一种抗冲击高耐候的改性ABS树脂聚合物及其制备工艺的制作方法

一种抗冲击高耐候的改性abs树脂聚合物及其制备工艺
技术领域
1.本发明属于abs树脂改性的技术领域，具体涉及一种抗冲击高耐候的改性abs树脂聚合物及其制备工艺。


背景技术：

2.abs树脂是由苯乙烯、丙烯腈和丁二烯构成的三元接枝共聚物，其具有较好的综合性能，冲击强度较高，化学稳定性、电性能良好，由于其良好的流动性，使得其在汽车产业、办公室机器、电子电器和建材等领域具有广泛的应用，如汽车行业中许多组件都有abs树脂的足迹，通常通过采用abs树脂共混合金；如由于其高光泽、易于加工的特点，用于制成办公机械的设备零部件外型美观、手感好。
3.然而abs树脂的易燃性、较差的热性能以及耐候性、抗氧性，在紫外光的作用下容易产生降解，使得其在使用中收到许多限制。随着树脂的追求与发展，采用abs树脂进行共混或者改性等方式已成为挖掘abs树脂性能潜力的热门研究，致力于增强其综合性能以及应用领域是目前的研发目的。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种抗冲击高耐候的改性abs树脂聚合物及其制备工艺，通过改善abs树脂的抗紫外性能、阻燃性、耐冲击性以及耐候性，使得改性abs树脂聚合物具有优异的综合力学性能以及物化性能，更加适用于多领域用途。
5.本发明的技术内容如下：
6.本发明提供了一种抗冲击高耐候的改性abs树脂聚合物，所述改性abs树脂聚合物的制备组分包括如下：丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物、椰子油二乙醇酰胺、uv
‑
531、改性竹炭纤维、纳米微粒、填充材料以及硅烷偶联剂；
7.所述改性竹炭纤维为采用短切碳纤维、壳聚糖、丙烯酸溶液和引发剂的混合物对竹炭纤维进行改性得到；
8.所述纳米微粒为包括纳米氧化锌、聚四氟乙烯纳米颗粒、纳米二氧化硅以及纳米纤维素的组合物，其质量比为(1～3)：(2～5)：(1～4)：(3～6)；
9.所述填充材料为包括玻璃微珠、石英粉、顺丁橡胶以及硼酸锌的混合物，其质量比为(2～5)：(3～6)：(2～4)：(1～5)；
10.所述硅烷偶联剂包括γ
‑
氯丙基三乙氧基硅烷、β
‑
(3,4
‑
环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷的一种。
11.本发明还提供了一种抗冲击高耐候的改性abs树脂聚合物的制备工艺，包括如下步骤：
12.1)丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物的表面处理：将丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物与椰子油二乙醇酰胺混合熔融，缓慢搅拌去泡，搅拌均匀之后注射成型、切粒得到树脂颗粒；
13.所述混合熔融的温度为150～160℃，搅拌速度为100～150r/min；
14.2)竹炭纤维的改性处理：取短切碳纤维、壳聚糖以及丙烯酸溶液混合，搅拌期间加入引发剂，并调节ph至7～8，70～90℃恒温搅拌均匀制得改性处理液，滴入竹炭粉末中，恒温搅拌均匀，即得改性竹炭纤维；
15.步骤2)所述引发剂包括过硫酸钠水溶液、过硫酸钾水溶液、过硫酸铵水溶液、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰的一种；
16.3)将步骤1)得到的树脂颗粒烘干干燥，与步骤2)的改性竹炭纤维、纳米微粒、硅烷偶联剂混合熔融，搅拌均匀，降温、保持匀速搅拌，相继加入填充材料和uv
‑
531，混合均匀之后，通过双螺杆挤出机挤出成型，得到改性abs树脂聚合物；
17.所述纳米微粒为包括纳米氧化锌、聚四氟乙烯纳米颗粒、纳米二氧化硅以及纳米纤维素的组合物；
18.所述填充材料为包括玻璃微珠、石英粉、顺丁橡胶以及硼酸锌的混合物；
19.步骤3)所述混合熔融的温度为180～210℃，搅拌速度为150～250r/min；
20.所述降温的温度为155～175℃；
21.所述双螺杆挤出机的挤出温度为100～125℃，转速为60～75r/min，双螺杆挤出机采用的长径比为18～20，压缩比为(2.5～3.0)：1。
22.本发明的有益效果如下：
23.本发明的改性abs树脂聚合物，改善了abs树脂的抗紫外性能，提高了树脂的阻燃性、耐冲击性以及耐候性，经改性之后的abs树脂更易于加工、注塑成型，改性abs树脂聚合物具有优异的综合力学性能以及物化性能，更加适用于多领域用途；
24.本发明的改性abs树脂聚合物的制备工艺，通过对abs树脂的表面处理，使得其易于后续操作当中更好地与其它材料融合，形成高性能的改性树脂产品，通过与改性竹炭纤维、纳米微粒、填充材料以及抗紫外剂等的熔融与改性，形成具有高阻燃、抗冲击、高耐候的改性树脂材料。
