一种利用回收ABS制备的复合材料及其注塑成型方法与流程

本发明涉及废旧塑料回收利用，具体涉及一种利用回收abs制备的复合材料及其注塑成型方法。

背景技术：

1、abs（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）因其优异的力学性能、加工性能和表面光泽度，被广泛应用于电子电器、汽车、家电等领域。然而，大量abs制品在使用后成为废弃物，对环境造成巨大压力。回收abs的再利用是实现塑料循环经济的重要途径。

2、然而，废旧abs在使用和回收过程中会经历热氧老化，导致以下问题：（1）pb橡胶相发生交联或降解，使材料韧性显著下降，冲击强度仅为原生abs的40%-60%；（2）abs基体分子链断裂，熔体流动速率升高，注塑成型时容易发生过填充和飞边；（3）材料中常含有标签残留、油污、其他塑料杂质，影响制品外观和力学性能。

3、针对再生abs的性能提升，已有一些技术方案被提出。如中国专利申请cn120441989a公开了基于回收abs复合材料，其包含100份废abs塑料、2-5份双官能团大分子扩链剂、3-8份功能化纳米填料及其它助剂。该技术仅涉及扩链剂和纳米填料的组合，未系统考虑增韧、增强及尺寸稳定性的协同问题。另有技术方案采用大分子扩链剂对abs废料进行再生改性，以提升抗老化性能和机械性能。然而，该类技术集中在分子链修复单一维度，对于回收abs因橡胶相老化导致的韧性损失缺乏有效补偿手段。

4、在增韧改性方面，现有技术主要采用sbs、abs高胶粉、k树脂、tpu等增韧剂提升再生回收abs塑料的抗冲击强度。如中国专利cn112143163a公开了通过向abs回料中加入abs高胶粉、硅烷偶联剂等对其进行增韧改性，使拉伸强度、断裂伸长率和抗冲击性能均得到改善。然而，单纯增韧往往导致材料刚性和耐热性下降，难以满足高端应用需求。中国石油化工公司提出的回收abs改性材料虽能显著提升韧性，但主要聚焦于增韧单一性能。

5、在增强改性方面，已有技术尝试通过添加玻璃纤维对abs回收料进行增强。如中国专利申请cn119859375a公开了abs回收料复合材料，包含25-30份abs回收料、15-20份高密度聚乙烯、4-8份玻璃纤维等，采用不饱和酸酐+不饱和橡胶+引发剂熔融共混方式进行改性。又如中国专利cn115895173a公开了一种经济型耐寒低气味玻纤增强复合材料，其利用非结晶型再生共聚酯和r-abs树脂的特性，引入分子链增长剂对回收的聚酯进行链接反应，以恢复材料性能。另有专利采用玻璃纤维废料作为增强剂制备abs/hips塑料合金材料，通过添加abs-g-mah作为相容剂改善界面结合。然而，玻璃纤维增强在提高刚性的同时，往往导致材料韧性下降，且由于回收abs中杂质的存在，玻纤与基体树脂的界面结合效果难以保证。

6、在纳米填充改性方面，纳米碳酸钙已被用于abs及其回收料的改性中。研究表明，纳米碳酸钙可作为增强剂和成核剂使用，在保持韧性的条件下改善材料力学性能和加工流动性。如中国专利cn105713335a公开了一种纳米改性高抗冲abs复合塑料，通过纳米粒子实现增韧增强的双重效果。然而，单一纳米填充改性难以同时解决回收abs流动性高、尺寸稳定性差和界面相容性不足的多重问题。

7、在相容剂设计方面，已有技术将回收abs物料进行接枝改性制备增容剂，用于高分子共混物及高分子/填料复合材料的增容。如中国专利申请cn120061037a公开了一种sag-g-rabs相容剂改性的rabs/rhips共混物及其制备方法，通过自制相容剂改善回收abs与其他塑料共混物的相容性。但该类技术主要解决异种塑料共混时的界面问题，对于回收abs单一体系中的多组分协同改性缺乏系统研究。

