專利名稱：一種abs樹脂、納米無機(jī)粒子復(fù)合發(fā)泡材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種ABS樹脂、納米無機(jī)粒子復(fù)合發(fā)泡材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
ABS樹脂作為五大合成樹脂之一，具有良好抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能。微孔發(fā)泡材料在保持以上優(yōu)良性能的同時，又具有表觀密度低、輕質(zhì)并且結(jié)構(gòu)堅韌等特點，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的工程塑料。發(fā)泡材料的性能，無論力學(xué)的、熱學(xué)的、電學(xué)的或是熱力學(xué)的，與發(fā)泡材料的表觀密度、泡孔平均直徑、泡孔尺寸分布、泡孔密度等參數(shù)緊密相關(guān)。目前可用于制備塑料微孔發(fā)泡材料的方法常用的是化學(xué)法，但ABS的加工溫度較高，這就使得ABS微孔發(fā)泡材料的制備不同程度上存在操作復(fù)雜，成本高、微孔結(jié)構(gòu)形貌難以控制等問題。因此開發(fā)一種生產(chǎn)方便簡單，工藝流程可控性高，成本低廉，泡孔小、泡孔密度大、表觀密度小，能夠規(guī)?；a(chǎn)ABS微孔發(fā)泡材料的方法具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種ABS樹脂、納米無機(jī)粒子復(fù)合微孔發(fā)泡材料及制備方法，改善ABS樹脂發(fā)泡過程，獲得泡孔直徑小、分布均勻、泡孔密度大的ABS樹脂微孔發(fā)泡材料。本發(fā)明采的技術(shù)方案:
一種ABS樹脂、納米無機(jī)粒子復(fù)合發(fā)泡材料，按重量計算，它包含ABS 90 100份，納米無機(jī)粒子O 10份，發(fā)泡劑10 20份，POE-g-GMA 90 180份，發(fā)泡助劑5 10份。按重量計算，它包含ABS 95份，納米無機(jī)粒子5份，發(fā)泡劑15份，POE-g-GMA 135份，發(fā)泡助劑7.5份。所述的納米無機(jī)粒子為納米有機(jī)蒙脫土。所述的發(fā)泡劑為AC發(fā)泡劑。ABS樹脂、納米無機(jī)粒子復(fù)合微孔發(fā)泡材料的制備方法，將ABS、納米無機(jī)粒子放入烘箱中80°C烘干8小時，然后將ABS和納米無機(jī)粒子按質(zhì)量比7:3混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)制得納米無機(jī)粒子母粒；取POE-g-GMA和發(fā)泡劑按質(zhì)量比9:1混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)中，在100 130°C下擠出，制得發(fā)泡母粒；取八85、納米無機(jī)粒子母粒、發(fā)泡母粒、發(fā)泡助劑按比例放入注塑機(jī)中注塑成不同納米無機(jī)粒子含量的啞鈴形發(fā)泡樣條。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在ABS樹脂中加入納米有機(jī)蒙脫土，在制備發(fā)泡材料時，納米有機(jī)蒙脫土能起 到降低聚合物熔體粘度的作用，降低發(fā)泡體系熔體粘度，從而達(dá)到很好的發(fā)泡效果；同時，納米片層有機(jī)蒙脫土以插層和剝離形態(tài)均勻分散ABS基體中，在發(fā)泡材料制備的過程中起到了異相成核作用，所制備的發(fā)泡材料泡孔平均直徑小、泡孔尺寸分布均勻、泡孔密度大，此外，ABS/納米有機(jī)蒙脫土復(fù)合材料具有較穩(wěn)定和更寬的加工溫度范圍即擴(kuò)寬了其發(fā)泡材料的加工窗口，并且制備成本低。本發(fā)明技術(shù)方案的原理:ABS樹脂、納米無機(jī)粒子、發(fā)泡劑、發(fā)泡助劑混合后制備微孔發(fā)泡材料時，納米無機(jī)粒子增加泡孔形核率、降低熔體粘度、有利于泡孔的形成及固定。


圖1 圖4為納米無機(jī)粒子含量分別為I份，3份，5份，7份，9份對ABS樹脂發(fā)泡質(zhì)量的影響統(tǒng)計 圖5 圖8為納米無機(jī)粒子含量為O份，注塑溫度分別為175、180、185、190、195°C對ABS樹脂發(fā)泡質(zhì)量的統(tǒng)計圖。

