可释放负氧离子的abs合金材料及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 可释放负氧离子的abs合金材料及其制备方法和应用 (ABS alloy material capable of releasing negative oxygen ions, and preparation method and application thereof ) 是由 曹沛 王东 张彩城 郭彬 张松磊 单联滨 赵成方 聂政 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种可释放负氧离子的ABS合金材料及其制备方法和应用,属于高分子材料工程领域。该可释放负氧离子的ABS合金材料按重量份计包括以下组分：载体树脂67-78份、玻璃纤维15-30份、相容剂0.5-2份、改性电气石粉2-4份、润滑剂0.5-2份,所述载体树脂由ABS树脂和ASA树脂组成。本发明提供的可释放负氧离子的ABS合金材料力学性能优异且能够高效释放负氧离子,可有效用于家电部件或汽车塑料部件的制作,这样仅通过更换对应部件的材质即可赋予普通家电部件或汽车部件释放负氧离子的功能,因而具有巨大的市场空间。(The invention provides an ABS alloy material capable of releasing negative oxygen ions, a preparation method and application thereof, and belongs to the field of high polymer material engineering. The ABS alloy material capable of releasing negative oxygen ions comprises the following components in parts by weight: 67-78 parts of carrier resin, 15-30 parts of glass fiber, 0.5-2 parts of compatilizer, 2-4 parts of modified tourmaline powder and 0.5-2 parts of lubricant, wherein the carrier resin is composed of ABS resin and ASA resin. The ABS alloy material capable of releasing the negative oxygen ions provided by the invention has excellent mechanical properties, can efficiently release the negative oxygen ions, and can be effectively used for manufacturing household appliance parts or automobile plastic parts, so that the common household appliance parts or automobile parts can be endowed with the function of releasing the negative oxygen ions only by replacing the materials of the corresponding parts, and thus, the ABS alloy material has huge market space.)
技术领域
本发明属于高分子材料工程领域，尤其涉及一种可释放负氧离子的ABS合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
ABS树脂是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物。ABS塑料兼有三种组元的共同性能，A使其耐化学腐蚀、耐热，并有一定的表面硬度，B使其具有高弹性和韧性，S使其具有热塑性塑料的加工成型特性并改善电性能。因此ABS塑料是一种原料易得、综合性能良好、价格便宜、用途广泛的“坚韧、质硬、刚性”材料。
玻纤增强塑料具有比强度高、耐腐蚀、隔热、成型收缩率小等优点。此外，利用玻纤增强可以使塑料的拉伸性能大幅度提高。ABS树脂中加入玻璃纤维可增强ABS树脂的热变形温度和力学性能，降低了模塑收缩率和线膨胀系数。
玻璃纤维增强ABS因具有良好的加工性能、尺寸稳定性和拉伸强度在家用电器领域具有良好的应用价值，如空调中的轴流、贯流和离心风扇叶等。玻纤增强ABS的性能直接影响到空调器的质量，与大家的日常生活息息相关。随着人们生活水平的提高，对于家用电器的性能也越发严苛，对于空调的性能也并不仅仅停滞于温度的调节，还期望赋予其室内空气净化的效果。然而，目前并没有较好的解决方案。因此，开发一种力学性能优异且能够高效释放负氧离子的玻纤增强复合材料显得尤为重要，具有巨大的市场空间。
发明内容
本发明提供了一种可释放负氧离子的ABS合金材料及其制备方法和应用，该可释放负氧离子的ABS合金材料力学性能优异且能够高效释放负氧离子，可有效用于家电部件或汽车塑料部件的制作，这样仅通过更换对应部件的材质即可赋予部件释放负氧离子的功能，具有巨大的市场空间。
为了达到上述目的，本发明提供了一种可释放负氧离子的ABS合金材料，按重量份计包括以下组分：载体树脂67-78份、玻璃纤维15-30份、相容剂0.5-2份、改性电气石粉2-4份、润滑剂0.5-2份，所述载体树脂由ABS树脂和ASA树脂组成。