8、现有技术中对再生abs的改性研究多集中于单组分或双组分改性，缺乏多性能改进的系统性技术方案。另外，现有技术与注塑成型工艺的结合不足，未系统考虑回收abs材料在注塑成型的流动性、收缩率及制品外观等要求，导致改性后的再生abs在实际注塑生产中仍存在成型稳定性差、良品率低的问题。因此，开发一种能够系统提升回收abs力学性能、加工性能和尺寸稳定性的复合材料及其注塑成型方法，是当前再生abs高值化利用领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有回收abs材料韧性差、流动性过高、尺寸稳定性差、注塑成型良品率低的缺陷，提供一种利用回收abs制备的复合材料及其注塑成型方法。

2、本发明一种利用回收abs制备的复合材料，由以下重量份的组分制成：

3、回收abs树脂 100份；增韧剂 5-20份；扩链剂 0.5-3份；增强填料 10-30份；纳米填料 2-8份；相容剂 2-6份。

4、所述回收abs树脂在使用前经过以下预处理：

5、破碎：将废弃abs制品破碎至5-15mm的片状或粒状；

6、磁选/风选：去除金属、标签、灰尘等物理杂质；

7、清洗：采用碱性清洗液或去离子水清洗，去除油污和表面污染物；

8、干燥：在80-100℃下干燥4-8小时，控制含水率≤0.1%。

9、经上述预处理后，获得回收abs树脂的熔体质量流动速率（220℃/10kg）为15-35g/10min，悬臂梁缺口冲击强度为8-15 kj/m2。

10、优选地，所述增韧剂为abs高胶粉和/或poe-g-mah，所述扩链剂为环氧型扩链剂或酸酐型扩链剂，所述增强填料为短切玻璃纤维，所述纳米填料为纳米碳酸钙和/或纳米二氧化硅，所述相容剂为abs-g-mah。

11、在上述技术方案的基础上，所述增韧剂为abs高胶粉8-12份，所述扩链剂为adr 1-2份，所述增强填料为短切玻璃纤维15-25份，所述纳米填料为纳米碳酸钙3-5份，所述相容剂为abs-g-mah 3-5份。

12、上述利用回收abs制备的复合材料，其注塑成型制备方法包括以下步骤：

13、步骤一：将回收abs树脂进行破碎、清洗、干燥预处理；

14、步骤二：按配比称取预处理后的回收abs树脂、增韧剂、扩链剂、纳米填料、相容剂，混合均匀；

15、步骤三：将步骤二的混合料与增强填料分别投入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出造粒；挤出机加工温度为：一区180-200℃，二区200-220℃，三区220-235℃，四区230-240℃，五区230-240℃，机头温度220-230℃；螺杆转速为200-400 rpm；

16、步骤四：将步骤三制得的粒料经注塑成型，制得abs复合材料制品；注塑工艺参数为：料筒温度200-230℃，模具温度60-80℃，注射压力60-100 mpa，保压压力40-70 mpa，冷却时间20-40秒。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、本发明通过“增韧剂+扩链剂+增强填料+纳米填料+相容剂”五组分协同改性，系统性地解决回收abs的多重性能缺陷。其中，abs高胶粉用于提高橡胶相含量，补偿老化损失的冲击韧性；扩链剂与abs分子链端的羧基/羟基反应，重新连接断裂分子链，降低mfr；短切玻纤用于提高拉伸强度和弯曲模量，抵消增韧带来的刚性损失；纳米碳酸钙用于提高尺寸稳定性，降低注塑成型收缩率；abs-g-mah用于改善玻纤与abs基体的界面结合，促进扩链反应。

19、本发明可同时提升韧性、强度、加工流动性和尺寸稳定性，克服了传统改性技术功能单一的缺陷。具体实现了增韧与增强的协同平衡：高胶粉补偿橡胶相损失的同时，玻纤和纳米填料弥补刚性损失，解决了增韧剂降低刚性、增强填料降低韧性的矛盾。扩链修复有效降低熔体流动性，将mfr从28.5 g/10min降低至12.3 g/10min，使材料更适合注塑成型，减少飞边和过填充。尺寸稳定性显著提升，纳米填料的填充和成核作用使注塑收缩率从0.85%降至0.48%，制品翘曲变形明显改善。此外，与原生abs相比，本发明所得材料的力学性能可达原生abs的85-95%，但原料成本降低40-60%，实现了废弃塑料的高值化再利用。