本技術(shù)涉及塑料加工，更具體地說(shuō)，它涉及一種輕量化改性塑料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球科技的飛速發(fā)展和人們生活水平的日益提高，電子產(chǎn)品和交通工具的輕量化已成為行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。輕量化不僅有助于提升產(chǎn)品的便攜性和舒適度，還能顯著提高能源效率，減少能耗和排放，符合當(dāng)前綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求。

2、塑料作為電子產(chǎn)品和交通工具外殼、裝飾及結(jié)構(gòu)件的主要材料，其輕量化改性技術(shù)顯得尤為重要，特別是對(duì)于需要嚴(yán)格控制整體重量的領(lǐng)域，如高端智能手機(jī)、平板電腦、新能源汽車(chē)等，塑料的輕量化改性需求更為迫切。

3、由于空心玻璃微珠具有獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)，能夠在保持材料強(qiáng)度的基礎(chǔ)上顯著降低材料的密度，成為目前塑料輕量化的一種有效手段，已在一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)pc/abs塑料的減重。

4、針對(duì)上述中的相關(guān)技術(shù)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于空心玻璃微珠本身的剛性和脆性，容易造成最終成品的韌性下降，不耐受沖擊，難以應(yīng)用在一些耐墜落(如手機(jī)外殼)和耐沖撞(如汽車(chē)結(jié)構(gòu)件)要求較高的領(lǐng)域中。另外，可用于塑料擠出和注塑工藝的空心玻璃微珠本身密度較高，如注塑級(jí)空心玻璃微珠密度一般為200-700kg/m3，且由于工藝限制其添加量不高，造成最終制品的輕量化效果不佳，成品密度很難低于900kg/m3。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了降低塑料的密度，同時(shí)提升塑料的韌性，本技術(shù)提供一種輕量化改性塑料及其制備方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種輕量化改性塑料，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種輕量化改性塑料，按照重量份計(jì)，原料包括45-60份聚碳酸酯、45-60份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂、30-40份氟化空心玻璃微珠、6-11份增韌劑、1-3份相容劑、0.4-1.2份偶聯(lián)劑和0.1-0.5份抗氧劑；所述氟化空心玻璃微珠的原料包括空心玻璃微珠和三氟氯乙烯。

4、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，空心玻璃微珠內(nèi)部是空腔結(jié)構(gòu)，作為填料能夠有效降低塑料的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)塑料的輕量化。

5、通過(guò)使用三氟氯乙烯對(duì)空心玻璃微珠進(jìn)行改性，能夠通過(guò)表面處理的方式在空心玻璃微珠表面引入氟碳基團(tuán)。

6、一方面，含氟基團(tuán)的引入顯著降低了空心玻璃微珠的表面能，提高了空心玻璃微珠在塑料基體中的潤(rùn)滑性，空心玻璃微珠之間的聚集趨勢(shì)顯著降低，在塑料基體中形成更加穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。潤(rùn)滑性的提升有效減少了塑料基體內(nèi)部能量傳遞的阻力，使得成品在受到?jīng)_擊時(shí)能夠有效進(jìn)行能量的吸收和分散。同時(shí)，通過(guò)對(duì)空心玻璃微珠表面潤(rùn)滑性的改性，能夠替代潤(rùn)滑劑和相容劑，促進(jìn)塑料基體與其他原料之間的相容性，進(jìn)一步降低了改性塑料的密度，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)了塑料的輕量化。

7、另一方面，氟碳基團(tuán)由于氟原子的強(qiáng)電負(fù)性，使得整個(gè)基團(tuán)具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，這種穩(wěn)定性使得氟碳基團(tuán)在面臨外界能量沖擊時(shí)，能夠保持其結(jié)構(gòu)完整，不易發(fā)生化學(xué)變化，加強(qiáng)了空心玻璃微珠的空心結(jié)構(gòu)在受到?jīng)_擊時(shí)對(duì)能量的吸收和分散優(yōu)勢(shì)，有效克服了由于空心玻璃微珠本身的剛性和脆性導(dǎo)致成品韌性下降，不耐沖擊的情況，使得改性塑料具有優(yōu)異的韌性和抗沖擊性。

8、可選的，所述氟化空心玻璃微珠的制備方法，包括以下步驟：

9、s1:將空心玻璃微珠置于等離子體反應(yīng)室中進(jìn)行等離子體處理，設(shè)置系統(tǒng)真空度為10-25pa、處理功率為110-120w，處理頻率為10-12khz，引入混合氣體進(jìn)行表面活化改性處理3-5min；

10、s2:在等離子體的環(huán)境下，將三氟氯乙烯氣體引入反應(yīng)室，進(jìn)行等離子體聚合20-25min，空心玻璃微珠單位面積的沉積量為8.25-8.75×10-3g/mm2。

11、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，等離子體表面處理技術(shù)通過(guò)電離氣體產(chǎn)生高能粒子，這些粒子能夠深入到空心玻璃微珠的微孔和凹坑內(nèi)部，有效地激活空心玻璃微珠的表面，增加表面反應(yīng)活性點(diǎn)，為三氟氯乙烯的接枝提供良好的接枝條件，有效賦予空心玻璃微珠良好的表面性能。

