一种功能化多壁碳纳米管改性ABS树脂的制备方法与流程

一种功能化多壁碳纳米管改性abs树脂的制备方法
技术领域
1.本发明属于高分子聚合物材料领域，具体涉及一种功能化多壁碳纳米管改性abs树脂的制备方法。


背景技术：

2.abs树脂是由苯乙烯、丙烯腈、丁二烯三种组分按不同比例组合而成的一种热塑性工程塑料树脂。abs树脂因具有抗冲击性、耐腐蚀性、高刚性、易加工等优良性能，被广泛应用于家用电器、汽车、电子和办公用品等众多领域。然而，abs树脂也存在许多不足，如冲击性能不够、阻燃性和透明性差等，这些不足阻碍了abs树脂更好的被广泛应用。
3.abs树脂的改性方法有共混、阻燃、耐热及合金等。其中，共混是常用的增韧，提高阻燃性能的改性方法。无机材料因其可以改善树脂力学性能、具有高刚性、高模量等特点，得到了科研人员越来越多的研究。目前，不同维度的无机材料被用来与abs共混，探究其对abs力学性能、耐热性能、燃烧性能、尺寸性能的影响，如：零维粉状的碳酸钙、硫酸钡；一维纤维/针状的玻璃纤维、硅灰石；二维片状结构的滑石粉、云母、石墨烯。一方面，碳纳米管中碳原子间隙小，结构中不易出现缺陷，因此具有较高的拉伸强度和杨氏模量。另一方面，碳纳米管的尺度与聚合物分子链段尺寸接近，可以阻碍聚合物分子链段的运动、降低聚合物分子链的运动能力及其对温度变化的响应速度，提高材料耐热性能。因此，将碳纳米管与abs树脂共混改性，有望提高abs树脂的力学性能和耐热性能。
4.发明专利cn 108047636a公开了一种石墨烯改性abs树脂及制备方法，将三聚氰胺-二苯基磷酰氯-氧化石墨烯与abs基体熔融共混，提高abs树脂阻燃性，这种方法虽阻燃性提高，但方法工序复杂且氧化石墨烯容易团聚，大大降低材料的力学性能。
5.发明专利cn 111825946a公开了一种增强型改性abs树脂及其制备方法，通过添加球状微球和马来酸酐接枝聚丙烯，来对abs树脂进行改性，但此种方法工序复杂且填料用量较高。
6.在以上的制备方法中，通过无机填料共混改性abs树脂，工序较复杂、填料用量较高，且很难兼顾力学性能和耐热性能，因此研究开发一种高力学性能、耐温、易加工的abs树脂是当前亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.本发明目的在于提供一种功能化多壁碳纳米管改性abs树脂的制备方法，旨在提高abs树脂力学性能和耐温性能。具体技术方案如下：
8.一种功能化多壁碳纳米管改性abs树脂的制备方法，具体包括以下几个步骤：
9.步骤一：功能化多壁碳纳米管的制备
10.将多壁碳纳米管，加入温度为80℃的100ml食人酸溶液(体积比30％h2o2和70％浓硫酸混合液)中，磁力搅拌器搅拌6h。离心后用蒸馏水离心洗涤3次，乙醇离心洗涤2次，鼓风干燥箱80℃干燥12h，即可得到羟基化的多壁碳纳米管；
11.步骤二：将羟基化多壁碳纳米管与abs树脂，按照不同质量比配比混合10min后加入双螺旋杆挤出造粒，双螺杆挤出机的机筒温度分12段控制，控制温度范围160-220℃。
12.步骤三：将混合粒子放置鼓风干燥箱80℃干燥24h，干燥后的颗粒放入注塑机注塑，将注塑样条放置恒温干燥箱中(温度23℃，湿度50％)48h。
13.步骤四：对注塑后的样条进行性能测试，简支梁冲击性能的测定采取标准gb/t 1043.1-2008、弯曲性能的测定采用标准gb/t 9341-2008、拉伸性能的测定采用标准gb/t 1040.2-2006、热变形温度测定采用标准gb/t 1643.1-2019。
14.本发明的技术效果：
15.本发明的功能化多壁碳纳米管改性abs树脂的制备方法，极大地提高abs树脂力学性能和耐温性能。
附图说明
