本发明属熔融挤压成型
技术领域：
，具体涉及一种用于熔融挤压成型的非晶复合材料及其制备方法。
背景技术：
：熔融挤压成型是常见的快速成型方式之一，以加热丝替代激光为能量来源，以纤维状或丝状可熔融物质为原料，通过加热熔融将原料由点到线、由线到面并最终由面到体完成制件的快速构建。该成型工艺优点在于工艺洁净、易于操作且不产生垃圾，可直接应用于办公环境，尤其适用于产品设计初期的建模及模型制作领域。熔融挤压成型常用的原料之一是纯树脂材料，存在力学强度差、产品表观质量差及成型速度慢等不足，难以完全用于要求高的外观件或结构件。技术实现要素：本发明目的在于发明一种在熔融挤压成型领域应用的新型非晶复合材料，所制备的复合材料具有冲击强度高、耐热性好、成型速度快及良好的耐油性等特点，此外本发明涉及的复合材料制备工艺简单，可直接应用和推广于熔融挤压成型领域，制备在韧性等方面有较高要求的结构件或外观件。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于熔融挤压成型的非晶复合材料，由以下组分按重量份制备而成：树脂基体100份，纳米丁腈橡胶5～45份，增韧剂2～10份，热稳定剂4～20份，抗氧剂0.05～0.5份，润滑剂0.05～0.5份。进一步方案，所述的树脂基体为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）。所述的纳米丁腈橡胶为直径50nm-100nm的淡黄色粉末状颗粒，且具有特殊核壳结构。所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物。所述的热稳定剂为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物或苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺共聚物。所述的抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯或四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-联苯基二亚磷酸酯中两种。所述的润滑剂为乙烯-丙烯酸共聚物或次乙基双硬脂酰胺。本发明的另一个发明目的是提供上述非晶复合材料的制备方法，包含以下步骤：（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份、纳米丁腈橡胶5～45份、增韧剂2～10份、热稳定剂4～20份、抗氧剂0.05～0.5份以及润滑剂0.05～0.5份，置于高速混合机分散10～30分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料。将上述制备的非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，并进行性能测试。本发明创新性地采用纳米丁腈橡胶改性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂材料，由于纳米丁腈橡胶是具有特殊结构的纳米尺寸级别的核壳结构，用以改善丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂材料可以显著提高复合材料的韧性、成型速度及表观质量。所以本发明制备的非晶复合材料具有冲击强度高、耐热性好、成型速度快及良好的耐油性等特点，此外本发明涉及的复合材料制备工艺简单，可直接应用和推广于熔融挤压成型领域，制备在韧性等方面有较高要求的结构件或外观件。本发明具有以下有益效果：1、由于纳米丁腈橡胶是具有特殊核壳结构的橡胶相颗粒，同时具有纳米级别尺寸，用以改性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂材料可以显著提高复合材料的韧性，尤其是低温韧性；2、选用热稳定剂与纳米丁腈橡胶复配后，使复合材料体系内相容性提高很多，且在耐热方面有较好的协同作用，使耐热性能有所提高；3、纳米丁腈橡胶的引入在复合材料成型时起到固定作用，增加了结构稳定性，复合材料成型速度得到提高；4、此外纳米丁腈橡胶特殊的核壳结构，进一步提高了复合材料的耐油性。具体实施方法下面结合具体实例对本
发明内容进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本发明实质精神的简单限定，任何基于本发明实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于本发明所要求保护的范围之内。下面实施例制备的样品在23℃、50%湿度环境下调节后，分别采用ASTMD6110和ASTMD648检测冲击强度和热变形温度，并记录其熔融挤压成型的速度。本发明的具体实施例如下：实施例1（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，纳米丁腈橡胶5份，增韧剂甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2份，热稳定剂苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物4份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.02份，抗氧剂β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯0.03份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.05份，以上物料置于高速混合机分散10分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的复合材料性能见表一。实施例2（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，纳米丁腈橡胶15份，增韧剂甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物4份，热稳定剂苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物8份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.04份，抗氧剂β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯0.06份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.15份，以上物料置于高速混合机分散15分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的复合材料性能见表一。实施例3（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，纳米丁腈橡胶25份，增韧剂甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物6份，热稳定剂苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物12份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.08份，抗氧剂β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯0.16份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.25份，以上物料置于高速混合机分散20分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的复合材料性能见表一。实施例4（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，纳米丁腈橡胶35份，增韧剂甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物8份，热稳定剂苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物16份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.12份，抗氧剂β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯0.18份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.35份，以上物料置于高速混合机分散25分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的复合材料性能见表一。