一种ABS/埃洛石复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种ABS/埃洛石复合材料，由以下重量百分比49％～70％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、15％～35％的埃洛石、3％～20％的相容剂和0～1％的润滑剂制成，通过在ABS中添加埃洛石和相容剂等来提高复合材料的硬度、韧性等力学性能。本发明还公开了一种ABS/埃洛石复合材料的制备方法，包括：将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、埃洛石、相容剂和选择性添加的润滑剂通过混合设备充分混合均匀，得到混合物料；然后将混合物料加入至双螺杆挤出机中熔融共混后熔融挤出，造粒，得到ABS/埃洛石复合材料。该材料性能优异和稳定，易于工业化生产并具有很好的经济效益，具有广阔的应用前景。

权利要求

1.一种ABS/埃洛石复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：所述的ABS/埃洛石复合材料的制备方法由以下重量百分比的原料制成：将埃洛石与硅烷偶联剂预混合得到预处理的埃洛石；再将预处理的埃洛石、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯和选择性添加的乙撑双-12-羟基硬脂酰胺混合均匀，得到混合物料；然后将混合物料加入至双螺杆挤出机中熔融共混后熔融挤出，造粒，得到ABS/埃洛石复合材料。

2.根据权利要求1所述的ABS/埃洛石复合材料的制备方法，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：

3.根据权利要求2所述的ABS/埃洛石复合材料的制备方法，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：

说明书

一种ABS/埃洛石复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及塑料材料领域，特别涉及一种ABS/埃洛石复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 塑料工业迅速发展，其用途已经渗透到国民经济的各个领域，使用已十分广泛。中国每年产生的废弃塑料约为500万吨左右。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)作为塑料材料中的重要一种，也得到了广泛的应用，主要是由于ABS作为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的共聚物，具有良好的综合性能、好的耐化学腐蚀性和好的加工流动性以及较高耐热性、韧性、抗冲击性能和刚性。

[0003] ABS主要广泛应用于家用电器、机械配件、办公用品、电子器件、汽车工业等领域，如用于制造电子电器产品的面板、汽车内饰板等，而由ABS制备的各种零部件的表面硬度相对较低，制品表面的耐刮擦性能较差，容易刮伤，不能满足部分制品的使用要求。为了维持长久的外观美感，需要进一步提高ABS制品的表面硬度。

[0004] 公开号为CN 101113225A的中国专利申请公开了一种运用玻璃纤维增强ABS复合材料及其制备方法，该ABS复合材料包括以下重量份的组分：65～89份的ABS、5～20份的玻璃纤维、5～10份的增容剂、1～5份的增韧剂、0.1～0.5份的抗氧剂和0.05～0.2的偶联剂，该技术方案虽能一定程度上提高ABS的性能，但玻璃纤维价格较高，且加工工艺中各组分的添加也较为复杂，玻璃纤维添加至一定比例容易出现表面浮纤现象，从而导致复合材料的生产成本偏高以及性能下降。

[0005] 公开号为CN 101475727A的中国专利申请公开了一种ABS/PMMA复合材料，包括下列重量百分比的组分：25％～66％的ABS树脂，30％～60％PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)和4％～15％MBS(丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)，其中MBS为橡胶粒径在100～400纳米的范围内具有双峰分布的结构。该技术方案通过在ABS树脂加入PMMA和MBS来提高ABS/PMMA复合材料的表面硬度、拉伸强度和弯曲性能，并具有较高的光泽度，但是PMMA的价格很高，从而导致该ABS/PMMA复合材料的制备成本很高，不利于ABS/PMMA复合材料市场化推广和应用。

发明内容

[0006] 本发明提供了一种ABS/埃洛石复合材料，通过在ABS中添加埃洛石、相容剂等来提高复合材料的硬度、韧性等力学性能。

[0007] 一种ABS/埃洛石复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

[0008] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 49％～70％；

[0009] 埃洛石 15％～35％；

[0010] 相容剂 3％～20％；

[0011] 润滑剂 0～1％。

[0012] 作为优选，所述的ABS/埃洛石复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

[0013] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 49％～70％；

[0014] 埃洛石 15％～35％；

[0015] 相容剂 3％～20％；

[0016] 润滑剂 0.1％～1％。

[0017] 所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)可选用市售的通用牌号，作为优选，选择熔融指数(g/10min)为8～30的ABS，选择该熔融指数的目的在于添加较大比例的埃洛石的情况下，ABS/埃洛石复合材料仍能够保持良好的流动性，易于注塑成型。

[0018] 所述的埃洛石可选用市售产品，埃洛石为管状结构，长度为微米级，埃洛石的外径为纳米级，有利于提高ABS/埃洛石复合材料的表面光滑性，能够克服原ABS易刮伤的缺陷。作为优选，选择尺寸为100～1000目的埃洛石，尺寸太大容易使性能下降明显，尺寸太小虽然性能会得到一定程度的提高，但价格偏高。进一步优选，选择尺寸为100～300目的埃洛石。

