專利名稱：一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)abs復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)是一種具有較好的耐沖擊性、耐化學(xué)性、優(yōu)良的電性能、良好的加工性以及較高的性價比的熱塑性工程塑料，廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、輕工、建筑等行業(yè)。但ABS的強(qiáng)度、硬度、尺寸穩(wěn)定性以及熱變形溫度等性能尚不能滿足工程制件的性能要求。玻纖增強(qiáng)ABS不僅保持了 ABS原有的優(yōu)異性能，而且能有效提高其拉伸強(qiáng)度、彈性模量、熱變形溫度以及尺寸穩(wěn)定性，擴(kuò)大了 ABS的應(yīng)用領(lǐng)域。但是傳統(tǒng)的玻纖增強(qiáng)ABS樹脂復(fù)合材料也有一些缺點，如抗沖擊強(qiáng)度比較低、易發(fā)黃變色、玻纖含量較高(40%以上)時易出現(xiàn)玻纖外露等。為解決玻纖增強(qiáng)ABS樹脂復(fù)合材料的以上問題，以前國內(nèi)外都提出了一些解決方案。如美國專利(US 4547533，公開時間1985-10-15)提出用苯乙烯-丙烯晴-甲基丙烯酸乙甘醇酯共聚物和環(huán)氧樹脂、氨基硅烷、脂肪酰胺等組成上漿劑處理玻璃纖維后制備的玻璃纖維增強(qiáng)ABS樹脂復(fù)合材料有好的加工性能和較好的顏色。日本專利特開平7-173367公開的20%玻纖增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的無缺口沖擊強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度分別為24. 9kJ/m2和8.7kJ/m2。中國專利(CN101638504A)提出一種高性能玻璃纖維增強(qiáng)ABS樹脂組合物，主要解決以往玻璃纖維增強(qiáng)ABS樹脂組合物抗沖擊強(qiáng)度差、彎曲強(qiáng)度低的問題。該發(fā)明通過熔融共混連續(xù)本體法生產(chǎn)的ABS樹脂、`苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物、加工助劑和無堿玻璃纖維制備玻璃纖維增強(qiáng)ABS樹脂組合物的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于高性能玻璃纖維增強(qiáng)ABS樹脂組合物的工業(yè)生產(chǎn)中。但是該方法的缺陷是，玻璃纖維直接加到雙螺桿擠出機(jī)中，由于螺桿的剪切作用，纖維長度一般在1_以下，使得材料的沖擊強(qiáng)度比較低。中國專利(CN1775512)提供一種原位聚合長玻璃纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的制備方法。系以玻璃纖維布浸潰低黏度的聚合物單體和低聚物后疊層放置于兩塊鋼板的硅橡膠模具中，在平板硫化機(jī)上加熱、加壓，進(jìn)行原位聚合制成復(fù)合材料板材。該方法的缺陷是過程比較繁瑣，以丙烯晴、丁二烯、苯乙烯單體為原料合成低粘度的ABS樹脂再進(jìn)行玻纖浸潰，操作過程對人體和環(huán)境的影響比較大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料，該材料具有較高的剛性和強(qiáng)度，以及優(yōu)異的抗沖擊性能和耐熱性能，而且該材料可以通過注塑直接成型，生產(chǎn)效率高，使用后的制件經(jīng)粉碎后可以回收利用。本發(fā)明的另一目的是提供上述一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的制備方法，該方法工藝簡單，操作過程對人體和環(huán)境基本沒有影響。
本發(fā)明中，除非另有說明，否則所有百分?jǐn)?shù)、份和比率均基于重量。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料，該復(fù)合材料由包含以下重量份的組分制成所述的ABS樹脂為連續(xù)本體法生產(chǎn)，ABS中橡膠選自丁二烯橡膠、丁苯橡膠或者二者的混合物，其中橡膠含量為10 20%，與橡膠共聚的苯乙烯和丙烯晴組份的質(zhì)量比為70 85 15 30。所述的連續(xù)長纖維增強(qiáng)劑選自連續(xù)玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維或合成樹脂纖維中的一種或多種。所述的相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g)、苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物(SM樹脂)、有機(jī)酸鉻絡(luò)合物、有機(jī)偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或者多種。所述的抗氧劑選自受阻酚類、受阻胺類或亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或多種，優(yōu)選抗氧劑1010 (四(β - (3，5- 二叔丁基-4羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯)、抗氧劑1098 (3，5- 二叔丁基-4羥基苯丙酰-己二胺)、抗氧劑168 (亞磷酸三-(2，4- 二叔丁基苯酚酯)或抗氧劑PEPQ (四(2，4-二叔丁基酚)-4，4’ -聯(lián)苯基二亞磷酸酯)中的一種或多種。一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟將500 700重量份干燥的ABS、40 50重量份相容劑、10 20重量份抗氧劑，依次加入到高混機(jī)中，混料溫度控制在40 60°C，混料時間3-5分鐘后停止，然后將混好的物料加到擠出機(jī)的料斗中備用，擠出機(jī)料斗的干燥溫度設(shè)定為80 85°C ；

