一种增强型改性abs树脂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种增强型改性abs树脂及其制备方法 (Enhanced modified ABS resin and preparation method thereof ) 是由 何见 周继贵 曾权 伍辉 梁明 于 2020-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种增强型改性ABS树脂及其制备方法,所述增强型改性ABS树脂按重量份数计包括：ABS树脂80～120份,丙烯腈-苯乙烯树脂20～30份,玻璃纤维13～67份,玻璃微珠4.5～6份,苯乙烯-马来酸酐共聚物6～8份,马来酸酐接枝聚丙烯4.5～6份,ABS高胶粉4.5～6份,助剂1.1～1.4份。本发明提供的增强型改性ABS树脂及其制备方法,所述增强型改性ABS树脂通过添加球状的玻璃微珠和马来酸酐接枝聚丙烯,解决了增强型ABS树脂用于注塑制件时局部发白的问题,同时又能使改性后的ABS树脂具有优异的物理机械性能,满足空调风叶对强度、热变性能的要求。(The invention discloses an enhanced modified ABS resin and a preparation method thereof, wherein the enhanced modified ABS resin comprises the following components in parts by weight: 80-120 parts of ABS resin, 20-30 parts of acrylonitrile-styrene resin, 13-67 parts of glass fiber, 4.5-6 parts of glass microsphere, 6-8 parts of styrene-maleic anhydride copolymer, 4.5-6 parts of maleic anhydride grafted polypropylene, 4.5-6 parts of ABS high-rubber powder and 1.1-1.4 parts of auxiliary agent. According to the enhanced modified ABS resin and the preparation method thereof provided by the invention, the problem that the enhanced ABS resin is partially whitish when used for injection molding parts is solved by adding the spherical glass beads and the maleic anhydride grafted polypropylene, and meanwhile, the modified ABS resin has excellent physical and mechanical properties and meets the requirements of air-conditioning fan blades on strength and thermal performance.)
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种增强型改性ABS树脂及其制备方法。
背景技术
ABS塑料由于具有较高的强度和硬度、优异的抗冲击性和韧性，并且耐热耐腐蚀，因此成为目前生产量最大，用途最为广泛的热塑性工程塑料之一，广泛应用于机械、汽车、家电制造等。其中，空调室外机轴流风叶为运动部件,长期处于高温或低温环境中,因此要求叶片的拉伸、弯曲强度高，耐热性能好，线膨胀系数小,才能保证整机性能稳定。ABS塑料因其优异的性能广泛应用于空调用轴流风叶的制作。但是，普通的ABS收缩率大，强度及耐候性也无法达到空调叶轮的要求，现有技术通常在ABS中添加玻璃纤维，对ABS进行改性，以提高其强度，降低其收缩率。然而，玻璃纤维改性后的增强型ABS树脂，虽然刚性、耐热性及强度得到了提升。但是，当增强型ABS树脂用于注塑成型后，比如注塑成型得到的空调风叶，容易出现在自然环境下放置6～12小时后，风叶茎部中心位沿风叶方向，由内至外，出现颜色随着时间的变化逐渐局部变成白色的现象，变白后的风叶还存在形变或翘曲的现象，从而导致产品质量不合格，增加产品成本。