上述技术方案中，对载体树脂进行了优化，从原有的单独树脂作为载体树脂优化为采用ABS树脂和ASA的组合物作为载体树脂，其中，ABS树脂是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物，具有耐化学腐蚀、耐热、高弹性、韧性以及加工成型特性；ASA树脂是由苯乙烯、丙烯腈和丙烯酸橡胶共聚而成的三元聚合物，具有很强的耐候性、耐高温性以及异乎寻常的耐久性，长期暴露于紫外线、湿汽、热、寒和冲击下，仍能保持性能稳定，此外ASA树脂还是一种防静电材料，能使表面少积灰尘，二者的配合可有效提高载体树脂的力学性能和耐热稳定性。以该载体树脂为基础，加入玻璃纤维制成塑料基体，通过向该增强ABS塑料中加入改性电气石粉，可在应用于汽车零部件、空调、电子、运动娱乐器材领域是进一步发挥负氧离子释放的优势，通过提高对空气分子的电离能力来有效改善室内/车内环保净化的效果。
可以理解的是，本领域技术人员可根据实际生产情况在上述比例范围内调整各组分的用量，例如载体树脂加入的重量份还可以为68、69、70、71、72、73、74、75、76、77份或上述范围内的任意点值，玻璃纤维的重量份还可以为16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29份或上述范围内的任意点值，相容剂的重量份还可以为0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、1.6、1.8份或上述范围内的任意点值，改性电气石粉的重量份还可以为2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.6、3.7、3.8、3.9份或上述范围内的任意点值，润滑剂的重量份还可以为0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、1.6、1.8份或上述范围内的任意点值。
作为优选，所述载体树脂中ABS树脂与ASA树脂的重量比为(1-2)：1。可以理解的是，两种树脂复配产生的协同作用对于产品的整体性能都有着比较大的影响，如若添加量过多或过少，均不可。因此，本领域技术人员如若调整，需在上述比例下进行调整，例如还可以为1:1、1.2:1、1.5:1、1.6:1、1.8:1、2:1或上述范围内的任意比值。
作为优选，所述玻璃纤维为长玻璃纤维或短切玻璃纤维的至少一种或其混合物；优选的，所述长玻璃纤维为无碱玻璃纤维，直径为10-16μm；所述短切玻璃纤维的长度为0.2-10mm，直径为8-20μm。可以理解的是，长玻璃纤维的直径还可以为11、12、13、14、15μm或上述范围内的任意点值，短切玻璃纤维的直径还可以为9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19μm或上述范围内的任意点值，其直径还可以为0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9mm或上述范围内的任意点值。
作为优选，所述相容剂选自硅烷偶联剂和马来酸酐接枝聚合物中的至少一种，其中硅烷偶联剂选自聚二甲基硅氧烷、六甲基二硅胺烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲基硅烷、乙烯基三氧乙硅烷和三甲基氯硅烷中的至少一种。
作为优选，所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸盐和聚烯烃蜡类中的至少一种。
作为优选，所述改性电气石粉为经稀土材料的氧化物或其可溶盐对电气石进行改性后经机械处理得到，其中，改性用稀土材料选自镧、铈、铷、钪中的至少一种，所述稀土材料的粒径为100nm-1μm，改性时所加入的稀土材料的氧化物或其可溶盐的量为电气石重量的5-10％。可以理解的是，电气石产生负离子的能力有限，为充分发挥电气石的优势，需对电气石进行改性处理。本方案中利用稀土材料的氧化物或其可溶盐对其进行改性，然后通过机械处理得到改性的电气石粉，以提高电气石对空气分子的电离能力。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的可释放负氧离子的ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份称取ABS树脂、ASA树脂、改性电气石粉置于高速混合机中先高速、后低速混合均匀，得到预混料；
将预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口中，然后同时在侧喂料口前段加入相容剂和润滑剂以及在侧喂料口加入玻璃纤维，通过双螺杆挤出机混合均匀，得到可释放负氧离子的ABS合金材料。
作为优选，先高速、后低速具体为先以500-750r/min混合、再以50-150r/min混合；双螺杆挤出机的转速为350-500r/min，挤出区温度范围为180-260℃。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的可释放负氧离子的ABS合金材料在家电部件/汽车塑料部件中的应用。本发明提供的上述可释放负氧离子的ABS合金材料具有良好的力学性能、耐候性、耐高温性以及空气净化效果，可用作家电部件或汽车塑料部件。该部件的使用可在原有结构不变的情况下，通过对相关部件的材质进行改进，即可赋予释放负氧离子的功能，且是永久性的。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的可释放负氧离子的ABS合金材料在内部空间空气净化中的应用。可以理解的是，该内部空间可以是室内空间，也可以是汽车内空间等。
本发明提供了一种贯流/轴流/离心风扇叶，采用上述任一项技术方案所述的可释放负氧离子的ABS合金材料制备得到。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本发明通过合理的配方以及工艺所制备得到的可释放负氧离子的ABS合金材料在具有优异力学性能的基础上，还能够高效释放负氧离子，基于该特性可将其用于家电部件或汽车塑料部件的制作中，这样仅通过更换相应部件的材质即可赋予释放负氧离子的功能，因而具有巨大的市场空间。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