采用本申請人專利(CN1488674，
公開日期2004. 04. 14)中公開的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料的專用浸潰設(shè)備，連續(xù)纖維在浸潰設(shè)備中的張力輥的作用下實現(xiàn)分散浸潰，通過選擇定型口模的尺寸，同時調(diào)整擠出機(jī)轉(zhuǎn)速和主機(jī)喂料，來調(diào)整連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料中連續(xù)長纖維增強(qiáng)劑的含量，纖維含量可以控制在30 50%重量；調(diào)整切粒機(jī)的切刀轉(zhuǎn)速，使制備得到的連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的切粒長度控制在ll_13mm，粒徑2. O 4. Omm0所述的ABS置于干燥器中進(jìn)行干燥，干燥溫度80 85°C ;干燥時間2 4h。所述的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑65mm，螺桿的長徑比為40 1，混合熔融溫度設(shè)定為第一段160 180°C，第二段210 220°C，第三段220 230°C，第四段230 2400C，第五段240 250°C，熔體溫度230 425°C，機(jī)頭溫度235 245°C。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，即采用長玻璃纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料，在該材料中玻璃纖維按同一方向取向，而且纖維的長度大于4_，從而大幅度提高了材料的剛性和強(qiáng)度，以及抗水解性和耐熱性能。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果1、本發(fā)明采用長玻璃纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料，通過浸潰設(shè)備對連續(xù)玻纖進(jìn)行均勻分散，完全浸潰，提高了玻纖與復(fù)合樹脂的界面作用，保證了玻纖的有效長度，從而大大提ABS連續(xù)長纖維增強(qiáng)劑相容劑抗氧劑
500 700，300 500，40 50，
10 20。高了該材料的剛性和韌性，同時明顯提高材料的抗水解性能和耐熱性能。2、采用本發(fā)明制備的連續(xù)纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料，纖維分散均勻，制件重量穩(wěn)定。3、本發(fā)明設(shè)計合理、實用性強(qiáng)，產(chǎn)品為具有一定長度的粒料(粒長11 13mm，直徑2. O 4. Omm)，干燥處理后可以直接注塑成型，生產(chǎn)效率高，且制件使用后經(jīng)過粉碎處理還可以回收利用，不污染環(huán)境。4、采用本發(fā)明原料及連續(xù)纖維增強(qiáng)專用浸潰設(shè)備，操作過程對人體和環(huán)境基本沒有影響。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，試驗測試按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行I)拉伸強(qiáng)度，參照測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM D638-2008,拉伸速度5mm/min ；2)彎曲強(qiáng)度/彎曲模量，參照測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM D790-2003，彎曲速度1. 25mm/min ；3)懸臂梁沖擊強(qiáng)度，參照測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM D256-2006，缺口類型為IA型模塑缺口 ；4)熱變形溫度，參照測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM D648，載荷1. 82MPa ；5)灰分，參照測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM D2584，測試溫度650°C，時間30min。實施例1本實施例提供了一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料，該材料切粒長度11mm，粒徑2. Omm,制備方法包括以下步驟(I)ABS干燥準(zhǔn)備干燥溫度80°C ;干燥時間4h ；(2)混料準(zhǔn)備；將500份ABS、45份相容劑、12份抗氧劑，依次加入到高混機(jī)中，混料溫度控制在45°C，混料時間4分鐘后停止，然后將混好的物料加到擠出機(jī)的料斗中備用，擠出機(jī)料斗的干燥溫度設(shè)定為85°C ；(3)連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的制備采用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料的浸潰設(shè)備，連續(xù)長纖維在張力輥的作用下分散浸潰樹脂，通過選擇定型口模的尺寸(2. 