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种增强型改性ABS树脂及其制备方法，旨在解决现有玻璃纤维增强型ABS树脂在注塑成型的制件中容易出现局部颜色发白的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种增强型改性ABS树脂，其中，所述增强型改性ABS树脂按重量份数计包括：ABS树脂80～120份，丙烯腈-苯乙烯树脂20～30份，玻璃纤维13～67份，玻璃微珠4.5～6份，苯乙烯-马来酸酐共聚物6～8份，马来酸酐接枝聚丙烯4.5～6份，ABS高胶粉4.5～6份，助剂1.1～1.4份。
所述增强型改性ABS树脂中，所述ABS树脂为ABS树脂HI-121H和ABS树脂HP-181的混合物。
所述增强型改性ABS树脂中，所述ABS树脂HI-121H与ABS树脂HP-181的重量比为1∶3。
所述增强型改性ABS树脂中，所述玻璃微珠为空心玻璃微珠，其粒径为30～60μm。
所述增强型改性ABS树脂中，所述助剂包括抗氧化剂、偶联剂及熔指调节剂。
所述增强型改性ABS树脂中，所述抗氧化剂、偶联剂、熔指调节剂的重量比为1∶1∶2。
所述增强型改性ABS树脂中，所述熔指调节剂包括乙撑双硬脂酸酰胺和硬脂酸钙。
所述增强型改性ABS树脂中，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂和亚磷酸酯抗氧化剂的混合物。
一种增强型改性ABS树脂的制备方法，其中，所述增强型改性ABS 树脂为如上所述的增强型改性ABS树脂，所述方法包括以下步骤：按配比取ABS树脂、丙烯腈-苯乙烯树脂、玻璃纤维、玻璃微珠、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、ABS高胶粉、助剂，先将ABS树脂、丙烯腈-苯乙烯树脂、玻璃微珠、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、ABS高胶粉、助剂搅拌混合，然后将混合好的物料投入双螺杆喂料桶中，添加玻璃纤维，通过挤出机挤出造粒，得到增强型改性ABS树脂颗粒。
所述增强型改性ABS树脂的制备方法中，所述挤出机各段温度为：1区180～195℃,2区195～210℃,3区195～210℃，4区210～230℃，5区225～235℃，6区225～235℃，7区225～235℃，8区225～235℃，9区215～230℃，机头230～240℃。
有益效果：
本发明提供了一种增强型改性ABS树脂及其制备方法，所述增强型改性ABS树脂通过添加球状的玻璃微珠和马来酸酐接枝聚丙烯，解决了增强型ABS树脂用于注塑制件时局部发白的问题。所述玻璃微珠具有微珠效应，能改善体系因取向不同造成不同部位收缩不一致的缺陷，使制品不同部位在收缩时各向受力一致，不会凹凸变形，从而避免因收缩不一致导致的局部变白；所述马来酸酐接枝聚丙烯能改善玻璃纤维在体系中的分散性和相容性，从而确保制品中分子间各向受力均匀，避免玻璃纤维使体系中各成分分子在横向或纵向受力不均导致的形变，同时，由于马来酸酐接枝聚丙烯具有极性基团，从而能改善颜料与玻璃纤维的相容性，显著提高体系的着色能力，避免因着色不均，颜料分子受力不均，在制件收缩过程中出现的发白现象，提高了产品质量。
具体实施方式
本发明提供一种增强型改性ABS树脂及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种增强型改性ABS树脂，所述改性ABS树脂按重量份数计包括：ABS树脂80～120份，丙烯腈-苯乙烯树脂20～30份，玻璃纤维13～67份，玻璃微珠4.5～6份，苯乙烯-马来酸酐共聚物6～8份，马来酸酐接枝聚丙烯4.5～6份，ABS高胶粉4.5～6份，助剂1.1～1.4份。
上述配比的增强型改性ABS树脂，通过在玻璃纤维-ABS体系中，添加玻璃微珠和马来酸酐接枝聚丙烯，通过玻璃微珠的微珠效应，具有各向同性的作用，能改善材料因取向不同导致的局部收缩率不一致的问题，避免制品局部发白；所述马来酸酐接枝聚丙烯能提高玻璃纤维在ABS中的相容性，以及提高颜料的着色能力，避免颜料分子因横向或纵向受力不均，出现局部变白的现象。