载体树脂67份、玻璃纤维30份、相容剂0.5份、改性电气石粉2份、润滑剂0.5份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为1：1。
制备方法：
按重量份称取ABS树脂、ASA树脂、改性电气石粉置于高速混合机中先以500-750r/min混合、再以50-150r/min混合均匀，得到预混料；
将预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口中，然后同时在侧喂料口前段加入相容剂和润滑剂以及在侧喂料口加入玻璃纤维，通过双螺杆挤出机(双螺杆挤出机的转速为350-500r/min，挤出区温度范围为180-260℃)混合均匀，得到可释放负氧离子的ABS合金材料。
实施例2
载体树脂68份、玻璃纤维26份、相容剂1.5份、改性电气石粉3份、润滑剂1.5份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为1.2：1。
制备方法同实施例1。
实施例3
载体树脂70份、玻璃纤维22份、相容剂2份、改性电气石粉4份、润滑剂2份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为1.5：1。
制备方法同实施例1。
实施例4
载体树脂74份、玻璃纤维20份、相容剂2份、改性电气石粉2份、润滑剂2份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为1.8：1。
制备方法同实施例1。
实施例5
载体树脂78份、玻璃纤维15份、相容剂2份、改性电气石粉3份、润滑剂2份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为2：1。
制备方法同实施例1。
对比例1
载体树脂67份、玻璃纤维30份、相容剂0.5份、改性电气石粉2份、润滑剂0.5份，所述载体树脂为ABS树脂。
制备方法同实施例1。
对比例2
载体树脂67份、玻璃纤维30份、相容剂0.5份、改性电气石粉2份、润滑剂0.5份，所述载体树脂为ASA树脂。
制备方法同实施例1。
对比例3
载体树脂67份、玻璃纤维30份、相容剂0.5份、改性电气石粉2份、润滑剂0.5份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为0.8：1。
制备方法同实施例1。
对比例4
载体树脂67份、玻璃纤维30份、相容剂0.5份、改性电气石粉2份、润滑剂0.5份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为1:1.2。
制备方法同实施例1。
对比例5
载体树脂65份、玻璃纤维32份、相容剂0.5份、改性电气石粉2份、润滑剂0.5份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为1：1。
制备方法同实施例1。
对比例6
载体树脂80份、玻璃纤维13份、相容剂2份、改性电气石粉3份、润滑剂2份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为2：1。
制备方法同实施例1。
对比例7
载体树脂70份、玻璃纤维22份、相容剂2份、改性电气石粉4.5份、润滑剂1.5份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为1.5：1。
制备方法同实施例1。
对比例8
载体树脂67份、玻璃纤维30份、相容剂0.5份、改性电气石粉1.5份、润滑剂1份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为1：1。
制备方法同实施例1。
对比例9
载体树脂67份、玻璃纤维30份、相容剂0.5份、改性电气石粉2份、润滑剂0.5份，所述载体树脂中ABS树脂和ASA树脂的重量比为1：1。
制备方法与实施例1的区别在于：在制备预混料时，按重量份称取ABS树脂、ASA树脂、改性电气石粉置于高速混合机中以恒定速度200-350r/min混合均匀。
性能测试
将实施例1-5和对比例1-9制备得到的可释放负氧离子的ABS合金材料分别根据检测标准制成不同大小的样条，冷却放置24h后进行测试，测试结果如下表所示。力学测试标准参照拉伸强度ISO527\弯曲强度弯曲模量ISO178\缺口冲击ISO179标准，负氧离子效果测试标准参照JC/T2110。具体测试结果如表1所示。
表1可释放负氧离子的ABS合金材料性能测试
上述表1中，对比例1-2对应实施例1，其不同在于设置了载体树脂中各组分的空白，对比例3-4对应实施例1，其不同在于设置了载体树脂范围外比例，对比例5对应实施例1、对比例6对应实施例5，其不同在于设置了载体树脂和玻璃纤维用量的上、下限范围外用量，对比例7对应实施例3、对比例8对应实施例1，其不同在于设置了改性电气石粉用量的上、下限范围外用量，对比例9对应实施例1，其不同在于方法中采用恒定速度。
由上表1数据可见，基于本发明提供的可释放负氧离子的ABS合金材料的优化配方以及优选工艺，不仅使所制备得到的可释放负氧离子的ABS合金材料在拉伸强度、弯曲强度和冲击强度方面有了明显提升，还有效提高了可释放负氧离子的ABS合金材料的负氧离子释放效果，即负氧离子可释放到1500以上，相比于对比例而言释放效果具有明显优势，相比于现有技术中使用普通材料，室内负氧离子大概只有50左右的效果更是更甚一筹。基于上述ABS合金材料的良好性能，可将其有效应用于汽车零部件、空调、电子、运动娱乐器材领域，尤其可用作空调结构部件，如贯流/轴流/离心风扇叶中，为其后续市场的开拓奠定了重要意义。
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