圖9 圖12為納米無機(jī)粒子含量為5份，注塑溫度分別為175、180、185、190、195、200°C對ABS樹脂發(fā)泡質(zhì)量的統(tǒng)計 圖13 圖16為納米無機(jī)粒子含量為10份，注塑溫度分別為175、180、185、190、195、200°C對ABS樹脂發(fā)泡質(zhì)量的統(tǒng)計圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例:
實施例一、試驗納米無機(jī)粒子含量對ABS樹脂微孔發(fā)泡材料發(fā)泡質(zhì)量的影響。1、原料
ABS:工業(yè)級，中國石油化工股份有限公司上海高橋分公司；納米有機(jī)蒙脫土:浙江豐虹粘土化工有限公司；發(fā)泡母粒:主要成分為偶氮二甲酰胺(AC)，POE-g-MAH,自制；發(fā)泡助劑:主要成分為氧化鋅，硬脂酸鋅，市售。2、樣品制備
將ABS、納米有機(jī)蒙脫土放入烘箱中80°C烘干8小時，然后將ABS 70份，納米有機(jī)蒙脫土 30份混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)制得納米有機(jī)蒙脫土 /ABS母粒；取POE-g-GMA 90份、AC發(fā)泡劑10份混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)中，在100 130°C下擠出，制得發(fā)泡母粒；取發(fā)泡母粒150份、發(fā)泡助劑7.5份，納米有機(jī)蒙脫土/ABS母粒分另Ij 3.3、10、16.7,23.3、30 份，ABS 分別 96.7,90,83.3,76.7、70 份，分別混合均勻放入注塑機(jī)中注塑成納米有機(jī)蒙脫土含量分別為I份、3份、5份、7份、9份的啞鈴形納米有機(jī)蒙脫土 /ABS發(fā)泡樣條，注塑溫度分別為185°C。3、實驗結(jié)果
如圖1 圖4結(jié)果所示，可以看出:隨納米有機(jī)蒙脫土含量的增加，ABS樹脂微孔發(fā)泡材料的發(fā)泡質(zhì)量得到了明顯的改善，泡孔尺寸迅速變小，尺寸分布變均勻，同時泡孔密度也迅速提高；當(dāng)納米無機(jī)粒子含量在5份時，泡孔平均直徑獲得極小值為27 μ m，泡孔尺寸分布也較窄，泡孔密度獲得極大值；當(dāng)納米無機(jī)粒子的含量超過5份后發(fā)泡質(zhì)量有變差的趨勢:泡孔平均尺寸增大，泡孔尺寸分布變寬，泡孔密度減小。4、結(jié)論
不同納米有機(jī)蒙脫土含量對ABS樹脂發(fā)泡質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)為:首先納米有機(jī)蒙脫土降低了 ABS體系的熔體粘度，使得納米有機(jī)蒙脫土 /ABS復(fù)合材料在發(fā)泡過程中容易形成大量泡孔并固定成型，從而使得ABS微孔發(fā)泡材料的泡孔尺寸及分布逐漸變小變窄，泡孔密度增加；其次當(dāng)納米有機(jī)蒙脫土為5份時，納米有機(jī)蒙脫土 /ABS樹脂微孔發(fā)泡材料的發(fā)泡質(zhì)量最好，主要是納米有機(jī)蒙脫土 /ABS樹脂復(fù)合材料具有最佳的粘度，阻止泡孔進(jìn)一步長大和溢出表面；當(dāng)納米有機(jī)蒙脫土含量的進(jìn)一步增加，ABS基體的粘度降低，使得相鄰的泡孔容易并泡或者氣體溢出表面，導(dǎo)致泡孔質(zhì)量降低。實施例二、試驗注塑溫度ABS樹脂微孔發(fā)泡材料發(fā)泡質(zhì)量的影響。1、原料
ABS:工業(yè)級，中國石油化工股份有限公司上海高橋分公司；納米有機(jī)蒙脫土:浙江豐虹粘土化工有限公司；發(fā)泡母粒:主要成分為偶氮二甲酰胺(AC)，POE-g-MAH,自制；發(fā)泡助劑:主要成分為氧化鋅，硬脂酸鋅，市售。2、樣品制備
將ABS、納米有機(jī)蒙脫土放入烘箱中80°C烘干8小時，然后將ABS 70份，納米有機(jī)蒙脫土 30份混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)制得納米有機(jī)蒙脫土 /ABS母粒；取P0E-g-GMA90份、AC發(fā)泡劑10份混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)中，在100 130°C下擠出，制得發(fā)泡母粒；取ABS 100份，發(fā)泡母粒100份、發(fā)泡助劑5份，混合均勻放入注塑機(jī)中注塑成納米有機(jī)蒙脫土含量為O份的啞鈴形納米有機(jī)蒙脫土 /ABS發(fā)泡樣條，注塑溫度分別為 175。。，180 0C，185 0C，190 °C，195 °C，200 °C。3、實驗結(jié)果
