专利名称：一种abs树脂、纳米无机粒子复合发泡材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种ABS树脂、纳米无机粒子复合发泡材料及其制备方法。
背景技术：
ABS树脂作为五大合成树脂之一，具有良好抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能。微孔发泡材料在保持以上优良性能的同时，又具有表观密度低、轻质并且结构坚韧等特点，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的工程塑料。发泡材料的性能，无论力学的、热学的、电学的或是热力学的，与发泡材料的表观密度、泡孔平均直径、泡孔尺寸分布、泡孔密度等参数紧密相关。目前可用于制备塑料微孔发泡材料的方法常用的是化学法，但ABS的加工温度较高，这就使得ABS微孔发泡材料的制备不同程度上存在操作复杂，成本高、微孔结构形貌难以控制等问题。因此开发一种生产方便简单，工艺流程可控性高，成本低廉，泡孔小、泡孔密度大、表观密度小，能够规模化生产ABS微孔发泡材料的方法具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种ABS树脂、纳米无机粒子复合微孔发泡材料及制备方法，改善ABS树脂发泡过程，获得泡孔直径小、分布均匀、泡孔密度大的ABS树脂微孔发泡材料。本发明采的技术方案:
一种ABS树脂、纳米无机粒子复合发泡材料，按重量计算，它包含ABS 90 100份，纳米无机粒子O 10份，发泡剂10 20份，POE-g-GMA 90 180份，发泡助剂5 10份。按重量计算，它包含ABS 95份，纳米无机粒子5份，发泡剂15份，POE-g-GMA 135份，发泡助剂7.5份。所述的纳米无机粒子为纳米有机蒙脱土。所述的发泡剂为AC发泡剂。ABS树脂、纳米无机粒子复合微孔发泡材料的制备方法，将ABS、纳米无机粒子放入烘箱中80°C烘干8小时，然后将ABS和纳米无机粒子按质量比7:3混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机制得纳米无机粒子母粒；取POE-g-GMA和发泡剂按质量比9:1混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机中，在100 130°C下挤出，制得发泡母粒；取八85、纳米无机粒子母粒、发泡母粒、发泡助剂按比例放入注塑机中注塑成不同纳米无机粒子含量的哑铃形发泡样条。本发明与现有技术相比，本发明在ABS树脂中加入纳米有机蒙脱土，在制备发泡材料时，纳米有机蒙脱土能起 到降低聚合物熔体粘度的作用，降低发泡体系熔体粘度，从而达到很好的发泡效果；同时，纳米片层有机蒙脱土以插层和剥离形态均匀分散ABS基体中，在发泡材料制备的过程中起到了异相成核作用，所制备的发泡材料泡孔平均直径小、泡孔尺寸分布均匀、泡孔密度大，此外，ABS/纳米有机蒙脱土复合材料具有较稳定和更宽的加工温度范围即扩宽了其发泡材料的加工窗口，并且制备成本低。本发明技术方案的原理:ABS树脂、纳米无机粒子、发泡剂、发泡助剂混合后制备微孔发泡材料时，纳米无机粒子增加泡孔形核率、降低熔体粘度、有利于泡孔的形成及固定。
图1 图4为纳米无机粒子含量分别为I份，3份，5份，7份，9份对ABS树脂发泡质量的影响统计 图5 图8为纳米无机粒子含量为O份，注塑温度分别为175、180、185、190、195°C对ABS树脂发泡质量的统计图。
图9 图12为纳米无机粒子含量为5份，注塑温度分别为175、180、185、190、195、200°C对ABS树脂发泡质量的统计 图13 图16为纳米无机粒子含量为10份，注塑温度分别为175、180、185、190、195、200°C对ABS树脂发泡质量的统计图。
具体实施例方式本发明的实施例:
实施例一、试验纳米无机粒子含量对ABS树脂微孔发泡材料发泡质量的影响。1、原料
ABS:工业级，中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司；纳米有机蒙脱土:浙江丰虹粘土化工有限公司；发泡母粒:主要成分为偶氮二甲酰胺(AC)，POE-g-MAH,自制；发泡助剂:主要成分为氧化锌，硬脂酸锌，市售。2、样品制备
将ABS、纳米有机蒙脱土放入烘箱中80°C烘干8小时，然后将ABS 70份，纳米有机蒙脱土 30份混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机制得纳米有机蒙脱土 /ABS母粒；取POE-g-GMA 90份、AC发泡剂10份混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机中，在100 130°C下挤出，制得发泡母粒；取发泡母粒150份、发泡助剂7.5份，纳米有机蒙脱土/ABS母粒分另Ij 3.3、10、16.7,23.3、30 份，ABS 分别 96.7,90,83.3,76.7、70 份，分别混合均匀放入注塑机中注塑成纳米有机蒙脱土含量分别为I份、3份、5份、7份、9份的哑铃形纳米有机蒙脱土 /ABS发泡样条，注塑温度分别为185°C。3、实验结果
