一種低成本纖維增強(qiáng)abs木塑復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料及其制備方法，利用改性松木粉作為改性填充料，玻璃纖維作為增強(qiáng)材料、SAN、MBS作為改性樹脂，復(fù)合其它改性助劑，通過混合機(jī)，擠出造粒機(jī)等設(shè)備制備出低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料。本發(fā)明克服了ABS自身的性能缺陷，提高了強(qiáng)度和模量，制備出性能優(yōu)越，加工容易，價格低廉的ABS木塑復(fù)合材料，用于電子、電器、輕工、汽車和建筑等領(lǐng)域。
【專利說明】
一種低成本纖維増強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料及其制備方法，屬于新型木塑復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]ABS樹脂是苯乙烯系列三元共聚物，它是由苯乙烯和丙烯腈)、丁二烯三種單體接枝共聚而成的一種綜合性能較好熱塑性通用塑料，廣泛應(yīng)用于電子、電器、輕工、汽車和建筑等領(lǐng)域。但ABS的強(qiáng)度、硬度、尺寸穩(wěn)定性及熱變形溫度等性能尚不能滿足工程件的要求。另外，ABS是無定形聚合物，無明顯的熔點(diǎn)，熔融流動溫度不太高，隨所含三種單體比例的不同，在180-230°C范圍即具有充分的流動性，且熱穩(wěn)定性好，在約高于285°C時才出現(xiàn)分解現(xiàn)象，加工溫度范圍較寬，適合制備木塑復(fù)合材料。同時ABS存在腈鍵等極性基團(tuán)，可能與極性的植物纖維有較好的相容性。為了克服ABS自身的缺陷，在保證ABS樹脂性能的前提下，制備出性能優(yōu)越，加工容易，價格低廉的ABS木塑復(fù)合材料，用于電子、電器、輕工、汽車和建筑等領(lǐng)域，本發(fā)明產(chǎn)品設(shè)計(jì)了如下制備方案。本發(fā)明產(chǎn)品成本比ABS樹脂降低30-40%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的制備出一種低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料。
[0004]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0005]—種低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料及其制備方法，包括以下步驟:
[0006]第一步:玻璃纖維的處理:
[0007]將玻璃纖維在2500C高溫爐中灼燒，去除纖維表面原有的浸潤劑，然后將灼燒過的玻璃纖維在盛有1.5wt%硅烷偶聯(lián)劑水溶液中浸漬，浸漬時間10分鐘，在浸漬過程中不斷振蕩溶液，然后將玻纖在室溫下放置2小時，再在120°C下加熱4小時，冷卻至室溫。
[0008]第二步:松木粉的處理
[0009]首先對松木粉過篩，干燥，干燥溫度105°C，干燥時間12小時。
[0010]硅烷偶聯(lián)劑處理:先用水、無水乙醇將硅烷偶聯(lián)劑稀釋，放置24小時使其醇解。水、無水乙醇、娃燒偶聯(lián)劑的質(zhì)量比例為:1:18:1。
[0011]把松木粉加入到高速混合機(jī)中，開動高速混合機(jī)，然后加入醇解后的硅烷偶聯(lián)劑，滑石粉，升溫到80°c，使乙醇充分揮發(fā)，然后冷卻，制備出活化松木粉。松木粉、醇解后的硅烷偶聯(lián)劑、滑石粉的質(zhì)量比例為50:1:2。
[0012]第三步:原料的混合
[0013]將ABS樹脂粉、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、玻璃纖維、松木粉、甲基苯基硅油、滑石粉加入到高速混合機(jī)中，常溫混合3-5分鐘，ABS樹脂粉、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、玻璃纖維、松木粉、甲基苯基硅油、滑石粉的質(zhì)量比例為:30-40:10-20:5-10:8-10:20-30:1-2:5-7 ο
[0014]第四步:平行雙螺桿擠出造粒