如圖5 圖8是納米有機(jī)蒙脫土含量為O份，不同注塑溫度對ABS樹脂微孔發(fā)泡材料的泡孔結(jié)構(gòu)的影響圖，從圖可以看出，沒有添加納米有機(jī)蒙脫土的ABS樹脂微孔發(fā)泡材料，泡孔平均直徑較大，泡孔尺寸分布較寬，泡孔密度`較小，且隨著注塑溫度的升高，泡孔平均直徑逐漸增大，泡孔尺寸分布逐漸變大，泡孔密度逐漸減小。并且在注塑溫度為195°C時，發(fā)泡材料已經(jīng)不能形成規(guī)則的泡孔結(jié)構(gòu)。4、結(jié)論
ABS樹脂的加工溫度較高，溫度較低時，熔體粘度較大，氣體在基體中難以分散均勻；而隨著注塑溫度的升高，降低了 ABS樹脂的熔體粘度，氣體在基體中的運(yùn)動較自由，比較容易形成并泡或氣體逸出基體的現(xiàn)象；隨著溫度的進(jìn)一步升高，發(fā)泡劑分解過快，氣體逸出基體，不能夠形成規(guī)則的泡孔結(jié)構(gòu)。實施例三、試驗注塑溫度對納米有機(jī)蒙脫土 /ABS樹脂微孔發(fā)泡材料發(fā)泡質(zhì)量的影響。1、原料
ABS:工業(yè)級，中國石油化工股份有限公司上海高橋分公司；納米有機(jī)蒙脫土:浙江豐虹粘土化工有限公司；發(fā)泡母粒:主要成分為偶氮二甲酰胺(AC)，POE-g-MAH,自制；發(fā)泡助劑:主要成分為氧化鋅，硬脂酸鋅，市售。2、樣品制備
將ABS、納米有機(jī)蒙脫土放入烘箱中80°C烘干8小時，然后將ABS 70份，納米有機(jī)蒙脫土 30份混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)制得納米有機(jī)蒙脫土 /ABS母粒；取P0E-g-GMA90份、AC發(fā)泡劑10份混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)中，在100 130°C下擠出，制得發(fā)泡母粒；取納米有機(jī)蒙脫土 /ABS母粒16.7份，ABS 83.3份，發(fā)泡母粒150份、發(fā)泡助劑7.5份，混合均勻放入注塑機(jī)中注塑成納米有機(jī)蒙脫土含量為5份的啞鈴形納米有機(jī)蒙脫土 /ABS發(fā)泡樣條，注塑溫度分別為175°C，180°C，185°C，190°C，195°C，200。。。3、試驗結(jié)果
如圖9 圖12是注塑溫度對納米有機(jī)蒙脫土 /ABS樹脂微孔發(fā)泡材料的發(fā)泡質(zhì)量的影響，從圖可以得出，隨著注塑溫度的升高，在175 185°C之間，納米有機(jī)蒙脫土 /ABS樹脂微孔發(fā)泡材料的泡孔質(zhì)量變化不明顯，泡孔平均直徑、泡孔尺寸分布的變化都不大，注塑溫度進(jìn)一步升高才逐漸增大。而泡孔密度隨著注塑溫度的升高逐漸減小。4、結(jié)論
納米有機(jī)蒙脫土以插層和剝離形態(tài)均勻分散在ABS基體中，對制備納米有機(jī)蒙脫土 /ABS樹脂微孔發(fā)泡材料的影響主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面起到了異相成核作用，另一方面納米有機(jī)蒙脫土以插層和剝離形態(tài)均勻分散在ABS基體中，降低熔體黏度從而降低了 ABS的加工溫度。其綜合作用的結(jié)果是納米有機(jī)蒙脫土 /ABS材料具有較穩(wěn)定和比較寬的加工溫度范圍，即擴(kuò)寬了其發(fā)泡材料的加工窗口。納米有機(jī)蒙脫土 /ABS復(fù)合材料在175 185°C都能獲得具有較好發(fā)泡質(zhì)量的發(fā)泡材料。實施例四、試驗注塑溫度對納米有機(jī)蒙脫土 /ABS樹脂微孔發(fā)泡材料發(fā)泡質(zhì)量的影響。

1、原料
ABS:工業(yè)級，中國石油化工股份有限公司上海高橋分公司；納米有機(jī)蒙脫土:浙江豐虹粘土化工有限公司；發(fā)泡母粒:主要成分為偶氮二甲酰胺(AC)，POE-g-MAH,自制；發(fā)泡助劑:主要成分為氧化鋅，硬脂酸鋅，市售。2、樣品制備
將ABS、納米有機(jī)蒙脫土放入烘箱中80°C烘干8小時，然后將ABS 70份，納米有機(jī)蒙脫土 30份混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)制得納米有機(jī)蒙脫土 /ABS母粒；取P0E-g-GMA90份、AC發(fā)泡劑10份混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)中，在100 130°C下擠出，制得發(fā)泡母粒；取納米有機(jī)蒙脫土 /ABS母粒33.3份，ABS 66.7份，發(fā)泡母粒200份、發(fā)泡助劑10份，混合均勻放入注塑機(jī)中注塑成納米有機(jī)蒙脫土含量為10份的啞鈴形納米有機(jī)蒙脫土 /ABS發(fā)泡樣條，注塑溫度分別為175°C，180°C，185°C，190°C，195°C，200。。。3、試驗結(jié)果
