一种超软、超韧性的ABS复合材料及其制备方法与流程

一种超软、超韧性的abs复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种超软、超韧性的abs复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.abs树脂是苯乙烯-丁二烯-丙烯腈三元共聚物。它具有无毒无臭、耐冲击、耐热、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学药品性及易于成型和机械加工等特性，成为现代工程塑料。工业上常用来制作工业设备外壳、汽车内饰以及家用等制品。
3.单体的含量不同对性能也有所差异，一般来说，abs的洛氏硬度在r60-r100、拉伸强度35-50mpa，缺口冲击强度15-28kj/m2、弯曲强度50-70mpa。
[0004]“ema在abs/pmma合金中的作用”研究了ema在abs/pmma合金中的作用，ema对abs/pmma合金具有增容和增韧作用；“核壳结构改性剂增韧聚甲基丙烯酸甲酯类树脂的研究”研究了核壳结构改性剂对聚甲基丙烯酸甲酯类树脂的增韧情况。
[0005]
现有技术大多通过弹性体增韧剂、粒子增韧剂、核壳结构聚合物增韧剂来提高高分子复合材料的韧性，通过改性不仅韧性得到提高，而且拉伸强度、缺口冲击强度等性能也相应的提高，也显著的提高了abs树脂材料的应用前景。
[0006]
然而很多领域中并不需要高硬度、高抗拉强度等性能，反而要求材料具有良好的柔软性。这样，通过上面的方式的改进反而不能获得要求材料，导致abs材料的应用还是存在一定的局限性。中国专利cn 109651756 a公开了一种高柔韧性abs，其组分及重量份数为：abs 40-60份；高胶粉10-20份；tpu 10-20份；甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯5-15份；柠檬酸类增塑剂10-20份；离子液体增塑剂2-6份；润滑剂0.5-2份；抗氧剂1.5-7份。中国专利cn 112430392 a公开了一种具有柔软触感的pa/abs合金及其制备方法，所述的具有柔软触感的pa/abs合金包括如下重量份的配方组成：pa树脂30-70份、abs橡胶粉10-30份、poe弹性体5-40份、相容剂1-8份、抗氧剂0.1-1份、润滑剂0.1-1份、耐候剂0.1-1份。
[0007]
然而制备得到的复合材料在柔软性和韧性方面仍然有所欠缺，所以进一步提高柔软性以及韧性仍然是行业的需求和方向。


技术实现要素：

[0008]
鉴于现有技术存在的不足和缺陷，本发明的目的之一在于提供一种超软、超韧性的abs复合材料，该abs复合材料具有优异的韧性，并且柔软性极佳。本发明的另一目的在于提供一种超软、超韧性的abs复合材料的制备方法，该制备方法简单便捷，无需复杂的加工工艺，能够确保复合材料的性能，可以在产业上批量生产、降低生产成本。
[0009]
本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0010]
一种超软、超韧性的abs复合材料，按照重量份计算，包括以下的组分：
[0011]
abs 90-110份；
[0012]
苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物50-70份；
[0013]
核壳结构mbs 30-40份；
[0014]
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物20-30份；
[0015]
邻苯二甲酸二异壬基酯20-40份；
[0016]
多层石墨烯纳米片2-5份；
[0017]
抗氧化剂0.1-0.5份。
[0018]
进一步地，所述超软、超韧性的abs复合材料，按照重量份计算，包括以下的组分：
[0019]
abs树脂95-100份；
[0020]
苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物55-65份；
[0021]
核壳结构mbs 33-36份；
[0022]
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物24-27份；
[0023]
邻苯二甲酸二异壬基酯25-35份；
[0024]
多层石墨烯纳米片3-4份；
[0025]
抗氧化剂0.2-0.4份。
[0026]
进一步地，所述多层石墨烯纳米片的层数为10-30层、厚度为20-50nm、尺寸为50-100μm。
[0027]
进一步地，所述核壳结构mbs的粒径为0.1-0.5μm。
[0028]
进一步地，所述抗氧化剂选自受阻酚抗氧剂1010、受阻酚抗氧剂1098中的一种或两种。
[0029]
进一步地，所述超软、超韧性的abs复合材料还包括0.1-0.5份紫外光吸收剂。
[0030]
进一步地，所述紫外光吸收剂选自2，2-(1，4-亚苯基)双(4h-3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或两种。
[0031]
进一步地，所述abs复合材料洛氏硬度在r20-r40、拉伸强度15-20mpa，缺口冲击强度25-31kj/m2、弯曲强度20-30mpa、断裂伸长率为50-60％。
[0032]
核壳结构mbs粒子作为冲击改性剂来提高复合材料的韧性，具有明显的效果，核壳结构mbs的外部壳具有良好的硬度，在与abs等高分子在共混的过程中，粒径不容易发生变化，并且与abs具有良好的相容性，能够有效地保证增韧效果；多层石墨烯纳米片具有多层片状结构，混入复合材料中，两层之间充斥了苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物弹性体，当其受到外力冲击时，应力落在石墨烯上被高弹性共聚物吸收，有力的提高了复合材料的韧性。本技术通过核壳结构mbs粒子与多层石墨烯纳米片协同作用，可以更好的提高复合材料的韧性。
[0033]