[0015]把第三步混合好的物料排入到平行雙螺桿擠出造粒機(jī)中，熔融擠出，水下模面切粒，粒子脫水后烘干，制備出低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料顆粒;擠出機(jī)的工作溫度為:一區(qū)190±5°(:，二區(qū)200±5°(:，三區(qū)210±5°(:，四區(qū)220±5°(:，五區(qū)220±5°(:，六區(qū)220±5°C，模頭225±5°C。
[0016]本發(fā)明所用主要原材料說明:
[0017]玻璃纖維:短切纖維，纖維直徑13μπι，泰山玻璃纖維有限公司生產(chǎn)；
[0018]硅烷偶聯(lián)劑:型號，ΚΗ-550，無色或微黃色透明液體；
[0019]松木粉:120目，市售；
[0020]ABS樹脂粉:丙烯睛/ 丁二烯/苯乙烯共聚物，粉狀，吉林石化生產(chǎn)；
[0021]苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN):無色透明的熱塑性樹脂顆粒，改性劑，市售；
[0022]甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS):淺黃色透明固體顆粒，改性劑；
[0023]甲基苯基硅油:無色或淺黃色液體，市售，潤滑、脫膜劑；
[0024]滑石粉:3500目，填充劑，改良劑；
[0025]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026]1、ABS綜合性能較好。但ABS的強(qiáng)度、硬度、尺寸穩(wěn)定性及熱變形溫度等性能尚不能滿足工程件的要求。本發(fā)明產(chǎn)品對ABS的改性不僅保持了 ABS原有的優(yōu)異性能，而且能有效提高其拉伸強(qiáng)度，彈性模量，熱變形溫度及尺寸穩(wěn)定性，擴(kuò)大了 ABS的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0027]2、目前本發(fā)明產(chǎn)品是一種新型的木塑材料，ABS樹脂是無定形聚合物，無明顯的熔點(diǎn)，熔融流動溫度不太高，在180-230°C范圍即具有充分的流動性，且熱穩(wěn)定性好，在約高于285 0C時才出現(xiàn)分解現(xiàn)象，加工溫度范圍較寬，適合制備木塑復(fù)合材料。同時ABS存在腈鍵等極性基團(tuán)，可能與極性的植物纖維有較好的相容性。
[0028]3、由于ABS樹脂表面為弱極性，與木纖維表面能夠很好的相融合，結(jié)合良好，沒有明顯空隙。
[0029]4、本發(fā)明產(chǎn)品具備較好的加工流動性。目前，加工困難是木塑復(fù)合材料生產(chǎn)中存在的一個重要問題和難題，本發(fā)明產(chǎn)品通過選取合適的改性木粉和配方體系，制備出了的木塑復(fù)合材料擠出或注塑非常容易，與普通的ABS樹脂無任何差異，尤其是制備大尺寸制品O
[0030]5、由于木粉及玻璃纖維價格低廉，來源豐富，本產(chǎn)品添加后成本比ABS樹脂降低30-40%，但性能提高，改善了原有樹脂的缺點(diǎn)，可以替代ABS樹脂直接使用。在抗張強(qiáng)度、彈性模量、耐熱性及尺寸穩(wěn)定性方面均有所提高。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ]以下結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明
[0032]一種低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料及其制備方法，包括以下步驟:
[0033]第一步:玻璃纖維的處理:
[0034]將玻璃纖維在2500C高溫爐中灼燒，去除纖維表面原有的浸潤劑，然后將灼燒過的玻璃纖維在盛有1.5%硅烷偶聯(lián)劑水溶液中浸漬，浸漬時間10分鐘，在浸漬過程中不斷振蕩溶液，然后將玻纖在室溫下放置2小時，再在120°C下加熱4小時，冷卻至室溫。
[0035]第二步:松木粉的處理
[0036]首先對松木粉過篩，干燥，干燥溫度105°C，干燥時間12小時。
[0037]硅烷偶聯(lián)劑處理:取IKg水、18Kg無水乙醇將IKg硅烷偶聯(lián)劑稀釋，放置24小時后使其醇解。