圖13 圖16是注塑溫度對納米有機(jī)蒙脫土 /ABS樹脂微孔發(fā)泡材料的發(fā)泡質(zhì)量的影響，從圖可以得出，隨著注塑溫度的升高，在175 185°C之間，納米有機(jī)蒙脫土/ABS樹脂微孔發(fā)泡材料的泡孔質(zhì)量變化不明顯，泡孔平均直徑、泡孔尺寸分布的變化都不大，注塑溫度進(jìn)一步升高，泡孔尺寸分布增多，泡孔均勻性變差，且泡孔密度隨著注塑溫度的升高逐漸減小。4、結(jié)論
當(dāng)納米有機(jī)蒙脫土的含量過多時，ABS樹脂基體的熔體黏度降低速度明顯，氣體難以在基體中固定并形成泡孔，故當(dāng)納米有機(jī)蒙脫土含量較多時，發(fā)泡質(zhì)量較差；其次，在比較寬的溫度范圍內(nèi)，納米有機(jī)蒙脫土 /ABS復(fù)合材料可以獲得較穩(wěn)定的發(fā)泡質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種ABS樹脂、納米無機(jī)粒子復(fù)合發(fā)泡材料，其特征在于:按重量計算，它包含ABS90 100份，納米無機(jī)粒子O 10份，發(fā)泡劑10 20份，POE-g-GMA 90 180份，發(fā)泡助劑5 10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述ABS樹脂、納米無機(jī)粒子復(fù)合微孔發(fā)泡材料，其特征在于:按重量計算，它包含ABS 95份，納米無機(jī)粒子5份，發(fā)泡劑15份，POE-g-GMA 135份，發(fā)泡助劑7.5 份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2任一項所述ABS樹脂、納米無機(jī)粒子復(fù)合微孔發(fā)泡材料，其特征在于:所述的納米無機(jī)粒子為納米有機(jī)蒙脫土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至2任一項所述ABS樹脂、納米無機(jī)粒子復(fù)合發(fā)泡材料，其特征在于:所述的發(fā)泡劑為AC發(fā)泡劑。
5.一種如權(quán)利要求1至4任一項所述的ABS樹脂、納米無機(jī)粒子復(fù)合微孔發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于:將ABS、納米無機(jī)粒子放入烘箱中80°C烘干8小時，然后將ABS和納米無機(jī)粒子按質(zhì)量比7:3混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)制得納米無機(jī)粒子母粒；取POE-g-GMA和發(fā)泡劑按質(zhì)量比9:1混合均勻放入同向雙螺桿混煉擠出造粒機(jī)中，在100 130°C下擠出，制得發(fā)泡母粒；取么85、納米無機(jī)粒子母粒、發(fā)泡母粒、發(fā)泡助劑按比例放入注塑機(jī)中注塑成不同納 米無機(jī)粒子含量的啞鈴形發(fā)泡樣條。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種ABS樹脂、納米無機(jī)粒子復(fù)合發(fā)泡材料，按重量計算，它包含ABS90～100份，納米無機(jī)粒子0～10份，發(fā)泡劑10～20份，POE-g-GMA90～180份，發(fā)泡助劑5~10份。本發(fā)明在ABS中加入納米無機(jī)粒子，在制備發(fā)泡材料時，納米無機(jī)粒子能起到的作用體現(xiàn)在兩方面，一方面起到了異相成核作用，另一方面納米有機(jī)蒙脫土以插層和剝離形態(tài)均勻分散在ABS基體中，降低熔體黏度，使得納米無機(jī)粒子/ABS樹脂微孔發(fā)泡材料在較寬的工藝范圍內(nèi)都能達(dá)到很好的發(fā)泡效果，所制備的發(fā)泡材料泡孔平均直徑小、泡孔尺寸分布均勻、泡孔密度大。
文檔編號C08J3/22GK103087459SQ20131006824
公開日2013年5月8日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者張敬, 張純, 龔維, 何力, 于杰, 王醴均, 秦舒浩 申請人:貴州省材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院