具体的，上述配比的增强型改性ABS树脂中，所述ABS树脂为丙烯腈(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)的三元共聚物，具有丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三者的特性，所述ABS树脂具体包括以聚丁二烯为主链，以苯乙烯、丙烯腈共聚物为支链的接枝共聚物，苯乙烯和丙烯腈的无规共聚物(AS树脂)，以及未接枝的游离聚丁二烯这三种主要成分，这三种成分的含量不同，表现出的性能不同。本发明采用由韩国LG公司提供的ABS树脂HI-121H和ABS树脂HP-181的混合物作为主要成分，其中，所述ABS树脂HI-121H具有较高刚性，所述ABS树脂HP-181具有较好的耐热性和抗冲击性，将两者结合，可得到刚性、耐热、抗冲击性好的ABS树脂。优选的，当ABS树脂HI-121H与ABS树脂HP-181的重量比为1∶3，其获得的刚性、耐热、抗冲击性更优。
具体的，上述配比的增强型改性ABS树脂中，所述玻璃微珠为内部充斥N2、CO2等气体的封闭微型球体，其主要化学成分包括二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、硅酸钠，为无机填充剂，随温度变化小，可提高注塑制品的尺寸稳定性；由于玻璃微珠为球状细颗粒，流动性好，可产生微珠效应，使混合材料粘度下降,提高充模效果，进而使增强型改性ABS树脂具有良好的加工性能；更重要的是，由于玻璃微珠为球状，各向同性,能改善体系因取向不同造成不同部位收缩率不一致的缺陷，使注塑制品不同部位在收缩时各向受力一致，不会凹凸变形，从而避免因收缩不一致导致的局部变白。
优选的，所述玻璃微珠为空心玻璃微珠，其粒径为30～60μm。空心玻璃微珠具有质轻，可减轻制品的基重，其空心结构使其具有特殊的隔热性能，能够保护制品免受急热和急冷条件，或急热、急冷交替变化引起的热冲击，使产品尺寸更为稳定。当空心玻璃微珠的粒径为30～60μm时，在ABS树脂中的分散性更好，树脂的加工性能、尺寸稳定性能更佳。
具体的，所述增强型改性ABS树脂中，所述马来酸酐接枝聚丙烯可作为ABS与玻璃纤维的偶联剂，由于聚丙烯分子链上引入了极性基团，能与极性的玻璃纤维和非极性的ABS树脂结合，从而改善玻璃纤维在ABS树脂中的分散性和相容性，当材料注塑成型后，能使各成分各向受力一致，解决制品收缩形变的问题。进一步的，所述马来酸酐接枝聚丙烯能提高颜料在体系中的着色能力，由于颜料分子与玻璃纤维及ABS树脂的结合力并不相同，从而使得颜料分子在玻璃纤维和ABS树脂中的分散均匀度并不一致，又因分散不均导致分子间横向、纵向力分配不均衡，使得颜料在收缩不一致时出现局部变白的现象，而马来双接枝聚丙烯一方面可使颜料在玻璃纤维无机相和ABS有机高分子相中分散均匀，又能改善玻璃纤维在ABS有机高分子相中分散均匀，从而达到各成分各向受力均匀，收缩一致，颜料分子在收缩过程中受力均匀，分散性保持不变，从而避免色变发白。
具体的，上述配比的增强型改性ABS树脂中，所述丙烯腈-苯乙烯树脂为(AS树脂)无色透明的热塑性树脂，具有优良的硬度、刚性、尺寸稳定性、耐高温性，与ABS树脂的相容性好，并且由于AS树脂本身就是ABS树脂中的主要成分之一，因此添加AS树脂于ABS树脂中，相当于增加ABS树脂中AS树脂的配比，提高ABS树脂的硬度、刚性，提高制品的尺寸稳定性及拉伸强度和弯曲强度。
具体的，上述配比的增强型改性ABS树脂中，所述玻璃纤维能提高ABS的强度，增加制品的韧性，提高产品的稳定性。
具体的，所述增强型改性ABS树脂中，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物可作为ABS与玻璃纤维及玻璃微珠的偶联剂、相容剂，改善树脂中玻璃纤维的分散性，使玻璃纤维的分散均匀有序，从而使注塑制件的各向受力一致，缓解制品变白的问题，进一步提高增强型ABS树脂的物理性能、机械性能及着色性的效果。
具体的，所述增强型改性ABS树脂中，所述助剂包括抗氧化剂、偶联剂和熔指调节剂。所述抗氧化剂可延缓和抑制制品的降解，延长制品的使用寿命；所述偶联剂可对玻璃微珠及玻璃纤维进行表面改性，提高玻璃微珠及玻璃纤维与ABS树脂的相容性，优选的，所述偶联剂为液体偶联剂，在提高玻璃纤维的相容性同时，将颜料润湿吸附在树脂上，使颜料分散更为均匀；所述熔指调节剂可改善体系的粘度，使冲模更容易，提高加工性能。优选的，所述助剂中，所述抗氧化剂、偶联剂、熔指调节剂的重量比为1∶1∶2时，对体系及后续制品的性能具有较优的改善作用。
具体的，所述助剂中，所述熔指调节剂包括乙撑双硬脂酸酰胺和硬脂酸钙。所述乙撑双硬脂酸酰胺和硬脂酸钙能够提高体系的熔融指数，改善体系的流动性，具有润滑和脱模的作用。
