本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種高分散性的核殼型硅灰石/PMMA及含有核殼型硅灰石/PMMA的高性能ABS合金，該ABS材料性能良好，可用于IT、通訊、電子、汽車等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硅灰石是一種礦物填充材料，具有耐酸堿、耐高溫等特性。近年來，硅灰石粉體在塑料、橡膠等高分子材料及其復(fù)合材料中作為增強(qiáng)劑、增韌劑和填料方面的應(yīng)用研究比較活躍。但由于硅灰石是親水性，其與高分子材料的界面性質(zhì)不同，兩者相容性差，如果將硅灰石與高分子材料直接填充會導(dǎo)致材料的某些力學(xué)性能下降。因此，必須對硅灰石進(jìn)行表面改性，提高其在高分子材料基質(zhì)中的分散性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供了一種高分散性的核殼型硅灰石/PMMA及含有核殼型硅灰石/PMMA的高性能ABS合金，該ABS合金具有良好的力學(xué)性能。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
一種高分散性的核殼型硅灰石/PMMA，其是按照以下步驟制得：
（1）將硅灰石加入硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行攪拌混合，得改性硅灰石；
（2）將改性硅灰石、甲基丙烯酸甲酯和過硫酸鉀加入十二烷基苯磺酸鈉水溶液中進(jìn)行混合，于溫度為70-90℃條件下進(jìn)行反應(yīng)20-30min；
（3）向（2）中反應(yīng)液中加入硫酸鋁水溶液進(jìn)行破乳，經(jīng)洗滌、干燥至恒重得核殼型硅灰石/PMMA，其中硫酸鋁和改性硅灰石的質(zhì)量比為1:2。
進(jìn)一步，所述硅烷偶聯(lián)劑與硅灰石的質(zhì)量比為（1-2）:（100-120）；所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
所述步驟（1）中攪拌混合的速度為60-100r/min、溫度為80-100℃。
所述步驟（2）中改性硅灰石、甲基丙烯酸甲酯、過硫酸鉀和十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為（4-6）:（8-10）: （2-4）:（1-3）。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供一種含有上述核殼型硅灰石/PMMA的高性能ABS合金，由以下組分按重量份制備而成：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 70份-80份
核殼型硅灰石/PMMA 20份-30份
抗氧劑 0.3份-0.7份
潤滑劑 0.1份-0.3份
進(jìn)一步，所述抗氧劑為四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯與三（2.4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯按質(zhì)量比為1：1混合。
所述的潤滑劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。
本發(fā)明的高性能ABS合金的制備方法為本領(lǐng)域的常規(guī)混合、熔融擠出造粒制得，其步驟如下：
步驟一、按照重量份稱取各個組分，先將稱取的ABS在100-120℃下干燥烘干2-4小時；
步驟二、將干燥核殼型硅灰石/PMMA、ABS及潤滑劑和抗氧劑，通過高速混合機(jī)攪拌10～12分鐘，形成混合物料；
步驟三、將混合好的混合物料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融反應(yīng)，再加入聚碳酸酯進(jìn)行共混，然后擠出、造粒。
所述的雙螺桿擠出機(jī)包含六個區(qū)，其中一區(qū)溫度120～150℃，二區(qū)溫度180～240℃，三區(qū)溫度180～260℃，四區(qū)溫度200～260℃，五區(qū)溫度200～260℃，六區(qū)溫度200～260℃，機(jī)頭溫度180～240℃；螺桿轉(zhuǎn)速120～300r/min。
本發(fā)明的有益效果有：
1、本發(fā)明采用含C=C雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑先對硅灰石進(jìn)行活化處理，制備出活化改性硅灰石；再采用乳液聚合法將聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）單體接枝到改性硅灰石表面，提高其在基體材料中的分散性能。
2、由于硅烷偶聯(lián)劑的通式為Y-SiX3，其中X是與Si原子相連且能水解的基團(tuán)，如烷氧基，酰氧基，羥基等：Y表示能與有機(jī)基體反應(yīng)的官能團(tuán)，如乙烯基、環(huán)氧基、氨基等。由于硅烷偶聯(lián)劑在同一個分子中具有這兩類化學(xué)基團(tuán)，因此它既能與硅灰石中的OH基團(tuán)反應(yīng)，又能與PMMA中的一C=C-雙鍵作用起到偶聯(lián)的功效，這樣很好地解決了材料的相容性問題。
3、由于硅灰石對ABS的力學(xué)性能破壞較大是因為硅灰石是無機(jī)礦物，表面具有親水性質(zhì)，導(dǎo)致其與有機(jī)材料相容性差，結(jié)合的界面不致密，易形成應(yīng)力集中點(diǎn)致使樹脂基體斷裂。而本發(fā)明制得的核殼型硅灰石/PMMA材料由于其表面包覆有有機(jī)物，PMMA為殼、硅灰石為核，從而將其與基體樹脂進(jìn)行混融時，大大改善了與基體樹脂的親合性，以極性的PMMA為殼在接觸界面與ABS有很好的相容性，而作為核的硅灰石貢獻(xiàn)二維平面增強(qiáng)作用。使制得的ABS合金較之前相比物理性能均有不同程度的提高，從而大大擴(kuò)展了材料的使用范圍，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做一詳細(xì)的闡述。
