 實驗組3選用高膠粉為增韌劑制得的產品與本方法制備實施例1制得的產品相比， 力學性能相當，但是耐寒性能測試實驗顯示，產品出現了明顯的開裂現象，可見，高膠粉對 材料的耐寒性能會有較大的消極作用。
[0070] 在本發明耐寒的改性ABS材料中，使用自制的增韌母粒，將高膠粉、橡膠以及硅烷 偶聯劑以一定的配比進行混合造粒，能夠平衡材料中三種主料的性能，并與其他功能性助 劑協同作用，不發生任何功能性的抵觸，使制得的產品具有較好的力學性能和優異的耐寒 性能。
[0071] 以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范 圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方 案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1. 耐寒的改性ABS材料，其特征在于:包括以下組分（質量百分數）：ABS再生料50-65 %、 TPU再生料5-15%、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN) 10-25%、增韌母粒8-10%、相容劑1-2%、抗 氧化劑0.2-0.4%、耐寒劑2-5%和擴散劑0.3-0.5%。2. 根據權利要求1所述的耐寒的改性ABS材料，其特征在于:所述TPU再生料的邵氏硬度 不低于90A。3. 根據權利要求1所述的耐寒的改性ABS材料，其特征在于:所述增韌母粒包括以下組 分(質量百分數）：高膠粉93-97%、橡膠2.5-6%和硅烷偶聯劑0.5-2%。4. 根據權利要求3所述的耐寒的改性ABS材料，其特征在于:所述橡膠為SBR、BR和NBR中 的一種或幾種。5. 根據權利要求3或4所述的耐寒的改性ABS材料，其特征在于:所述增韌母粒按照以下 步驟制備而成： a) 將高膠粉與橡膠投入混勻機中，低速攪拌混勻8-1 Omin; b) 向步驟a)所得混勻料中投入硅烷偶聯劑，低速攪拌混勻l-2min; c) 將步驟b)所得混勾料投入雙螺桿造料機進行混合造粒，主機轉速80-100r/min，喂料 速度:30-40r/min，螺桿加熱溫度：150-175 °C。6. 根據權利要求1所述的耐寒的改性ABS材料，其特征在于:所述相容劑為甲基丙烯酸 縮水甘油酯(GMA)或ABS-g-MAH。7. 根據權利要求1所述的耐寒的改性ABS材料，其特征在于:所述抗氧化劑為亞磷酸酯 類抗氧劑和抗氧化劑1 〇 1 〇。8. 根據權利要求1所述的耐寒的改性ABS材料，其特征在于:所述耐寒劑為丁基橡膠或 乙烯三元共聚物。9. 根據權利要求1所述的耐寒的改性ABS材料，其特征在于:所述擴散劑為硬脂酸鋅或 硬脂酸鎂。10. 制備權利要求1所述的耐寒的改性ABS材料的方法，其特征在于:包括以下步驟：（1) 備料：按照以下組分（質量百分比）進行備料:ABS再生料50-65%、TPU再生料5-15 %、苯乙 烯-丙烯腈共聚物(SAN) 10-25%、增韌母粒8-10 %、相容劑1-2%、抗氧化劑0.2-0.4%、耐寒 劑2-5 %和擴散劑0.3-0.5 % ; (2) 將ABS再生料、ITU再生料和SAN投入混勻機，低速攪拌8-10min; (3) 向步驟(2)混勻物料中加入增韌母粒和相容劑，低速攪拌6-8min; (4) 向步驟(3)混勻物料中加入抗氧化劑、耐寒劑和擴散劑，攪拌混勻2-3min; (6)造粒:將步驟（5)得到的混勻物料投入雙螺桿造料機進行混合造粒，主機轉速80-100r/min，喂料速度:40-60r/min，螺桿加熱溫度：上階溫度175-200 °C，下階溫度190-200 cC。
【文檔編號】C08L25/12GK105907021SQ201610284369
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】黃南婷
【申請人】江蘇昇和新材料科技股份有限公司