如图1 图4结果所示，可以看出:随纳米有机蒙脱土含量的增加，ABS树脂微孔发泡材料的发泡质量得到了明显的改善，泡孔尺寸迅速变小，尺寸分布变均匀，同时泡孔密度也迅速提高；当纳米无机粒子含量在5份时，泡孔平均直径获得极小值为27 μ m，泡孔尺寸分布也较窄，泡孔密度获得极大值；当纳米无机粒子的含量超过5份后发泡质量有变差的趋势:泡孔平均尺寸增大，泡孔尺寸分布变宽，泡孔密度减小。4、结论
不同纳米有机蒙脱土含量对ABS树脂发泡质量的影响主要表现为:首先纳米有机蒙脱土降低了 ABS体系的熔体粘度，使得纳米有机蒙脱土 /ABS复合材料在发泡过程中容易形成大量泡孔并固定成型，从而使得ABS微孔发泡材料的泡孔尺寸及分布逐渐变小变窄，泡孔密度增加；其次当纳米有机蒙脱土为5份时，纳米有机蒙脱土 /ABS树脂微孔发泡材料的发泡质量最好，主要是纳米有机蒙脱土 /ABS树脂复合材料具有最佳的粘度，阻止泡孔进一步长大和溢出表面；当纳米有机蒙脱土含量的进一步增加，ABS基体的粘度降低，使得相邻的泡孔容易并泡或者气体溢出表面，导致泡孔质量降低。实施例二、试验注塑温度ABS树脂微孔发泡材料发泡质量的影响。1、原料
ABS:工业级，中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司；纳米有机蒙脱土:浙江丰虹粘土化工有限公司；发泡母粒:主要成分为偶氮二甲酰胺(AC)，POE-g-MAH,自制；发泡助剂:主要成分为氧化锌，硬脂酸锌，市售。2、样品制备
将ABS、纳米有机蒙脱土放入烘箱中80°C烘干8小时，然后将ABS 70份，纳米有机蒙脱土 30份混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机制得纳米有机蒙脱土 /ABS母粒；取P0E-g-GMA90份、AC发泡剂10份混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机中，在100 130°C下挤出，制得发泡母粒；取ABS 100份，发泡母粒100份、发泡助剂5份，混合均匀放入注塑机中注塑成纳米有机蒙脱土含量为O份的哑铃形纳米有机蒙脱土 /ABS发泡样条，注塑温度分别为 175。。，180 0C，185 0C，190 °C，195 °C，200 °C。3、实验结果
如图5 图8是纳米有机蒙脱土含量为O份，不同注塑温度对ABS树脂微孔发泡材料的泡孔结构的影响图，从图可以看出，没有添加纳米有机蒙脱土的ABS树脂微孔发泡材料，泡孔平均直径较大，泡孔尺寸分布较宽，泡孔密度`较小，且随着注塑温度的升高，泡孔平均直径逐渐增大，泡孔尺寸分布逐渐变大，泡孔密度逐渐减小。并且在注塑温度为195°C时，发泡材料已经不能形成规则的泡孔结构。4、结论
ABS树脂的加工温度较高，温度较低时，熔体粘度较大，气体在基体中难以分散均匀；而随着注塑温度的升高，降低了 ABS树脂的熔体粘度，气体在基体中的运动较自由，比较容易形成并泡或气体逸出基体的现象；随着温度的进一步升高，发泡剂分解过快，气体逸出基体，不能够形成规则的泡孔结构。实施例三、试验注塑温度对纳米有机蒙脱土 /ABS树脂微孔发泡材料发泡质量的影响。1、原料
ABS:工业级，中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司；纳米有机蒙脱土:浙江丰虹粘土化工有限公司；发泡母粒:主要成分为偶氮二甲酰胺(AC)，POE-g-MAH,自制；发泡助剂:主要成分为氧化锌，硬脂酸锌，市售。2、样品制备
将ABS、纳米有机蒙脱土放入烘箱中80°C烘干8小时，然后将ABS 70份，纳米有机蒙脱土 30份混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机制得纳米有机蒙脱土 /ABS母粒；取P0E-g-GMA90份、AC发泡剂10份混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机中，在100 130°C下挤出，制得发泡母粒；取纳米有机蒙脱土 /ABS母粒16.7份，ABS 83.3份，发泡母粒150份、发泡助剂7.5份，混合均匀放入注塑机中注塑成纳米有机蒙脱土含量为5份的哑铃形纳米有机蒙脱土 /ABS发泡样条，注塑温度分别为175°C，180°C，185°C，190°C，195°C，200。。。3、试验结果
如图9 图12是注塑温度对纳米有机蒙脱土 /ABS树脂微孔发泡材料的发泡质量的影响，从图可以得出，随着注塑温度的升高，在175 185°C之间，纳米有机蒙脱土 /ABS树脂微孔发泡材料的泡孔质量变化不明显，泡孔平均直径、泡孔尺寸分布的变化都不大，注塑温度进一步升高才逐渐增大。而泡孔密度随着注塑温度的升高逐渐减小。4、结论
