一種高性能玻纖增強(qiáng)abs組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于改性塑料領(lǐng)域，尤其是涉及一種高性能玻纖增強(qiáng)ABS組合物及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)樹脂兼具有丙烯腈的剛性和耐熱性，聚苯乙烯的光 澤性和加工性以及聚丁二烯的抗沖擊性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于家用電器、辦公設(shè)備、儀器儀 表、交通運(yùn)輸、建筑材料、日用器具及包裝材料等領(lǐng)域。
[0003] 使用玻璃纖維增強(qiáng)ABS能進(jìn)一步提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，以及提高其耐熱溫度。 玻璃纖維增強(qiáng)ABS的力學(xué)性能很大程度上取決于ABS和玻璃纖維的黏結(jié)強(qiáng)度，由于樹脂和玻 纖的界面粘接較差，不能充分發(fā)揮玻纖的增強(qiáng)作用，形成的復(fù)合材料強(qiáng)度，韌性，耐熱性等 性能較差。
[0004] Klumperman等(W091/15543)曾以苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)、ABS、AS和玻纖為 原料，共混制的ABS復(fù)合物。該復(fù)合物提高了維卡軟化溫度，但彎曲模量太低，只有5000MPa; 并且由于加入了大量的ABS和SMA，制造成本上升。有些研究者采用甲基丙烯酸-丁二烯-苯 乙烯共聚物(MBS)、ABS、SMA、AS和玻纖作為原料，共混制得ABS復(fù)合物，但其增加了玻纖浸漬 處理步驟，工藝復(fù)雜和成本進(jìn)一步提供。
[0005] 因此，開發(fā)出一種力學(xué)性能優(yōu)異的玻纖增強(qiáng)ABS復(fù)合材料顯得尤為重要，具有巨大 的市場空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種高性能玻纖增強(qiáng)ABS組合物及其制備方法，以解決 樹脂和玻纖的界面粘接較差，不能充分發(fā)揮玻纖的增強(qiáng)作用，形成的復(fù)合材料強(qiáng)度，韌性， 耐熱性等性能較差及工藝復(fù)雜、成本高等問題。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 一種高性能玻纖增強(qiáng)ABS組合物，按重量百分比計(jì)，包含以下組分:ABS樹脂:62.4-84.4%，玻璃纖維：10-30%，相容劑：1-5%，偶聯(lián)劑:0.1-1 %，助劑0.1-3%。
[0009] 進(jìn)一步的，所述相容劑為馬來酸酐接枝的ABS共混物，接枝率為1-12%，其熔指為 l-5g/10min(200°C，5kg)。酸酐基團(tuán)具有極高的化學(xué)反應(yīng)活性，可在擠出共混過程中與玻纖 的表面羥基反應(yīng)，從而增強(qiáng)界面偶聯(lián)作用。馬來酸酐接枝ABS賦予了 ABS極性，只要添加少量 的馬來酸酐接枝ABS就可以大幅度提高ABS與玻纖的結(jié)合力，使增強(qiáng)ABS的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng) 度等明顯提尚。
[0010]進(jìn)一步的，所述ABS樹脂為丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，其中丁二烯的重 量百分比含量為10-55%，丙稀腈的重量百分比含量為15-32%，苯乙稀的重量百分比含量 為 30-70 %。
[0011]進(jìn)一步的，所述ABS樹脂的制備方法為本體法或乳液法。
[0012] 進(jìn)一步的，所述玻璃纖維為長玻璃纖維或短切玻璃纖維的一種或幾種的混合;優(yōu) 選的，所述長玻璃纖維為無堿玻璃纖維，直徑為1〇_16μπι;優(yōu)選的，所述短切玻璃纖維的長度 為0.2-1〇111111，直徑為8-2(^111。
[0013] 進(jìn)一步的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，通式為YSiX3,式中，Υ為非水解基團(tuán)，代表與 聚合物分子有親和力或反應(yīng)能力的活性官能團(tuán)，優(yōu)選的，Y為氧基、巰基、乙烯基、環(huán)氧基、酰 胺基或氨丙基;X代表能夠水解的烷氧基，優(yōu)選的，X為鹵素、烷氧基或酰氧基。玻纖增強(qiáng)材料 因?yàn)槭怯刹ＡЮw維和合成樹脂所構(gòu)成的復(fù)合體，兩種材質(zhì)差異較大，彼此混合后存在相容 的問題，為了保證塑料的性能，必須改變玻璃纖維和樹脂之間的界面狀態(tài)，盡量提高其界面 的粘結(jié)力，而使用硅烷偶聯(lián)劑，利用其具有既能與玻璃纖維表面的某些基團(tuán)反應(yīng)，又能與樹 脂反應(yīng)的特點(diǎn)，在玻璃纖維與樹脂基體之間形成一個界面層，界面層能傳遞應(yīng)力，從而增強(qiáng) 了玻璃纖維與樹脂之間粘合強(qiáng)度，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，使分散相和連續(xù)相均勻，即實(shí)現(xiàn)兩者的 相容化。