下面實(shí)施例中通過本發(fā)明制備的高分散性的核殼型硅灰石/PMMA作為改性劑對ABS材料進(jìn)行改性，具體實(shí)施例如下：
實(shí)施例1
（1）將100份硅灰石加入1份γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）在轉(zhuǎn)速為60r/min、溫度為100℃情況下進(jìn)行攪拌混合，得改性硅灰石；
將4份改性硅灰石、8份甲基丙烯酸甲酯和2份過硫酸鉀加入由3份十二烷基苯磺酸鈉形成的水溶液中進(jìn)行混合，于溫度為70℃條件下進(jìn)行反應(yīng)30min；再加入2份硫酸鋁水溶液進(jìn)行破乳，經(jīng)洗滌、干燥至恒重得核殼型硅灰石/PMMA。
（2）將干燥的20份核殼型硅灰石/PMMA、70份ABS、0.15份四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.15份三（2.4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯和0.1份硬脂酸鋅，通過高速混合機(jī)攪拌10分鐘，形成混合物料；
（3）將混合好的混合物料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融反應(yīng)，再加入聚碳酸酯進(jìn)行共混，然后擠出、造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度120℃，二區(qū)溫度180℃，三區(qū)溫度180℃，四區(qū)溫度200℃，五區(qū)溫度200℃，六區(qū)溫度200℃，機(jī)頭溫度180℃；螺桿轉(zhuǎn)速120r/min。
實(shí)施例2
（1）將120份硅灰石加入2份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（KH570）在轉(zhuǎn)速為100r/min、溫度為100℃情況下進(jìn)行攪拌混合，得改性硅灰石；
將6份改性硅灰石、10份甲基丙烯酸甲酯和4份過硫酸鉀加入由3份十二烷基苯磺酸鈉形成的水溶液中進(jìn)行混合，于溫度為70℃條件下進(jìn)行反應(yīng)30min；再加入3份硫酸鋁水溶液進(jìn)行破乳，經(jīng)洗滌、干燥至恒重得核殼型硅灰石/PMMA。
（2）將干燥的30份核殼型硅灰石/PMMA、80份ABS、0.35份四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.35份三（2.4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯和0.3份硬脂酸鈣，通過高速混合機(jī)攪拌12分鐘，形成混合物料；
（3）將混合好的混合物料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融反應(yīng)，再加入聚碳酸酯進(jìn)行共混，然后擠出、造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度150℃，二區(qū)溫度240℃，三區(qū)溫度260℃，四區(qū)溫度260℃，五區(qū)溫度260℃，六區(qū)溫度260℃，機(jī)頭溫度240℃；螺桿轉(zhuǎn)速300r/min。
實(shí)施例3
（1）將110份硅灰石加入1份γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）在轉(zhuǎn)速為80r/min、溫度為90℃情況下進(jìn)行攪拌混合，得改性硅灰石；
將5份改性硅灰石、10份甲基丙烯酸甲酯和2份過硫酸鉀加入2份十二烷基苯磺酸鈉形成的水溶液中進(jìn)行混合，于溫度為80℃條件下進(jìn)行反應(yīng)25min；再加入2.5份硫酸鋁水溶液進(jìn)行破乳，經(jīng)洗滌、干燥至恒重得核殼型硅灰石/PMMA。
（2）將干燥的25份核殼型硅灰石/PMMA、75份ABS、0.25份四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.25份三（2.4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯和0.2份硬脂酸鋅，通過高速混合機(jī)攪拌11分鐘，形成混合物料；
（3）將混合好的混合物料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融反應(yīng)，再加入聚碳酸酯進(jìn)行共混，然后擠出、造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度135℃，二區(qū)溫度210℃，三區(qū)溫度220℃，四區(qū)溫度230℃，五區(qū)溫度230℃，六區(qū)溫度230℃，機(jī)頭溫度210℃；螺桿轉(zhuǎn)速210r/min。
實(shí)施例4
（1）將100份硅灰石加入1.5份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（KH570）在轉(zhuǎn)速為60r/min、溫度為100℃情況下進(jìn)行攪拌混合，得改性硅灰石；
將6份改性硅灰石、8份甲基丙烯酸甲酯和2份過硫酸鉀加入2份十二烷基苯磺酸鈉形成的水溶液中進(jìn)行混合，于溫度為80℃條件下進(jìn)行反應(yīng)30min；再加入3份硫酸鋁水溶液進(jìn)行破乳，經(jīng)洗滌、干燥至恒重得核殼型硅灰石/PMMA。