纳米有机蒙脱土以插层和剥离形态均匀分散在ABS基体中，对制备纳米有机蒙脱土 /ABS树脂微孔发泡材料的影响主要体现在两个方面，一方面起到了异相成核作用，另一方面纳米有机蒙脱土以插层和剥离形态均匀分散在ABS基体中，降低熔体黏度从而降低了 ABS的加工温度。其综合作用的结果是纳米有机蒙脱土 /ABS材料具有较稳定和比较宽的加工温度范围，即扩宽了其发泡材料的加工窗口。纳米有机蒙脱土 /ABS复合材料在175 185°C都能获得具有较好发泡质量的发泡材料。实施例四、试验注塑温度对纳米有机蒙脱土 /ABS树脂微孔发泡材料发泡质量的影响。
1、原料
ABS:工业级，中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司；纳米有机蒙脱土:浙江丰虹粘土化工有限公司；发泡母粒:主要成分为偶氮二甲酰胺(AC)，POE-g-MAH,自制；发泡助剂:主要成分为氧化锌，硬脂酸锌，市售。2、样品制备
将ABS、纳米有机蒙脱土放入烘箱中80°C烘干8小时，然后将ABS 70份，纳米有机蒙脱土 30份混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机制得纳米有机蒙脱土 /ABS母粒；取P0E-g-GMA90份、AC发泡剂10份混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机中，在100 130°C下挤出，制得发泡母粒；取纳米有机蒙脱土 /ABS母粒33.3份，ABS 66.7份，发泡母粒200份、发泡助剂10份，混合均匀放入注塑机中注塑成纳米有机蒙脱土含量为10份的哑铃形纳米有机蒙脱土 /ABS发泡样条，注塑温度分别为175°C，180°C，185°C，190°C，195°C，200。。。3、试验结果
图13 图16是注塑温度对纳米有机蒙脱土 /ABS树脂微孔发泡材料的发泡质量的影响，从图可以得出，随着注塑温度的升高，在175 185°C之间，纳米有机蒙脱土/ABS树脂微孔发泡材料的泡孔质量变化不明显，泡孔平均直径、泡孔尺寸分布的变化都不大，注塑温度进一步升高，泡孔尺寸分布增多，泡孔均匀性变差，且泡孔密度随着注塑温度的升高逐渐减小。4、结论
当纳米有机蒙脱土的含量过多时，ABS树脂基体的熔体黏度降低速度明显，气体难以在基体中固定并形成泡孔，故当纳米有机蒙脱土含量较多时，发泡质量较差；其次，在比较宽的温度范围内，纳米有机蒙脱土 /ABS复合材料可以获得较稳定的发泡质量。
权利要求
1.一种ABS树脂、纳米无机粒子复合发泡材料，其特征在于:按重量计算，它包含ABS90 100份，纳米无机粒子O 10份，发泡剂10 20份，POE-g-GMA 90 180份，发泡助剂5 10份。
2.根据权利要求1所述ABS树脂、纳米无机粒子复合微孔发泡材料，其特征在于:按重量计算，它包含ABS 95份，纳米无机粒子5份，发泡剂15份，POE-g-GMA 135份，发泡助剂7.5 份。
3.根据权利要求1至2任一项所述ABS树脂、纳米无机粒子复合微孔发泡材料，其特征在于:所述的纳米无机粒子为纳米有机蒙脱土。
4.根据权利要求1至2任一项所述ABS树脂、纳米无机粒子复合发泡材料，其特征在于:所述的发泡剂为AC发泡剂。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的ABS树脂、纳米无机粒子复合微孔发泡材料的制备方法，其特征在于:将ABS、纳米无机粒子放入烘箱中80°C烘干8小时，然后将ABS和纳米无机粒子按质量比7:3混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机制得纳米无机粒子母粒；取POE-g-GMA和发泡剂按质量比9:1混合均匀放入同向双螺杆混炼挤出造粒机中，在100 130°C下挤出，制得发泡母粒；取么85、纳米无机粒子母粒、发泡母粒、发泡助剂按比例放入注塑机中注塑成不同纳 米无机粒子含量的哑铃形发泡样条。
全文摘要
本发明公开了一种ABS树脂、纳米无机粒子复合发泡材料，按重量计算，它包含ABS90～100份，纳米无机粒子0～10份，发泡剂10～20份，POE-g-GMA90～180份，发泡助剂5~10份。本发明在ABS中加入纳米无机粒子，在制备发泡材料时，纳米无机粒子能起到的作用体现在两方面，一方面起到了异相成核作用，另一方面纳米有机蒙脱土以插层和剥离形态均匀分散在ABS基体中，降低熔体黏度，使得纳米无机粒子/ABS树脂微孔发泡材料在较宽的工艺范围内都能达到很好的发泡效果，所制备的发泡材料泡孔平均直径小、泡孔尺寸分布均匀、泡孔密度大。
文档编号C08J3/22GK103087459SQ20131006824
公开日2013年5月8日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者张敬, 张纯, 龚维, 何力, 于杰, 王醴均, 秦舒浩 申请人:贵州省材料产业技术研究院