具体实施方式
25.以下通过具体的实施案例对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定。
26.若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
27.实施例1
28.一种抗冲击高耐候的改性abs树脂聚合物及其制备：
29.1)丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物的表面处理：将56wt％丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物与5wt％椰子油二乙醇酰胺150℃混合熔融，缓慢搅拌去泡，搅拌速度为150r/min，搅拌均匀之后注射成型、切粒得到树脂颗粒；
30.2)竹炭纤维的改性处理：取15wt％短切碳纤维、10wt％壳聚糖以及8wt％丙烯酸溶液混合，搅拌期间加入2wt％过硫酸钾水溶液、过硫酸铵水溶液，并调节ph至7.5，70℃恒温搅拌均匀制得改性处理液，滴入65wt％竹炭粉末中，恒温搅拌均匀，即得改性竹炭纤维；
31.3)将步骤1)得到的树脂颗粒烘干干燥，与8wt％改性竹炭纤维、12wt％纳米微粒、5wt％γ
‑
氯丙基三乙氧基硅烷180℃混合熔融，搅拌均匀，搅拌速度为250r/min，降温至155
℃，保持匀速搅拌，相继加入11wt％填充材料和3wt％uv
‑
531，混合均匀之后，通过双螺杆挤出机挤出成型，挤出温度为100℃，转速为60r/min，得到改性abs树脂聚合物；
32.所述纳米微粒为质量比为1:2:1:3纳米氧化锌、聚四氟乙烯纳米颗粒、纳米二氧化硅以及纳米纤维素混合，溶于水中，32khz超声5min、之后80℃干燥得到纳米微粒；
33.所述填充材料为质量比为2:4:3:1的玻璃微珠、石英粉、顺丁橡胶以及硼酸锌的混合物；
34.所述双螺杆挤出机的双螺杆挤出机采用的长径比为18～20，压缩比为(2.5～3.0)：1。
35.实施例2
36.一种抗冲击高耐候的改性abs树脂聚合物及其制备：
37.1)丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物的表面处理：将55wt％丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物与5wt％椰子油二乙醇酰胺160℃混合熔融，缓慢搅拌去泡，搅拌速度为100r/min，搅拌均匀之后注射成型、切粒得到树脂颗粒；
38.2)竹炭纤维的改性处理：取16wt％短切碳纤维、8wt％壳聚糖以及9wt％丙烯酸溶液混合，搅拌期间加入3wt％引发剂过硫酸铵水溶液，并调节ph至7，90℃恒温搅拌均匀制得改性处理液，滴入64wt％竹炭粉末中，恒温搅拌均匀，即得改性竹炭纤维；
39.3)将步骤1)得到的树脂颗粒烘干干燥，与7wt％改性竹炭纤维、13wt％纳米微粒、5wt％γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷210℃混合熔融，搅拌均匀，搅拌速度为150r/min，降温至175℃，保持匀速搅拌，相继加入12wt％填充材料和3wt％uv
‑
531，混合均匀之后，通过双螺杆挤出机挤出成型，挤出温度为125℃，转速为75r/min，得到改性abs树脂聚合物；
40.所述纳米微粒为质量比为3:5:4:6纳米氧化锌、聚四氟乙烯纳米颗粒、纳米二氧化硅以及纳米纤维素混合，溶于水中，30khz超声5min、之后80℃干燥得到纳米微粒；
41.所述填充材料为质量比为5:6:4:5的玻璃微珠、石英粉、顺丁橡胶以及硼酸锌的混合物。
42.实施例3
43.一种抗冲击高耐候的改性abs树脂聚合物及其制备：
44.1)丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物的表面处理：将60wt％丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物与4wt％椰子油二乙醇酰胺155℃混合熔融，缓慢搅拌去泡，搅拌速度为130r/min，搅拌均匀之后注射成型、切粒得到树脂颗粒；
45.2)竹炭纤维的改性处理：取14wt％短切碳纤维、11wt％壳聚糖以及10wt％丙烯酸溶液混合，搅拌期间加入2wt％偶氮二异丁腈，并调节ph至7.5，80℃恒温搅拌均匀制得改性处理液，滴入63wt％竹炭粉末中，恒温搅拌均匀，即得改性竹炭纤维；
46.3)将步骤1)得到的树脂颗粒烘干干燥，与7wt％改性竹炭纤维、10wt％纳米微粒、6wt％β
‑
(3,4
‑