实施例5（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，纳米丁腈橡胶45份，增韧剂甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物10份，热稳定剂苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物20份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.2份，抗氧剂β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯0.3份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.5份，以上物料置于高速混合机分散30分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的复合材料性能见表一。实施例6（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，纳米丁腈橡胶5份，增韧剂丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物2份，热稳定剂苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺共聚物4份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.02份，抗氧剂四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-联苯基二亚磷酸酯0.03份，润滑剂次乙基双硬脂酰胺0.05份，以上物料置于高速混合机分散10分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的复合材料性能见表一。实施例7（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，纳米丁腈橡胶15份，增韧剂丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物4份，热稳定剂苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺共聚物8份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.04份，抗氧剂四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-联苯基二亚磷酸酯0.06份，润滑剂次乙基双硬脂酰胺0.15份，以上物料置于高速混合机分散15分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的复合材料性能见表一。实施例8（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，纳米丁腈橡胶25份，增韧剂丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物6份，热稳定剂苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺共聚物12份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.08份，抗氧剂四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-联苯基二亚磷酸酯0.16份，润滑剂次乙基双硬脂酰胺0.25份，以上物料置于高速混合机分散20分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的复合材料性能见表一。实施例9（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，纳米丁腈橡胶35份，增韧剂丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物8份，热稳定剂苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺共聚物16份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.12份，抗氧剂四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-联苯基二亚磷酸酯0.18份，润滑剂次乙基双硬脂酰胺0.35份，以上物料置于高速混合机分散25分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的复合材料性能见表一。实施例10（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，纳米丁腈橡胶45份，增韧剂丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物10份，热稳定剂苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺共聚物20份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.2份，抗氧剂四(2,4-二叔丁基酚)-4,4'-联苯基二亚磷酸酯0.3份，润滑剂次乙基双硬脂酰胺0.5份，以上物料置于高速混合机分散30分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的复合材料性能见表一。对照实施例1（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.02份，抗氧剂β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯0.03份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.05份，以上物料置于高速混合机分散10分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的树脂材料性能见表一。对照实施例2（1）按以下比例配备原料：树脂基体100份，增韧剂甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2份，热稳定剂苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐共聚物4份，抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.02份，抗氧剂β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯0.03份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.05份，以上物料置于高速混合机分散10分钟；（2）预混后的原料经熔融、塑化、挤出、牵引后，制得非晶复合材料；（3）将非晶复合材料经熔融挤压工艺成型为所需制件，所制备的复合材料性能见表一。表一：性能冲击强度（kJ/m2）-20℃冲击强度（kJ/m2）热变形温度（℃）成型速度(cm3/h)实施例135189442实施例237189543实施例338199745实施例4402110147实施例539209946实施例636179242实施例738189545实施例839209946实施例937199845实施例1035179643对照实施例125138030对照实施例227168331通过表一中数据可知，对比实施例1-5和对照实施例1可看出：本发明制备的非晶复合材料韧性显著提高，常温冲击强度最大为40kJ/m2，较改性前（对照实施例1）提高60.0%；低温冲击强度最大为21kJ/m2，较改性前（对照实施例1）提高61.5%；通过热稳定剂复配后协同作用显著，热变形温度最高为101℃，较改性前（对照实施例1）提高21.7%；非晶复合材料经熔融挤压工艺成型制件后，其成型速度最快为47cm3/h，较改性前（对照实施例1）提高56.7%。此外本发明涉及的复合材料制备工艺简单，可直接应用和推广于熔融挤压成型领域，制备在韧性等方面有较高要求的结构件或外观件。上述的对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3