[0019] 作为优选，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、硅烷偶联剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)中的一种或两种。相容剂能够促进ABS和埃洛石相容，使得ABS和埃洛石在ABS/埃洛石复合材料中均匀分布并提高界面相容性，从而提高该ABS/埃洛石复合材料的性能。硅烷偶联剂可具体选用硅烷偶联剂KH-550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、硅烷偶联剂KH-560(γ-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷)、硅烷偶联剂KH-570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]等中的一种。

[0020] 进一步优选，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯和硅烷偶联剂，马来酸酐接枝聚丙烯中马来酸酐的接枝率为0.8～1.2，如果接枝率太低且需达到较好的增容效果的情况下，那么相容剂的添加比例较高，容易造成ABS/埃洛石复合材料的力学性能严重下降。加入硅烷偶联剂有利于埃洛石的预混合，提高埃洛石之间的相容性。在马来酸酐接枝聚丙烯和硅烷偶联剂两种相容剂的作用下，可以大大提高ABS和埃洛石在ABS/埃洛石复合材料中分布均匀性以及界面相容性。

[0021] 作为优选，所述的润滑剂为聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双-12-羟基硬脂酰胺、芥酸酰胺、高纯油酸酰胺、茶油油酸酰胺、动物油酸酰胺中的一种或两种以上。高纯油酸酰胺采用市售的通用牌号的高纯油酸酰胺。在少量润滑剂存在的情况下，能进一步增加材料的熔体流动性，在保证ABS/埃洛石复合材料的力学性能的同时，增加了该ABS/埃洛石复合材料的加工性能，并使得采用本发明ABS/埃洛石复合材料制备的塑料表面具有较好的平滑性。进一步优选，所述的润滑剂为乙撑双-12-羟基硬脂酰胺。

[0022] 作为优选，所述的ABS/埃洛石复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

[0023] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 49％～70％；

[0024] 埃洛石 15％～35％；

[0025] 马来酸酐接枝聚丙烯 3％～20％；

[0026] 硅烷偶联剂 0.1％～1％；

[0027] 乙撑双-12-羟基硬脂酰胺 0～1％。

[0028] 进一步优选，所述的ABS/埃洛石复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

[0029] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 60％～65％；

[0030] 埃洛石 24.77％～34.83％；

[0031] 马来酸酐接枝聚丙烯 3％～15％；

[0032] 硅烷偶联剂 0.12％～0.18％；

[0033] 乙撑双-12-羟基硬脂酰胺 0～1％。

[0034] 更进一步优选，所述的ABS/埃洛石复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

[0035] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 60％～65％；

[0036] 埃洛石 24.77％～34.83％；

[0037] 马来酸酐接枝聚丙烯 3％～15％；

[0038] 硅烷偶联剂 0.12％～0.18％；

[0039] 乙撑双-12-羟基硬脂酰胺 0.1％～1％。

[0040] 本发明还提供了一种ABS/埃洛石复合材料的制备方法，其制备简单、操作方便，通过简单的步骤就可以使得ABS、埃洛石和相容剂均匀融合，制备出性能优异的ABS/埃洛石复合材料。

[0041] 所述的ABS/埃洛石复合材料的制备方法，包括以下步骤：

[0042] 将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、埃洛石、相容剂和选择性添加的润滑剂混合均匀，得到混合物料；然后将混合物料加入至双螺杆挤出机中熔融共混后熔融挤出，造粒，得到ABS/埃洛石复合材料。

[0043] 作为优选，所述的ABS/埃洛石复合材料的制备方法，包括以下步骤：

[0044] 将埃洛石与硅烷偶联剂预混合得到预处理的埃洛石；再将预处理的埃洛石、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯和选择性添加的乙撑双-12-羟基硬脂酰胺混合均匀，得到混合物料；然后将混合物料加入至双螺杆挤出机中熔融共混后熔融挤出，造粒，得到ABS/埃洛石复合材料。

[0045] 作为优选，上述的制备方法，所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为35～45∶1；所述的熔融共混的温度为210℃～230℃。

[0046] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：

[0047] 本发明ABS/埃洛石复合材料中，原料配方简单，其中，埃洛石属于天然矿物质，其价格低廉、处理简单并对环境污染小，具有良好的环境效益和社会价值。埃洛石属于管状结构，长度为微米级，埃洛石的外径为纳米级，有利于提高ABS/埃洛石复合材料的表面光滑性，能够克服原ABS的易刮伤的缺陷。通过相容剂提高了ABS和埃洛石的相容性，从而使得本发明ABS/埃洛石复合材料具有较好的硬度、较好的弯曲强度等优点，从而表现出优异的力学性能。本发明ABS/埃洛石复合材料中，少量润滑剂的加入能进一步增加材料的熔体流动性，在保证ABS/埃洛石复合材料的力学性能的同时，增加了该ABS/埃洛石复合材料的加工性能，并使得采用本发明ABS/埃洛石复合材料制备的塑料表面具有较好的平滑性。