环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷190℃混合熔融，搅拌均匀，搅拌速度为200r/min，降温至160℃，保持匀速搅拌，相继加入11wt％填充材料和2wt％uv
‑
531，混合均匀之后，通过双螺杆挤出机挤出成型，挤出温度为120℃，转速为70r/min，得到改性abs树脂聚合物；
47.所述纳米微粒为质量比为2:3:3:5纳米氧化锌、聚四氟乙烯纳米颗粒、纳米二氧化硅以及纳米纤维素混合，溶于水中，32khz超声5min、之后82℃干燥得到纳米微粒；
48.所述填充材料为质量比为3:3:4:4的玻璃微珠、石英粉、顺丁橡胶以及硼酸锌的混合物。
49.实施例4
50.一种抗冲击高耐候的改性abs树脂聚合物及其制备：
51.1)丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物的表面处理：将57wt％丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物与6wt％椰子油二乙醇酰胺153℃混合熔融，缓慢搅拌去泡，搅拌速度为150r/min，搅拌均匀之后注射成型、切粒得到树脂颗粒；
52.2)竹炭纤维的改性处理：取16wt％短切碳纤维、10wt％壳聚糖以及10wt％丙烯酸溶液混合，搅拌期间加入2wt％引发剂过氧化二苯甲酰，并调节ph至8，75℃恒温搅拌均匀制得改性处理液，滴入62wt％竹炭粉末中，恒温搅拌均匀，即得改性竹炭纤维；
53.3)将步骤1)得到的树脂颗粒烘干干燥，与6wt％改性竹炭纤维、11wt％纳米微粒、7wt％γ
‑
氯丙基三乙氧基硅烷190℃混合熔融，搅拌均匀，搅拌速度为220r/min，降温至170℃，保持匀速搅拌，相继加入10wt％填充材料和3wt％uv
‑
531，混合均匀之后，通过双螺杆挤出机挤出成型，挤出温度为110℃，转速为65r/min，得到改性abs树脂聚合物；
54.所述纳米微粒为质量比为3:3:2:5纳米氧化锌、聚四氟乙烯纳米颗粒、纳米二氧化硅以及纳米纤维素混合，溶于水中，35khz超声5min、之后80℃干燥得到纳米微粒；
55.所述填充材料为质量比为4:5:3:4的玻璃微珠、石英粉、顺丁橡胶以及硼酸锌的混合物。
56.实施例5
57.一种抗冲击高耐候的改性abs树脂聚合物及其制备：
58.1)丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物的表面处理：将56wt％丙烯腈
‑
丁二烯
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苯乙烯共聚物与5wt％椰子油二乙醇酰胺157℃混合熔融，缓慢搅拌去泡，搅拌速度为140r/min，搅拌均匀之后注射成型、切粒得到树脂颗粒；
59.2)竹炭纤维的改性处理：取15wt％短切碳纤维、11wt％壳聚糖以及9wt％丙烯酸溶液混合，搅拌期间加入3wt％硫酸钠水溶液，并调节ph至8，85℃恒温搅拌均匀制得改性处理液，滴入62wt％竹炭粉末中，恒温搅拌均匀，即得改性竹炭纤维；
60.3)将步骤1)得到的树脂颗粒烘干干燥，与8wt％改性竹炭纤维、10wt％纳米微粒、7wt％γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷200℃混合熔融，搅拌均匀，搅拌速度为170r/min，降温至165℃，保持匀速搅拌，相继加入12wt％填充材料和2wt％uv
‑
531，混合均匀之后，通过双螺杆挤出机挤出成型，挤出温度为115℃，转速为70r/min，得到改性abs树脂聚合物；
61.所述纳米微粒为质量比为3:2:2:4纳米氧化锌、聚四氟乙烯纳米颗粒、纳米二氧化硅以及纳米纤维素混合，溶于水中，33khz超声5min、之后85℃干燥得到纳米微粒；
62.所述填充材料为质量比为5:4:3:2的玻璃微珠、石英粉、顺丁橡胶以及硼酸锌的混合物。
63.将本发明实施例1～5所制备的改性abs树脂聚合物，其颜色为米黄色，将所得产物用于冲击性能、热性能、阻燃性能以及机械性能测试，相关测试方法以及测试结果如表1和表2所示。
64.表1改性abs树脂的冲击性能以及电气性能结果
[0065][0066]
表2改性abs树脂的热性能以及阻燃性能结果
[0067][0068]
表3改性abs树脂的机械性能结果
[0069][0070]
由上可见，本发明所制备的改性abs树脂具有高抗冲击、电气性能、耐热性以及耐候性，同时经过改性的abs树脂仍保留着优异的机械性能，本发明改善了abs树脂的抗紫外性能，提高了树脂的阻燃性、耐冲击性以及耐候性，经改性之后的abs树脂更易于加工、注塑成型，改性abs树脂聚合物具有优异的综合力学性能以及物化性能，更加适用于多领域用途。