[0038]取50Kg松木粉加入到高速混合機(jī)中，開動攪拌機(jī)，然后加入IKg醇解后的硅烷偶聯(lián)劑，2Kg滑石粉，當(dāng)溫度上升到80°C，使乙醇充分揮發(fā)，然后冷卻，制備出活化松木粉。
[0039]第三步:原料的混合
[0040]取30-40KgABS樹脂粉、10-20Kg苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、5-10Kg甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、8-10Kg玻璃纖維、20-30Kg松木粉、l-2Kg甲基苯基硅油、5-7Kg滑石粉加入到高速混合機(jī)中，常溫混合3-5分鐘。
[0041]第四步:平行雙螺桿擠出造粒
[0042]把第三步混合好的物料排入到平行雙螺桿擠出造粒機(jī)中，熔融擠出，水下模面切粒，粒子脫水后烘干，制備出低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料顆粒;擠出機(jī)的工作溫度為:一區(qū)190±5°(:，二區(qū)200±5°(:，三區(qū)210±5°(:，四區(qū)220±5°(:，五區(qū)220±5°(:，六區(qū)220±5°C，模頭225±5°C。
[0043]實(shí)施例1:一種低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料及其制備方法，該制備方法依次包括以下步驟:
[0044]第一步:玻璃纖維的處理:
[0045]將玻璃纖維在2500C高溫爐中灼燒，去除纖維表面原有的浸潤劑，然后將灼燒過的玻璃纖維在盛有1.5%硅烷偶聯(lián)劑水溶液中浸漬，浸漬時間10分鐘，在浸漬過程中不斷振蕩溶液，然后將玻纖在室溫下放置2小時，再在120°C下加熱4小時，冷卻至室溫。
[0046]第二步:松木粉的處理
[0047]首先對松木粉過篩，干燥，干燥溫度105°C，干燥時間12小時。
[0048]硅烷偶聯(lián)劑處理:取IKg水、18Kg無水乙醇將IKg硅烷偶聯(lián)劑稀釋，放置24小時使其醇解。
[0049]取50Kg松木粉加入到高速混合機(jī)中，開動攪拌機(jī)，然后加入IKg醇解后的硅烷偶聯(lián)劑，2Kg滑石粉，當(dāng)溫度上升到80°C，使乙醇充分揮發(fā)，然后冷卻，制備出活化松木粉。
[0050]第三步:原料的混合
[0051]取30KgABS樹脂粉、1Kg苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、5Kg甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、8Kg玻璃纖維、20Kg松木粉、IKg甲基苯基硅油、5Kg滑石粉加入到高速混合機(jī)中，常溫混合3-5分鐘。
[0052]第四步:平行雙螺桿擠出造粒
[0053]把第三步混合好的物料排入到平行雙螺桿擠出造粒機(jī)中，熔融擠出，水下模面切粒，粒子脫水后烘干，制備出低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料顆粒;擠出機(jī)的工作溫度為:一區(qū)190±5°(:，二區(qū)200±5°(:，三區(qū)210±5°(:，四區(qū)220±5°(:，五區(qū)220±5°(:，六區(qū)220±5°C，模頭225±5°C。
[0054]本實(shí)施例的效果數(shù)據(jù)如下:
[0055]1、抗張強(qiáng)度，84.610^;2、沖擊強(qiáng)度，8510/111—2;3、斷裂伸長率，3%;4、彎曲強(qiáng)度，I 1MPa; 5、彎曲彈性模量，4870kPa; 6、熱變形溫度，105°C ; 7、洛氏硬度(R) 120; 8、溶體流動速率，12.8g/10min。
[0056]實(shí)施例2:
[0057]同實(shí)施例1，不同時的是:
[0058]第三步:原料的混合
[0059]取40KgABS樹脂粉、20Kg苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、10Kg甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(185)、10如玻璃纖維、30如松木粉、2敁甲基苯基硅油、7敁滑石粉。