12、可選的，所述混合氣體為流量比為1:(2.5-3.5)的氬氣和氫氣，混合氣體的流量為0.24-0.36l/min。

13、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，氫氣是一種高反應(yīng)活性的氣體，與惰性更強(qiáng)的氬氣混合使用，能夠增加等離子體中的反應(yīng)活性，從而促進(jìn)等離子體對(duì)空心玻璃微珠表面改性反應(yīng)的進(jìn)行。

14、可選的，所述增韌劑為質(zhì)量比為1:(3-5)的黃原膠和abs高膠粉。

15、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，abs高膠粉以其高橡膠含量，顯著增強(qiáng)了材料的韌性和抗沖擊性，使得制品在承受外力時(shí)具有更好的抵抗能力。而黃原膠則以其獨(dú)特的流變性和增稠能力，在混合體系中起到穩(wěn)定劑的作用，進(jìn)一步鞏固了增韌效果。二者協(xié)同使用，有助于促進(jìn)混合物的易加工性，有效提高了改性塑料的穩(wěn)定性和耐久性。

16、可選的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑的任意一種。

17、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑能夠在改性塑料中起到橋梁作用，增強(qiáng)空心玻璃微珠與基體樹(shù)脂之間的界面結(jié)合力，從而提高塑料的力學(xué)性能和韌性。

18、可選的，所述相容劑為馬來(lái)酸酐或聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐的任意一種。

19、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，馬來(lái)酸酐或聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐作為相容劑能夠改善不同樹(shù)脂和原料組分之間的相容性，減少相分離，提高塑料的均勻性和韌性。

20、可選的，所述抗氧劑為抗氧劑b215、抗氧劑1010、抗氧劑1076和抗氧劑b225的任意一種或多種組合。

21、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，抗氧劑能夠防止塑料在加工和使用過(guò)程中發(fā)生氧化降解，從而保持塑料的力學(xué)性能和韌性。

22、第二方面，本技術(shù)提供一種輕量化改性塑料的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

23、一種輕量化改性塑料的制備方法，包括以下步驟：

24、s1:將聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂混合形成預(yù)混物a；

25、s2:將氟化空心玻璃微珠、增韌劑、相容劑、偶聯(lián)劑和抗氧劑混合均勻后得到預(yù)混物b；

26、s3:將所述預(yù)混物a從單螺桿擠出機(jī)的主喂料口加入，預(yù)混物b從單螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料口加入，經(jīng)擠出、造粒后得到共混顆粒；

27、s4:將共混顆粒投入超臨界微孔注塑設(shè)備料筒中，注入質(zhì)量為共混顆粒質(zhì)量0.5-1.2％的超臨界流體二氧化碳，設(shè)置料筒溫度為220-250℃，保壓壓力10-15mpa，在注塑機(jī)螺桿剪切作用下與共混顆粒形成均相體系，進(jìn)行微發(fā)泡注塑，即得。

28、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)使用超臨界二氧化碳作為泡沫相進(jìn)行微發(fā)泡形成泡沫相，形成了以聚碳酸酯(pc)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂(abs)為基體相，氟化空心玻璃微珠為增強(qiáng)相，超臨界二氧化碳作為泡沫相的三相泡沫骨架結(jié)構(gòu)。

29、超臨界二氧化碳發(fā)泡形成的泡孔結(jié)構(gòu)可以為塑料提供額外的支撐點(diǎn)，限制裂紋的擴(kuò)展路徑，從而延緩材料的破壞過(guò)程。在受到?jīng)_擊時(shí)，泡沫骨架結(jié)構(gòu)能夠有效吸收和分散能量，減少材料的損傷，顯著提高材料的韌性和抗沖擊性能。

30、可選的，單螺桿擠出機(jī)的螺筒溫度為220-250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200-300rpm。

31、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

32、1、本技術(shù)通過(guò)等離子體表面處理技術(shù)對(duì)空心玻璃微珠表面進(jìn)行改性，引入了氟碳基團(tuán)，顯著提升了空心玻璃微珠在塑料基體中的潤(rùn)滑性，減少了塑料在受到?jīng)_擊時(shí)內(nèi)部?jī)?nèi)部能量傳遞的阻力，同時(shí)含氟基團(tuán)的引入顯著提升了空心玻璃微珠在抵抗外力變形和破損的能力，有效改善了由于空心玻璃微珠本身的剛性和脆性導(dǎo)致成品韌性下降，不耐沖擊的現(xiàn)象。

33、2、本技術(shù)以黃原膠和abs高膠粉混合作為增韌劑，有效結(jié)合了黃原膠的流變及增稠能力、abs高膠粉的增韌及易加工性能，有效提高了改性塑料在承受外力時(shí)的抵抗能力化。

34、3、本技術(shù)的方法通過(guò)超臨界微孔注塑技術(shù)引入了微發(fā)泡結(jié)構(gòu)作為泡沫相，形成了以聚碳酸酯(pc)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂(abs)為基體相，氟化空心玻璃微珠為增強(qiáng)相，超臨界二氧化碳作為泡沫相的三相泡沫骨架結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了改性塑料的輕量化，同時(shí)保證了改性塑料具有優(yōu)異的韌性和耐沖擊性。