一种高韧高磁吸ABS合金及其制备方法和应用与流程

一种高韧高磁吸abs合金及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及工程塑料技术领域，更具体的，涉及一种高韧高磁吸abs合金及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来，仿金属塑料已被广泛应用在塑料制件的外观装饰上，一般在塑料树脂中加入少量的金属粉（如铝粉、铁粉）来改变塑料外观，使得制件成型金属效果。但是金属粉的添加会导致塑料的韧性大幅下降。对于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（abs树脂），一般使用丁二烯橡胶增韧改性，但仍无法有效弥补金属粉所造成的韧性下降，因此，abs树脂中金属粉的添加量受限。
3.目前在创新家电、玩具产品领域中，市场对高磁吸特性的改性abs制品有较大需求。磁吸材料一般是通过添加磁性材料或高含量金属铁来制备，但是由于abs制品加工过程常用的加工设备都有不少含铁制件，制备高磁吸abs制品难以使用磁性材料，而若是通过添加大量金属粉以获得磁吸性能的话，abs材料的韧性劣化严重。
4.因此，难以制得具有磁吸性能，且兼具优异韧性的高韧高磁吸abs材料。


技术实现要素：

5.本发明为克服上述现有技术所述的韧性和磁吸性难以兼具的缺陷，提供一种高韧高磁吸abs合金，采用氧化低密度聚乙烯蜡诱导包覆高含量金属铁粉填充至abs体系中，并引入聚酯树脂进一步改善材料韧性，可以获得兼具高韧性和高磁吸性能的abs合金。
6.本发明的另一目的在于提供上述高韧高磁吸abs合金的制备方法。
7.本发明的另一目的在于提供上述高韧高磁吸abs合金的应用。
8.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高韧高磁吸abs合金，包括如下重量份的组分：abs树脂 20~30份；聚酯树脂 20~30份；金属铁粉 40~60份；表面改性剂 2~8份；所述表面改性剂为氧化低密度聚乙烯蜡，氧化低密度聚乙烯蜡的酸值≥15 mg koh/g。
9.发明人研究发现，采用氧化低密度聚乙烯蜡诱导包覆高含量金属铁粉填充至abs体系中，并引入聚酯树脂进一步改善韧性，可以获得兼具高韧性和高磁吸性能的abs合金。
10.本技术的高韧高磁吸abs合金中含有较大量金属铁粉，为abs材料带来了优异的磁吸性能。氧化低密度聚乙烯蜡含有羧酸和酯基官能团，酸值高的氧化低密度聚乙烯蜡极性较高，可以在挤出过程中包覆于金属铁粉表面，使得金属铁粉在abs体系中分散性良好，从而不会造成abs的韧性明显劣化。
11.在本发明的abs合金体系中，聚酯树脂与abs树脂复合共混，形成的相态结构更有助于在高填充体系下改善材料的韧性。同时，在高填充体系下abs和聚酯加工温度相当，合金材料不会因较高加工温度影响abs成分降解。
12.优选地，所述氧化低密度聚乙烯蜡的酸值为17~60 mg koh/g。
13.氧化低密度聚乙烯蜡的酸值按照astm d1386-2015 标准方法进行检测。
14.优选地，所述氧化低密度聚乙烯蜡的粘度为150~300cps。
15.更优选地，所述氧化低密度聚乙烯蜡的粘度为150~200cps。
16.氧化低密度聚乙烯蜡的粘度按照astm d1986-2014标准方法进行检测。
17.在上述粘度范围内，氧化低密度聚乙烯蜡的流动性适宜，对于金属铁粉的包覆效果更优。
18.优选地，所述金属铁粉的平均粒径≤74μm。
19.更优选地，所述金属铁粉的平均粒径为38~50μm。
20.优选地，所述金属铁粉与表面改性剂的质量比为1∶（0.1~0.12）。
21.在上述质量比范围内，表面改性剂既能有效包覆金属铁粉、促进分散，又不会因表面改性剂含量过多而造成局部相态团聚，使材料出现分层现象，导致韧性下降。
22.优选地，所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯（pctg树脂）、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯（petg树脂）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（pbt树脂）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet树脂）的一种或者几种。
23.更优选地，所述聚酯树脂为pctg树脂与pbt树脂的混合物。
24.进一步优选地，所述聚酯树脂中pctg树脂与pbt树脂的质量比为1：（0.2~5）。
25.优选地，所述高韧高磁吸abs合金还包括抗氧剂0.1~2份，润滑剂0.1~2份。
26.可选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸脂类抗氧剂。
27.可选地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种。
28.本发明还保护上述高韧高磁吸abs合金的制备方法，包括如下步骤：将abs树脂、聚酯树脂、金属铁粉、表面改性剂、润滑剂（如有）和抗氧剂（如有）混合后，加至挤出机，经熔融共混，挤出造粒，得到所述高韧高磁吸abs合金。