由于核壳结构mbs粒子、多层石墨烯纳米片都能够提高复合材料的韧性，即提高了缺口冲击强度，这对于柔软性是不利的，基于柔性方面的考虑，本技术通过混入苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物来对冲缺口冲击强度的提高，苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(seps)，是由苯乙烯-异戊二烯聚合物经选择加氢而得的产品，属于热塑性弹性体，其具有超强的柔韧性和高弹性。申请人通过苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物的加入来降低abs树脂的硬度、缺口冲击强度以及拉伸强度，以最终配合其他组分获得了超软的并兼具良好韧性的复合材料。
[0034]
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(ema)具有优异的柔软性、同时也具有优异的耐应力开裂性能，被广泛应用于柔性材料的制备。为了进一步提高柔软性，本技术在复合材料中添加
20-30份ema。
[0035]
高分子制品在使用过程中在温度、阳光和氧的作用下，其性能下降、发黄、变脆的时间会加快。为了延长使用寿命和提高耐候性，原料配方中可少量添加紫外线吸收剂和抗氧剂。
[0036]
一种超软、超韧性的abs复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0037]
(1)将多层石墨烯纳米片置于无水乙醇中，并超声分散20-30min，然后再将苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物加热至熔融状态，并将多层石墨烯纳米片分散液倒入，接着高速搅拌混合3-5min，保持熔融状态下进行脱气处理以去除无水乙醇；冷却后将其粉碎至颗粒；
[0038]
(2)按照配比将abs、核壳结构mbs、邻苯二甲酸二异壬基酯、抗氧化剂混合均匀，得到混合料s1；
[0039]
(3)混合料s1从主喂入口加入至挤出机中，步骤(1)得到的颗粒从侧喂料口加入至挤出机中，熔融挤出造粒后，即得到超软、超韧性的abs复合材料。
[0040]
进一步地，所述挤出机一区到八区的温度依次为215-235℃、225-245℃、245-265℃、255-275℃、245-265℃、235-255℃、225-245℃、205-215℃。
[0041]
进一步地，本技术首先是将多层石墨烯纳米片分散并与熔融苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物进行预混合，这样使得两层之间充斥了苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物弹性体，避免了在熔融挤出造粒的情况下其他高分子材料进入石墨烯片层之间，影响性能的提高。
[0042]
相当于现有技术，本发明的有益效果在于：
[0043]
1、本发明以abs作为基材，制备得到了超软、超韧性的abs复合材料，有效的拓展了abs材料的应用，能够广泛应用于柔性需求的部件和设备。
[0044]
2、本发明通过苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、核壳结构mbs、多层石墨烯纳米片之间的协同，在保证较高韧性的前提下，有效的降低了abs复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度，实现了材料的柔软性需要。
[0045]
3、本发明制备的生产成本低，制备工艺简单易行，便于工业化生产。
具体实施方式
[0046]
下面我们结合具体的实施例对本发明做进一步的阐述，但是本发明的范围并不限于这些实施例。
[0047]
实施例1
[0048]
一种超软、超韧性的abs复合材料，按照重量份计算，包括以下的组分：
[0049]
abs树脂95份；
[0050]
苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物55份；
[0051]
核壳结构mbs 33份；
[0052]
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物24份；
[0053]
邻苯二甲酸二异壬基酯25份；
[0054]
多层石墨烯纳米片3份；
[0055]
抗氧化剂0.2份。
[0056]
其中，所述多层石墨烯纳米片的层数为10-30层、厚度为20-50nm、尺寸为50-100μm。
[0057]
其中，所述核壳结构mbs的粒径为0.1-0.5μm。
[0058]
其中，所述抗氧化剂选自受阻酚抗氧剂1010。
[0059]
其中，所述超软、超韧性的abs复合材料还包括0.1份紫外光吸收剂；所述紫外光吸收剂选自2，2-(1，4-亚苯基)双(4h-3，1-苯并噁嗪-4-酮)。
[0060]
一种超软、超韧性的abs复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0061]
(1)将多层石墨烯纳米片置于无水乙醇中，并超声分散20min，然后再将苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物加热至熔融状态，并将多层石墨烯纳米片分散液倒入，接着高速搅拌混合3min，保持熔融状态下进行脱气处理以去除无水乙醇；冷却后将其粉碎至颗粒；
[0062]
(2)按照配比将abs、核壳结构mbs、邻苯二甲酸二异壬基酯、抗氧化剂混合均匀，得到混合料s1；
[0063]
(3)混合料s1从主喂入口加入至挤出机中，步骤(1)得到的颗粒从侧喂料口加入至挤出机中，熔融挤出造粒后，即得到超软、超韧性的abs复合材料。
[0064]
其中，所述挤出机一区到八区的温度依次为215℃、225℃、245℃、255℃、245℃、235℃、225℃、205℃。
[0065]
对比例1
[0066]