16.图1为(a-d)为羟基化多壁碳纳米管/abs不同质量比材料力学性能和热变形温度数据图；
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
18.对比例1
19.将abs树脂加入双螺旋杆挤出造粒，双螺杆挤出机的机筒温度分12段控制，控制温度范围160-220℃。将混合粒子放置鼓风干燥箱80℃干燥24h，干燥后的颗粒放入注塑机注塑，将注塑样条放置恒温干燥箱中(温度23℃，湿度50％)48h。对注塑后的样条进行性能测试，简支梁冲击性能的测定采取标准gb/t 1043.1-2008、弯曲性能的测定采用标准gb/t 9341-2008、拉伸性能的测定采用标准gb/t 1040.2-2006、热变形温度测定采用标准gb/t 1643.1-2019。
20.实施例1
21.将羟基化多壁碳纳米管与abs树脂，按质量比1：100配比混合10min后加入双螺旋杆挤出造粒，双螺杆挤出机的机筒温度分12段控制，控制温度范围160-220℃。将混合粒子放置鼓风干燥箱80℃干燥24h，干燥后的颗粒放入注塑机注塑，将注塑样条放置恒温干燥箱中(温度23℃，湿度50％)48h。对注塑后的样条进行性能测试，简支梁冲击性能的测定采取标准gb/t 1043.1-2008、弯曲性能的测定采用标准gb/t 9341-2008、拉伸性能的测定采用标准gb/t 1040.2-2006、热变形温度测定采用标准gb/t 1643.1-2019。
22.实施例2
23.将羟基化多壁碳纳米管与abs树脂，按质量比1.5：100配比混合10min后加入双螺旋杆挤出造粒，双螺杆挤出机的机筒温度分12段控制，控制温度范围160-220℃。将混合粒子放置鼓风干燥箱80℃干燥24h，干燥后的颗粒放入注塑机注塑，将注塑样条放置恒温干燥箱中(温度23℃，湿度50％)48h。对注塑后的样条进行性能测试，简支梁冲击性能的测定采取标准gb/t 1043.1-2008、弯曲性能的测定采用标准gb/t 9341-2008、拉伸性能的测定采用标准gb/t 1040.2-2006、热变形温度测定采用标准gb/t 1643.1-2019。
24.实施例3
25.将羟基化多壁碳纳米管与abs树脂，按质量比3：100配比混合10min后加入双螺旋杆挤出造粒，双螺杆挤出机的机筒温度分12段控制，控制温度范围160-220℃。将混合粒子放置鼓风干燥箱80℃干燥24h，干燥后的颗粒放入注塑机注塑，将注塑样条放置恒温干燥箱中(温度23℃，湿度50％)48h。对注塑后的样条进行性能测试，简支梁冲击性能的测定采取标准gb/t 1043.1-2008、弯曲性能的测定采用标准gb/t 9341-2008、拉伸性能的测定采用标准gb/t 1040.2-2006、热变形温度测定采用标准gb/t 1643.1-2019。
26.表1.羟基化多壁碳纳米管/abs不同质量比材料力学性能和热变形温度数据表
[0027][0028]
由图1和表1可知，羟基化多壁碳纳米管的存在，主要有两方面可以起到对abs的改性作用。
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一方面，作为无机纳米材料，多壁碳纳米管存在可以提高abs的耐热性能。
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另一方面，经过羟基化多壁碳纳米管存在更多的-oh，羟基与abs的-cn会形成氢键，提高材料的力学性能。
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综上，经食人酸羟基化的多壁碳纳米管与abs共混，可以显著提高abs树脂的力学性能和耐热性能。