[0048] 本发明ABS/埃洛石复合材料的制备方法，其制备简单、操作方便，通过简单的步骤就可以使得ABS、埃洛石、相容剂和可选择性添加的润滑剂均匀融合，制备出性能优异的ABS/埃洛石复合材料，该制备的ABS/埃洛石复合材料性能优异和稳定，易于工业化生产并具有很好的经济效益，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

[0049] 以下实施例和对比例进一步描述本发明，但本发明并不限于这些实施例。

[0050] 实施例1

[0051] 1)对埃洛石(200目，邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时，再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到预处理的埃洛石；

[0052] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6.5公斤、预处理的埃洛石2.5公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)1.0公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到混合物料；

[0053] 3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，造粒，得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：喂料段温度210℃，压缩段温度220℃，计量段温度225℃，机头温度225℃，双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。

[0054] 将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，其中，注塑区温度220℃，模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。

[0055] 实施例2

[0056] 1)对埃洛石(200目，邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时，再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH-560(γ-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷)按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到预处理的埃洛石；

[0057] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6.5公斤、预处理的埃洛石3.0公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)0.5公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到混合物料；

[0058] 3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，造粒，得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：喂料段温度210℃，压缩段温度220℃，计量段温度225℃，机头温度225℃，双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。

[0059] 将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，其中，注塑区温度220℃，模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。

[0060] 实施例3

[0061] 1)对埃洛石(200目，邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时，再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到预处理的埃洛石；

[0062] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6.5公斤、预处理的埃洛石3.2公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)0.3公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到混合物料；

[0063] 3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，造粒，得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：喂料段温度210℃，压缩段温度220℃，计量段温度225℃，机头温度225℃，双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。

[0064] 将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，其中，注塑区温度220℃，模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。

[0065] 实施例4

[0066] 1)对埃洛石(200目，邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时，再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到预处理的埃洛石；

[0067] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6.0公斤、预处理的埃洛石2.5公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)1.5公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到混合物料；

[0068] 3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，造粒，得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：喂料段温度210℃，压缩段温度220℃，计量段温度225℃，机头温度225℃，双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。

[0069] 将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，其中，注塑区温度220℃，模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。

[0070] 实施例5

[0071] 1)对埃洛石(200目，邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时，再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到预处理的埃洛石；

[0072] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6.0公斤、预处理的埃洛石3.0公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)1.0公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到混合物料；

[0073] 3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，造粒，得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：喂料段温度210℃，压缩段温度220℃，计量段温度225℃，机头温度225℃，双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。

[0074] 将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，其中，注塑区温度220℃，模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。

[0075] 实施例6

[0076] 1)对埃洛石(200目，邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时，再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到预处理的埃洛石；

[0077] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6.0公斤、预处理的埃洛石2.95公斤、马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)1.0公斤和乙撑双-12-羟基硬脂酰胺0.05公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到混合物料；

[0078] 3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，造粒，得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：喂料段温度210℃，压缩段温度220℃，计量段温度225℃，机头温度225℃，双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。

[0079] 将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，其中，注塑区温度220℃，模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。

[0080] 实施例6与实施例5相比，实施例6增加了润滑剂乙撑双-12-羟基硬脂酰胺，从制备的抗冲击样条及拉伸样条性能测试数据来看，实施例6得到的ABS/埃洛石复合材料的性能有所提升。

[0081] 实施例7

[0082] 1)对埃洛石(200目，邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时，再将干燥后的埃洛石与硅烷偶联剂KH570[即γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]按照99.5∶0.5的重量比在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到预处理的埃洛石；

[0083] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6.0公斤、预处理的埃洛石3.5公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)0.5公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到混合物料；

[0084] 3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，造粒，得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：喂料段温度210℃，压缩段温度220℃，计量段温度225℃，机头温度225℃，双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。

[0085] 将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，其中，注塑区温度220℃，模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。

[0086] 实施例8

[0087] 1)对埃洛石(200目，邢台本原粘土有限公司)在80℃条件下进行真空干燥4小时，得到干燥后的埃洛石；

[0088] 2)分别称取ABS(日本东丽，T-300，熔融指数为10)6.5公斤、干燥后的埃洛石3.0公斤和马来酸酐接枝聚丙烯(353D，美国杜邦，接枝率为1.0)0.5公斤在预混机中(200转/分钟)进行预混合，得到混合物料；

[0089] 3)将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，造粒，得到颗粒状ABS/埃洛石复合材料。其中，混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：喂料段温度210℃，压缩段温度220℃，计量段温度225℃，机头温度225℃，双螺杆挤出机的转速为300转/分。双螺杆挤出机的螺杆长径比为40∶1。

[0090] 将上述得到的颗粒状ABS/埃洛石复合材料加入至注塑机中注塑成型，得到抗冲击样条及拉伸样条，其中，注塑区温度220℃，模板区温度35℃。最终的性能测试数据详见表1。

[0091] 实施例8与对比例1相比，虽然ABS/埃洛石复合材料制备的样条冲击强度和表面硬度有所降低，但是其弯曲强度和拉伸强度均有明显提升。实施例2与实施例8相比，实施