5mm)，同時調(diào)整擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速和喂料喂料速度，纖維含量控制在50±2%，調(diào)整切粒機(jī)的切刀轉(zhuǎn)速，使制備得到的連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料切粒長度控制在I Imm,粒徑2. 5mm ；所述的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑65mm，螺桿的長徑比為40 1，混合熔融溫度設(shè)定為第一段170°C，第二段220°C，第三段230°C，第四段240°C，第五段250°C，熔體溫度245°C，機(jī)頭溫度240°C。(4)注塑和樣條測試將上述得到的連續(xù)玻纖增強(qiáng)ABS復(fù)合材料在烘箱中80 85°C干燥2 4h后進(jìn)行注塑，注塑樣條為ASTM樣條，注塑溫度如下下料段220°C;第二段230°C第三段240°C ;噴嘴245°C
模具溫度60°C。實施例2⑴ABS干燥準(zhǔn)備干燥溫度80°C ;干燥時間4h ；(2)混料準(zhǔn)備；將600份ABS、45份相容劑、12份抗氧劑，依次加入到高混機(jī)中，混料溫度控制在45°C，混料時間4分鐘后停止，然后將混好的物料加到擠出機(jī)的料斗中備用，擠出機(jī)料斗的干燥溫度設(shè)定為85°C ；(3)連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的制備采用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料的浸潰設(shè)備，連續(xù)長纖維在張力輥的作用下分散浸潰樹脂，通過選擇定型口模的尺寸(3. 0mm)，同時調(diào)整擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速和喂料喂料速度，纖維含量控制在40±2%，調(diào)整切粒機(jī)的切刀轉(zhuǎn)速，使制備得到的連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料切粒長度控制在Ilmm,粒徑3. Omm ；所述的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑65mm，螺桿的長徑比為40 1，混合熔融溫度設(shè)定為第一段170°C，第二段220°C，第三段230°C，第四段240°C，第五段250°C，熔體溫度245°C，機(jī)頭溫度240°C。(4)注塑和樣條測試將上述得到的連續(xù)玻纖增強(qiáng)ABS復(fù)合材料在烘箱中80 85°C干燥2 4h后進(jìn)行注塑，注塑樣條為ASTM樣條，注塑溫度如下下料段220°C;第二段230°C ;第三段240°C噴嘴245°C模具溫度60°C。實施例3(I)ABS干燥準(zhǔn)備干燥溫度80°C ;干燥時間4h ；(2)混料準(zhǔn)備；將700份ABS、45份相容劑、12份抗氧劑，依次加入到高混機(jī)中，混料溫度控制在45°C，混料時間4分鐘后停止，然后將混好的物料加到擠出機(jī)的料斗中備用，擠出機(jī)料斗的干燥溫度設(shè)定為85°C ；(3)連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的制備采用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料的浸潰設(shè)備，連續(xù)長纖維在張力輥的作用下分散浸潰樹脂，通過選擇定型口模的尺寸(3. 5mm)，同時調(diào)整擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速和喂料喂料速度，纖維含量控制在30±2%，調(diào)整切粒機(jī)的切刀轉(zhuǎn)速，使制備得到的連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料切粒長度控制在Ilmm,粒徑3. 5mm ；所述的擠出機(jī)為雙 螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑65mm，螺桿的長徑比為40 1，混合熔融溫度設(shè)定為第一段170°C，第二段220°C，第三段230°C，第四段240°C，第五段250°C，熔體溫度245°C，機(jī)頭溫度240°C。(4)注塑和樣條測試將上述得到的連續(xù)玻纖增強(qiáng)ABS復(fù)合材料在烘箱中80 85°C干燥2 4h后進(jìn)行注塑，注塑樣條為ASTM樣條，注塑溫度如下下料段220°C;第二段230°C ;第三段240°C ;噴嘴245°C模具溫度60°C。比較例I為了與傳統(tǒng)的玻纖增強(qiáng)ABS工藝進(jìn)行比較，配方采用與實施例3完全相同，玻纖直接加入到雙螺桿擠出機(jī)，控制玻纖含量在30 ± 2 %。將上述得到的連續(xù)玻纖增強(qiáng)ABS復(fù)合材料在烘箱中80°C干燥4h后進(jìn)行注塑，注塑樣條為ASTM樣條，注塑溫度如下下料段220°C;第二段230°C ;第三段240°C ;噴嘴245°C模具溫度60°C。表I各實施例中測試數(shù)據(jù)對比