[0060]本實(shí)施例的效果數(shù)據(jù)如下:
[0061]1、抗張強(qiáng)度，7510^;2、沖擊強(qiáng)度，75.410/111—2;3、斷裂伸長率，5%;4、彎曲強(qiáng)度，99MPa; 5、彎曲彈性模量，4300kPa; 6、熱變形溫度，108°C ; 7、洛氏硬度(R) 122; 8、溶體流動速率，10.2g/10min。
[0062]實(shí)施例3:
[0063]同實(shí)施例1，不同時的是:
[0064]第三步:原料的混合
[0065]取35KgABS樹脂粉、15Kg苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、7.5Kg甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、9Kg玻璃纖維、25Kg松木粉、1.5Kg甲基苯基硅油、6Kg滑石粉。
[0066]本實(shí)施例的效果數(shù)據(jù)如下:
[0067]1、抗張強(qiáng)度，7810^;2、沖擊強(qiáng)度，80.410/111—2;3、斷裂伸長率，4.2%;4、彎曲強(qiáng)度，106MPa; 5、彎曲彈性模量，45050kPa; 6、熱變形溫度，106°C ; 7、洛氏硬度(R) 121; 8、溶體流動速率，11.5g/10min。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟: 第一步:玻璃纖維的處理: 將玻璃纖維在250 °C高溫爐中灼燒，去除纖維表面原有的浸潤劑，然后將灼燒過的玻璃纖維在盛有質(zhì)量百分比1.5%硅烷偶聯(lián)劑水溶液中浸漬，浸漬時間10分鐘，在浸漬過程中不斷振蕩溶液，然后將玻纖在室溫下放置2小時，再在120°C下加熱4小時，冷卻至室溫； 第二步:松木粉的處理 首先對松木粉過篩，干燥，干燥溫度1050C，干燥時間12小時； 硅烷偶聯(lián)劑處理:先用水、無水乙醇將硅烷偶聯(lián)劑稀釋，放置24小時得到入醇解后的硅燒偶聯(lián)劑;水、無水乙醇、娃燒偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為:1:18:1; 把松木粉加入到高速混合機(jī)中，開動高速混合機(jī)，然后加入醇解后的硅烷偶聯(lián)劑和滑石粉，升溫到80°C，使乙醇充分揮發(fā)，然后冷卻，得到活化松木粉;松木粉、醇解后的硅烷偶聯(lián)劑、滑石粉的質(zhì)量比為50:1:2; 第三步:原料的混合 將ABS樹脂粉、苯乙烯-丙烯腈共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、玻璃纖維、松木粉、甲基苯基硅油和滑石粉加入到高速混合機(jī)中，常溫混合3-5分鐘，ABS樹脂粉、苯乙烯-丙烯腈共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、玻璃纖維、松木粉、甲基苯基硅油和滑石粉的質(zhì)量比例為:30-40:10-20:5-10:8-10:20-30:1-2:5-7。 第四步:平行雙螺桿擠出造粒 把第三步混合好的物料排入到平行雙螺桿擠出造粒機(jī)中，熔融擠出，水下模面切粒，粒子脫水后烘干，制備出低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料顆粒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是:第四步平行雙螺桿擠出造粒機(jī)的工作溫度為:一區(qū) 190±5°C，二區(qū)200±5°C，三區(qū)210±5°C，四區(qū)220±5°C，五區(qū)220±5°C，六區(qū)220±5。(:，模頭225±5。(:。3.由權(quán)利要求1或2制備得到的低成本纖維增強(qiáng)ABS木塑復(fù)合材料顆粒。
【文檔編號】C08L55/02GK105907024SQ201610390124
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】胡曉紅
【申請人】湖北洋田塑料制品有限公司