具体的，所述助剂中，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂与亚磷酸酯抗氧化剂的混合物。所述受阻酚类抗氧化剂为抗氧化剂1010，所述亚磷酸酯抗氧化剂为抗氧化剂168，本发明将受阻酚类抗氧化剂与亚磷酸酯抗氧化剂复配使用，具有协同效应，起到长效稳定的抗氧化作用。优选的，当抗氧化剂1010与抗氧化剂168的重量比为1:1时，具有优异的抗氧化作用。
本发明还公开了一种增强型改性ABS树脂的制备方法，所述方法包括以下步骤：按配比取ABS树脂、丙烯腈-苯乙烯树脂、玻璃纤维、玻璃微珠、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、ABS高胶粉、各助剂，先将ABS树脂、丙烯腈-苯乙烯树脂、玻璃微珠、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、ABS高胶粉、抗氧化剂及熔指调节剂熔融搅拌混合，然后加入偶联剂低速搅拌，混合均匀，然后再加入颜料，继续低速搅拌混合均匀，然后将混合好的物料投入双螺杆喂料桶中，同时添加玻璃纤维，通过螺杆挤出机混炼、挤出、造粒，得到增强型改性ABS树脂颗粒。
具体的，所述增强型改性ABS树脂的制备方法中，所述挤出机各段温度为：1区180～195℃,2区195～210℃,3区195～210℃，4区210～230℃，5区225～235℃，6区225～235℃，7区225～235℃，8区225～235℃，9区215～230℃，机头230～240℃。通过挤出机各段的混炼，使各成分混合均匀，塑化反应，得到具有高强度、刚度、耐热性好、收缩率小的增强型改性ABS树脂颗粒。
本发明所述增强型改性ABS树脂具有优异的强度和韧性，刚度好、耐热性好，收缩率小，用于制备各种制件时，具有性能稳定，不发白，尺寸稳定，性能优异的特点，能满足空调风叶的各项要求。
实施例1
一种优选的增强型改性ABS树脂，按重量份数计包括：ABS树脂100份，丙烯腈-苯乙烯树脂25份，玻璃纤维37份，玻璃微珠5份，苯乙烯-马来酸酐共聚物7份，马来酸酐接枝聚丙烯5.5份，ABS高胶粉5份，助剂1.2份，颜料0.05份。所述ABS树脂包括重量比为1:3的ABS树脂HI-121H和ABS树脂HP-181；所述玻璃微珠的粒径为30～60μm；所述助剂包括重量配比1∶1∶2的抗氧化剂、偶联剂、熔指调节剂，所述抗氧化剂包括重量比为1:1的抗氧化剂1010和抗氧化剂168，所述熔指调节剂包括重量比为1:2的乙撑双硬脂酸酰胺和硬脂酸钙。
所述增强型改性ABS树脂的制备方法，所述方法包括步骤：按配比取增强型改性ABS树脂中各成分，先将ABS树脂、丙烯腈-苯乙烯树脂、玻璃微珠、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、ABS高胶粉、抗氧化剂和熔指调节剂投入搅拌锅中，熔融搅拌混合，然后加入偶联剂，低速搅拌，混合均匀，然后再加入颜料，继续低速搅拌混合均匀，将混合好的物料投入双螺杆喂料桶中，同时添加玻璃纤维，通过螺杆挤出机混炼、挤出、造粒，其中，螺杆挤出机中各段温度为：1区190℃,2区200℃,3区200℃，4区225℃，5区230℃，6区230℃，7区230℃，8区230℃，9区225℃，机头235℃，通过挤出造粒，得到增强型改性ABS树脂颗粒。
实施例2
一种增强型改性ABS树脂，按重量份数计包括：ABS树脂80份，丙烯腈-苯乙烯树脂20份，玻璃纤维13份，玻璃微珠4.5份，苯乙烯-马来酸酐共聚物6份，马来酸酐接枝聚丙烯4.5份，ABS高胶粉4.5份，助剂1.1份，颜料0.01份。所述ABS树脂包括25份的ABS树脂HI-121H和55份的ABS树脂HP-181；所述助剂包括重量配比1∶1∶2的抗氧化剂、偶联剂、熔指调节剂，所述抗氧化剂包括重量比为1.2:1的抗氧化剂1010和抗氧化剂168，所述熔指调节剂包括重量比为1.5:2的乙撑双硬脂酸酰胺和硬脂酸钙。
所述增强型改性ABS树脂的制备方法与实施例1相同，区别在于：螺杆挤出机中各段温度不同，具体为：1区180℃,2区195℃,3区195℃，4区210℃，5区225℃，6区225℃，7区225℃，8区225℃，9区215℃，机头230℃，通过挤出造粒，得到增强型改性ABS树脂颗粒。
实施例3
一种增强型改性ABS树脂，按重量份数计包括：ABS树脂120份，丙烯腈-苯乙烯树脂30份，玻璃纤维31份，玻璃微珠6份，苯乙烯-马来酸酐共聚物8份，马来酸酐接枝聚丙烯6份，ABS高胶粉6份，助剂1.5份，颜料0.1份。所述ABS树脂包括40份的ABS树脂HI-121H和80份的ABS树脂HP-181；所述助剂包括重量配比1∶1∶2的抗氧化剂、偶联剂、熔指调节剂，所述抗氧化剂包括重量比为1:1.2的抗氧化剂1010和抗氧化剂168，所述熔指调节剂包括重量比为1:2.5的乙撑双硬脂酸酰胺和硬脂酸钙。