[0014] 進(jìn)一步的，所述的硅烷偶聯(lián)劑為氨基型硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選的，所述的氨基型硅烷偶 聯(lián)劑含有的氨基數(shù)目為2個或2個以上。硅烷偶聯(lián)劑其水解速度取于硅能團(tuán)X，而與有機(jī)聚合 物的反應(yīng)活性則取于碳官能團(tuán)Y。在硅烷偶聯(lián)劑的兩類性能互異的基團(tuán)中，X基的不同只能 影響水解速度，對復(fù)合材料的性能基本上無影響;而Y基團(tuán)則直接決定硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用效 果。只有當(dāng)Y基團(tuán)能和對應(yīng)的基體樹脂起反應(yīng)時，才能提高粘接強(qiáng)度。一般要求Y基團(tuán)能與樹 脂相溶并能起偶聯(lián)反應(yīng)，所以，對于不同基材或處理對象，選擇適用的硅烷偶聯(lián)劑至關(guān)重 要。另外，雙氨基型或多氨基型的硅烷偶聯(lián)劑，其催化活性更高，更加有利于提高復(fù)合材料 的力學(xué)性能。
[0015] 進(jìn)一步的，所述助劑為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、加工助劑、色粉或顏料中的一種或幾 種的混合;優(yōu)選的，所述熱穩(wěn)定劑選自酚類、亞磷酸酯類、硫代酯類中的一種以上;優(yōu)選的， 所述光穩(wěn)定劑為受阻胺類或紫外線吸收劑;優(yōu)選的，所述加工助劑為低分子酯類硬脂酸、金 屬皂(CABSt、Znst)、硬脂酸復(fù)合酯或酰胺類(芥酸酰胺）中的一種以上。
[0016] 本發(fā)明還提供一種高性能玻纖增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：
[0017] 包括如下步驟：
[0018] (1)按重量百分比稱取ABS樹脂、相容劑、偶聯(lián)劑和助劑在高混機(jī)里混合l-3min;混 合均勻，得到預(yù)混料；
[0019] (2)將預(yù)混料置于雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口中，從側(cè)喂料口加入玻璃纖維，進(jìn)行熔 融擠出，造粒干燥，即得。
[0020] 進(jìn)一步的，所述熔融擠出的條件為：一區(qū)溫度180-210°c，二區(qū)溫度190-220°c，三 區(qū)溫度190-230°C，四區(qū)溫度190-240°C，五區(qū)溫度190-240°C，六區(qū)溫度190-240°C，七區(qū)溫 度190-240°C，八區(qū)溫度190-240°C，九區(qū)溫度190-240°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速250-600轉(zhuǎn)/分鐘;雙螺桿 擠出機(jī)的長徑比為40:1。
[0021] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的高性能玻纖增強(qiáng)ABS組合物及其制備方法具有以 下優(yōu)勢：
[0022] 1)本發(fā)明使用以馬來酸酐接枝的ABS共混物為相容劑，可增強(qiáng)ABS與玻纖的界面偶 聯(lián)作用，明顯提高ABS組合物的機(jī)械強(qiáng)度;另外，通過添加硅烷偶聯(lián)劑，利用其具有既能與玻 璃纖維表面的某些基團(tuán)反應(yīng)，又能與樹脂反應(yīng)的特點(diǎn)，在玻璃纖維與樹脂基體之間形成一 個界面層，界面層能傳遞應(yīng)力，從而增強(qiáng)了玻璃纖維與樹脂之間粘合強(qiáng)度，形成穩(wěn)定的結(jié) 構(gòu)，使分散相和連續(xù)相均勻，即實(shí)現(xiàn)兩者的相容化。
[0023] 2)本發(fā)明使用的硅烷偶聯(lián)劑為氨基型硅烷偶聯(lián)劑，尤其是使用含有2個氨基或多 個氨基的氨基型硅烷偶聯(lián)劑，其活性更高，更加有效的增強(qiáng)了玻璃纖維和樹脂之間的粘合 強(qiáng)度，從而使得復(fù)合材料的力學(xué)性能大幅提高。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。
[0025] 下面將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0026] 以下實(shí)施例和對比例中，擠出機(jī)熔融擠出的加工條件如下：一區(qū)溫度180-210°C， 二區(qū)溫度190-220°C，三區(qū)溫度190-230°C，四區(qū)溫度190-240°C，五區(qū)溫度190-240°C，六區(qū) 溫度190-240°C，七區(qū)溫度190-240°C，八區(qū)溫度190-240°C，九區(qū)溫度190-240°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速 250-600轉(zhuǎn)/分鐘;雙螺桿擠出機(jī)的長徑比為40:1。
[0027] ABS樹脂選自臺灣臺化的NF2200,長玻纖選自巨石集團(tuán)的ER13-2000-988A，其纖維 直徑為13μηι，線密度為2000tex;短玻纖選自Shenzhen Yata