对比例1与实施例1在组成和制备方法相同，唯一的区别在于对比例1不添加苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物。
[0067]
对比例2
[0068]
对比例2与实施例1在组成和制备方法相同，唯一的区别在于对比例2不添加核壳结构mbs。
[0069]
对比例3
[0070]
对比例3与实施例1在组成和制备方法相同，唯一的区别在于对比例3不添加乙烯-丙烯酸甲酯共聚物。
[0071]
对比例4
[0072]
对比例4与实施例1在组成和制备方法相同，唯一的区别在于对比例4不添加多层石墨烯纳米片。
[0073]
对比例5
[0074]
对比例5与实施例1在组成和制备方法相同，唯一的区别在于对比例5不包括步骤(1)，而是将多层石墨烯纳米片从侧喂料口加入。
[0075]
实施例2
[0076]
一种超软、超韧性的abs复合材料，按照重量份计算，包括以下的组分：
[0077]
abs树脂100份；
[0078]
苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物65份；
[0079]
核壳结构mbs 36份；
[0080]
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物27份；
[0081]
邻苯二甲酸二异壬基酯35份；
[0082]
多层石墨烯纳米片4份；
[0083]
抗氧化剂0.4份。
[0084]
其中，所述多层石墨烯纳米片的层数为10-30层、厚度为20-50nm、尺寸为50-100μm。
[0085]
其中，所述核壳结构mbs的粒径为0.1-0.5μm。
[0086]
其中，所述抗氧化剂选自受阻酚抗氧剂1098。
[0087]
其中，所述超软、超韧性的abs复合材料还包括0.5份紫外光吸收剂；所述紫外光吸收剂选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
[0088]
一种超软、超韧性的abs复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0089]
(1)将多层石墨烯纳米片置于无水乙醇中，并超声分散30min，然后再将苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物加热至熔融状态，并将多层石墨烯纳米片分散液倒入，接着高速搅拌混合5min，保持熔融状态下进行脱气处理以去除无水乙醇；冷却后将其粉碎至颗粒；
[0090]
(2)按照配比将abs、核壳结构mbs、邻苯二甲酸二异壬基酯、抗氧化剂混合均匀，得到混合料s1；
[0091]
(3)混合料s1从主喂入口加入至挤出机中，步骤(1)得到的颗粒从侧喂料口加入至挤出机中，熔融挤出造粒后，即得到超软、超韧性的abs复合材料。
[0092]
其中，所述挤出机一区到八区的温度依次235℃、245℃、265℃、275℃、265℃、255℃、245℃、215℃。
[0093]
对比例6
[0094]
对比例6与实施例2在组成和制备方法相同，唯一的区别在于对比例6不添加苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物。
[0095]
对比例7
[0096]
对比例7与实施例2在组成和制备方法相同，唯一的区别在于对比例7不添加核壳结构mbs。
[0097]
对比例8
[0098]
对比例8与实施例2在组成和制备方法相同，唯一的区别在于对比例8不添加乙烯-丙烯酸甲酯共聚物。
[0099]
对比例9
[0100]
对比例9与实施例2在组成和制备方法相同，唯一的区别在于对比例9不添加多层石墨烯纳米片。
[0101]
对比例10
[0102]
对比例10与实施例2在组成和制备方法相同，唯一的区别在于对比例10不包括步骤(1)，而是将多层石墨烯纳米片从侧喂料口加入。
[0103]
对实施例1-2和对比例1-10的性能进行测试，包括洛氏硬度、拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度、断裂伸长率，以上参数的测量按照国标和行业标准测试。具体结果记录于表1和表2。
[0104]
表1
[0105][0106]
表2
[0107][0108]
通过实施例1、对比例1-5，实施例2、对比例6-10的性能参数表征，可以发现，在不添加苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物的情况下，复合材料的洛氏硬度、拉伸强度以及缺口冲击强度都明显提高，反应出来的结果则是柔软性明显降低、韧性增强较高。可见，苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物有利于复合材料的柔软性的提升。
[0109]
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(ema)的加入有利于降低复合材料的洛氏硬度和拉伸强度，可见，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(ema)有利于提升复合材料的柔软性。
[0110]
直接将原料混合进行熔融挤压造粒，对比预先将多层石墨烯纳米片、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物熔融混合，对复合材料的的洛氏硬度、拉伸强度以及断裂伸长率有所影响，其影响并不明显，但是缺口冲击强度却下降较为明显。可见，预先将多层石墨烯纳米片、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物熔融混合有利于提高复合材料的韧性性能。
[0111]
综上，本发明通过各种组分的配合，制备得到了超软、超韧性的abs复合材料，在保证了一定韧性的基础上，进一步实现了复合材料的柔软性。
[0112]
以上所述具体实施例是对本发明精神所做的举例说明，并不用于限制本发明，凡
在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。