所述增强型改性ABS树脂的制备方法与实施例1相同，区别在于：螺杆挤出机中各段温度不同，具体为：1区195℃,2区210℃,3区210℃，4区230℃，5区235℃，6区235℃，7区235℃，8区235℃，9区230℃，机头240℃，通过挤出造粒，得到增强型改性ABS树脂颗粒。
实施例4
一种增强型改性ABS树脂，按重量份数计包括：ABS树脂90份，丙烯腈-苯乙烯树脂28份，玻璃纤维47份，玻璃微珠5.5份，苯乙烯-马来酸酐共聚物6.5份，马来酸酐接枝聚丙烯5.5份，ABS高胶粉4.8份，助剂1.15份，颜料0.03份。所述ABS树脂包括重量比为1:3的ABS树脂HI-121H和ABS树脂HP-181；所述玻璃微珠为粒径为30～60μm的空心玻璃微珠；所述助剂包括重量配比1∶1∶2的抗氧化剂、偶联剂、熔指调节剂，所述抗氧化剂包括重量比为1:1的抗氧化剂1010和抗氧化剂168，所述熔指调节剂包括重量比为1:2的乙撑双硬脂酸酰胺和硬脂酸钙。
所述增强型改性ABS树脂的制备方法与实施例1相同，区别在于：螺杆挤出机中各段温度不同，具体为：1区185℃,2区205℃,3区200℃，4区225℃，5区230℃，6区230℃，7区230℃，8区230℃，9区220℃，机头235℃，通过挤出造粒，得到增强型改性ABS树脂颗粒。
实施例5
一种增强型改性ABS树脂，按重量份数计包括：ABS树脂110份，丙烯腈-苯乙烯树脂23份，玻璃纤维67份，玻璃微珠5份，苯乙烯-马来酸酐共聚物7.5份，马来酸酐接枝聚丙烯5份，ABS高胶粉5.5份，助剂1.3份，颜料0.08份。所述ABS树脂包括40份的ABS树脂HI-121H和60份的ABS树脂HP-181；所述玻璃微珠为粒径为30～60μm的空心玻璃微珠；所述助剂包括重量配比1∶1∶2的抗氧化剂、偶联剂、熔指调节剂，所述抗氧化剂包括重量比为1:1的抗氧化剂1010和抗氧化剂168，所述熔指调节剂包括重量比为1:2的乙撑双硬脂酸酰胺和硬脂酸钙。
所述增强型改性ABS树脂的制备方法与实施例1相同，区别在于：螺杆挤出机中各段温度不同，具体为：1区190℃,2区200℃,3区205℃，4区220℃，5区230℃，6区230℃，7区230℃，8区230℃，9区230℃，机头230℃，通过挤出造粒，得到增强型改性ABS树脂颗粒。
对比例1
对比例1中各成分与实施例1相同，区别在于未添加玻璃微珠，制备方法与实施例1相同。
对比例2
对比例2中成分与实施例1相同，区别在于未添加马来酸酐接枝聚丙烯，制备方法与实施例1相同。
对比例3
对比例3中成分与实施例1相同，区别在于未添加玻璃微珠和马来酸酐接枝聚丙烯，制备方法与实施例1相同。
将上述实施例1-5所得增强型改性ABS树脂以及对比例1-3进行性能测试，包括拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度的测试，以及制备成相同结构和型号的空调风叶，放置6h后观察制品是否有局部发白现象，测试过程每隔1h观察一次，放置12h后每隔4h观察一次，放置24h结束观察。需要说明的是，进行拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度的测试时，需先将粒料进行批混，然后将批混好的粒料，用小型注塑机注塑样条(样条模具按国家标准样制作)，注塑样条后,样条放置实验室容器中(实验室温度23±2℃,湿度40～60%) 恒温自燃冷却24小时，然后再依据对应的相关检测标准进行检测,具体测试结果如表1所示。
由表1可知，改性后的增强型ABS树脂制备成制件后，不会出现局部发白的现象，并且能使材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度仍然保持不变，具有较高的强度，而对比例1-3，均先后出现发白现象，并且未添加玻璃微珠和马来酸酐接枝聚丙烯的对比例3，其制品在放置6h后就出现局部发白，由此可见，玻璃微珠和马来酸酐接枝聚丙烯共同作用，能改善玻璃纤维和颜料在ABS树脂中的分散性，改善体系中玻璃纤维及颜料分子的各向受力情况，解决了增强型ABS树脂用于注塑成型时，制品在成型后6-12h内出现发白的问题。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。