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料，該復(fù)合材料由包含以下重量份的組分制成 ABS500 700， 連續(xù)長纖維增強(qiáng)劑300 500， 相容劑40 50， 抗氧劑10 20。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料，其特征在于所述的ABS樹脂為連續(xù)本體法生產(chǎn)，ABS中橡膠選自丁二烯橡膠、丁苯橡膠或者二者的混合物，其中橡膠重量為10 20%，與橡膠共聚的苯乙烯和丙烯晴組份的質(zhì)量比為70 85 15 30。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料，其特征在于所述的連續(xù)長纖維增強(qiáng)劑選自連續(xù)玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維或合成樹脂纖維中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料，其特征在于所述的相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g)、苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物(SMA樹脂)、有機(jī)酸鉻絡(luò)合物、有機(jī)偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或者多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料，其特征在于所述的抗氧劑選自受阻酚類、受阻胺類或亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或多種，優(yōu)選抗氧劑1010(四(β-(3，5-二叔丁基-4羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯)、抗氧劑1098 (3，5-二叔丁基-4羥基苯丙酰-己二胺)、抗氧劑168 (磷酸三-(2，4-二叔丁基苯酚酯)或抗氧劑PEPQ (四(2，4_ 二叔丁基酚)_4，4’ -聯(lián)苯基二亞磷酸酯)中的一種或多種。
6.一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟 將500 700重量份干燥的ABS、40 50重量份相容劑、10 20重量份抗氧劑，依次加入到高混機(jī)中，混料溫度控制在40 60°C，混料時間3-5分鐘后停止，然后將混好的物料加到擠出機(jī)的料斗中備用，擠出機(jī)料斗的干燥溫度設(shè)定為80 85°C ； 采用本申請人專利(CN1488674，
公開日期2004. 04. 14)中公開的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料的專用浸潰設(shè)備，連續(xù)纖維在浸潰設(shè)備中的張力輥的作用下實現(xiàn)分散浸潰，通過選擇定型口模的尺寸，同時調(diào)整擠出機(jī)轉(zhuǎn)速和主機(jī)喂料，來調(diào)整連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料中連續(xù)長纖維增強(qiáng)劑的含量，纖維含量可以控制在30 50%重量；調(diào)整切粒機(jī)的切刀轉(zhuǎn)速，使制備得到的連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的切粒長度控制在ll_13mm，粒徑2. O 4.Omm0
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的ABS置于干燥器中進(jìn)行干燥，干燥溫度80 85°C ;干燥時間2 4小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑65mm，螺桿的長徑比為40 1，混合熔融溫度設(shè)定為第一段160 180°C，第二段210 220°C，第三段220 230°C，第四段230 240°C，第五段240 250°C，熔體溫度230 425°C，機(jī)頭溫度235 245°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種連續(xù)長纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)合材料由包含以下重量份的組分制成500～700份ABS、300～500份的連續(xù)長纖維增強(qiáng)劑、40～50份相容劑、10～20份抗氧劑。該復(fù)合材料是將ABS原料、相容劑、抗氧劑按照一定比例混合后加入到雙螺桿擠出機(jī)，然后熔融擠出到浸漬槽中，連續(xù)纖維在浸漬槽中分散浸漬，然后牽引切粒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)計合理、操作簡單、實用性強(qiáng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提高了該材料的剛性和強(qiáng)度，降低了材料的吸水率和材料成本。
文檔編號C08J5/04GK103044843SQ201110314808
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者蔣超杰, 孫利明, 楊桂生 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司