（2）將干燥的20份核殼型硅灰石/PMMA、80份ABS、0.2份四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份三（2.4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯和0.25份硬脂酸鋅，通過高速混合機(jī)攪拌10分鐘，形成混合物料；
（3）將混合好的混合物料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融反應(yīng)，再加入聚碳酸酯進(jìn)行共混，然后擠出、造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度140℃，二區(qū)溫度220℃，三區(qū)溫度230℃，四區(qū)溫度230℃，五區(qū)溫度230℃，六區(qū)溫度230℃，機(jī)頭溫度210℃；螺桿轉(zhuǎn)速250r/min。
實(shí)施例5
（1）將120份硅灰石加入1份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（KH570）在轉(zhuǎn)速為100r/min、溫度為80℃情況下進(jìn)行攪拌混合，得改性硅灰石；
將5份改性硅灰石、8份甲基丙烯酸甲酯和4份過硫酸鉀加入1份十二烷基苯磺酸鈉形成的水溶液中進(jìn)行混合，于溫度為85℃條件下進(jìn)行反應(yīng)30min；再加入2.5份硫酸鋁水溶液進(jìn)行破乳，經(jīng)洗滌、干燥至恒重得核殼型硅灰石/PMMA。
（2）將干燥的25份核殼型硅灰石/PMMA、70份ABS、0.2份四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.2份三（2.4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯和0.2份硬脂酸鋅，通過高速混合機(jī)攪拌12分鐘，形成混合物料；
（3）將混合好的混合物料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融反應(yīng)，再加入聚碳酸酯進(jìn)行共混，然后擠出、造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度150℃，二區(qū)溫度220℃，三區(qū)溫度230℃，四區(qū)溫度230℃，五區(qū)溫度230℃，六區(qū)溫度250℃，機(jī)頭溫度210℃；螺桿轉(zhuǎn)速230r/min。
對比例1
（1）稱取ABS 70份，硅灰石25份，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯 0.2份，三（2.4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯 0.2份，硬脂酸鈣0.25份；
（2）將干燥處理后的硅灰石、ABS及潤滑劑和抗氧劑，通過高速混合機(jī)攪拌12分鐘，形成混合物料；
（3）將混合好的混合物料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融反應(yīng)，再加入聚碳酸酯進(jìn)行共混，然后擠出、造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度135℃，二區(qū)溫度230℃，三區(qū)溫度230℃，四區(qū)溫度230℃，五區(qū)溫度230℃，六區(qū)溫度250℃，機(jī)頭溫度210℃；螺桿轉(zhuǎn)速270r/min。
對比例2
（1）硅灰石25份加入硅烷偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）0.25份進(jìn)行處理、干燥；再稱取ABS 70份、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯 0.2份，三（2.4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯 0.2份，硬脂酸鋅0.1份；
（2）將干燥處理后的改性硅灰石、ABS及潤滑劑和抗氧劑，通過高速混合機(jī)攪拌10分鐘，形成混合物料；
（3）將混合好的混合物料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融反應(yīng)，再加入聚碳酸酯進(jìn)行共混，然后擠出、造粒。其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度140℃，二區(qū)溫度230℃，三區(qū)溫度230℃，四區(qū)溫度230℃，五區(qū)溫度230℃，六區(qū)溫度250℃，機(jī)頭溫度210℃；螺桿轉(zhuǎn)速270r/min。
性能測試：
將上述實(shí)施例1-5及對比例1-2制備的ABS合金用注塑機(jī)制成樣條測試，并按以下測試標(biāo)準(zhǔn)分別對拉伸強(qiáng)度、彎曲模量和懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度進(jìn)行測試，其測試數(shù)據(jù)如下表：
我們通過上表可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1-5制備的ABS合金與對比例1-2 ABS合金材料相比，其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、沖擊強(qiáng)度和維卡耐熱溫度均有不少程度的提高。這說明本發(fā)明制備的合金兼具高強(qiáng)度、高韌性、高耐熱性等性能，這大大擴(kuò)展了這個材料的應(yīng)用領(lǐng)域，能夠滿足IT、通訊、電子、汽車等領(lǐng)域?qū)こ碳囊蟆?/p>
以上公開的僅為本申請的幾個具體實(shí)施例，但本申請并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。