29.优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机，螺筒一至二区温度为120~190℃，三至十区温度为200~240℃，螺杆转速为350~450rpm。
30.本发明还保护上述高韧高磁吸abs合金在制备家用电器、玩具中的应用。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明开发了一种高韧高磁吸abs合金。采用氧化低密度聚乙烯蜡诱导包覆高含量金属铁粉填充至abs体系中，并引入聚酯树脂，可以获得兼具高韧性和高磁吸性能的abs合金。
32.本技术的高韧高磁吸abs合金的悬臂梁缺口冲击强度≥14 kj/m2，能够吸附255g 以上重量的砝码。
具体实施方式
33.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
34.实施例及对比例中的原料均可通过市售得到；abs树脂，采购自奇美实业，abs pa-757；pctg树脂，采购自伊士曼，dn011；petg树脂，采购自伊士曼，gn071；pbt树脂，采购自江苏长春，1200-211m；金属铁粉-1，采购自金河，jhf-200，平均粒径为74μm；金属铁粉-2，采购自金河，jhf-300，平均粒径为48μm；金属铁粉-3，采购自金河，jhf-400，平均粒径为38μm ；氧化低密度聚乙烯蜡-1，采购自三井，4202e，酸值17 mg koh/g，粘度为300cps；氧化低密度聚乙烯蜡-2，采购自三井，1105a，酸值60mg koh/g，粘度为150cps；氧化低密度聚乙烯蜡-3，采购自瑞勒，rl-216a，酸值15 mg koh/g，粘度为200cps；氧化低密度聚乙烯蜡-4，采购自霍尼韦尔，ac629，酸值17 mg koh/g，粘度为200cps；氧化低密度聚乙烯蜡-5，采购自瑞勒，rl-9308，酸值10mg koh/g，粘度为160cps；抗氧剂，市售，受阻酚类抗氧剂；润滑剂，市售，季戊四醇硬脂酸酯；低密度聚乙烯蜡，采购自瑞勒rl-617a，未经氧化改性处理，粘度为200cps；氧化高密度聚乙烯蜡，采购自瑞勒rl-916a，17 mg koh/g；pvc树脂，采购自lg化学ls100e；pa树脂，采购自海阳化纤hy-2500a。
35.除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
36.实施例1~18实施例1~18分别提供一种abs合金，组分含量见表1，制备方法如下：按照表1将各组分混合后，加至双螺杆挤出机，螺筒一至二区温度为120~190℃，三至十区温度为200~240℃，螺杆转速为350~450rpm，经熔融共混，挤出造粒，得到abs合金。
37.表1 实施例1~18 abs合金的组分含量（重量份）
对比例1~10对比例1~10分别提供一种abs合金，组分含量见表2，制备方法如下：按照表2将各组分混合后，加至双螺杆挤出机，螺筒一至二区温度为120~190℃，三至十区温度为200~240℃，螺杆转速为350~450rpm，经熔融共混，挤出造粒，得到abs合金。
38.表2 对比例1~10的abs合金的组分含量（重量份）
性能测试对上述实施例及对比例制得的abs合金进行性能测试，具体方法如下：悬臂梁缺口冲击强度：按照iso 180-2019标准；磁吸性能：将abs合金注塑为3mm厚度的方板，采用18kg拉脱力的钕铁硼强磁吊环，添加不同重量砝码吸附方板，测试可吸附砝码的最大重量，重量越大说明磁吸性能越好。
39.实施例和对比例的测试结果见表3和表4。
40.表3 实施例的测试结果
根据表3的测试结果，本技术各实施例制得的abs合金均具有优异的磁吸性能，吸附砝码重量≥255g，同时保持了良好的韧性，悬臂梁缺口冲击强度≥14 kj/m2。
41.由实施例1~3，可以看出随着金属铁粉含量的增加，abs合金的韧性略微下降，磁吸性能越来越好，磁吸砝码重量更高。根据实施例2和实施例4~7的对比，可以看出，在金属铁粉在材料中的重量占比基本一致的情况下，随着表面改性剂的含量增多，金属铁粉的分散均匀度更高，abs合金的磁吸性能更优，但当表面改性剂为8份时，可能会造成局部相态团聚，导致abs合金的韧性略微下降。对于金属铁粉和表面改性剂，二者的质量比为1∶（0.1~0.12）时，可以兼具更优的韧性和磁吸性能。
42.根据实施例10~12与实施例2的测试结果，不同种聚酯树脂均可以与abs树脂有效协同，改善材料韧性，其中pctg树脂与pbt树脂复配时的效果更优。
43.根据实施例2和实施例14、15，金属铁粉的平均粒径更小时，在高填充量下对于abs合金材料的韧性劣化影响更小，且使得abs合金的磁吸性能更优。
44.根据实施例2和实施例16~18，氧化低密度聚乙烯蜡的酸值越高，对于金属铁粉的诱导包覆效果更优，有助于abs合金的韧性更好、磁吸性能更优；氧化低密度聚乙烯蜡在酸值接近的情况下（实施例2、18），粘度更低时，制得的abs合金的韧性更好、磁吸性能更优。综合考虑酸值和粘度的影响，优选氧化低密度聚乙烯蜡的酸值为17~60 mg koh/g，粘度为150~200cps。
45.表4 对比例的测试结果对比例1中，不含表面改性剂，可以看出，在金属铁粉以高填充量加至abs合金中时，会导致材料的韧性劣化严重，悬臂梁缺口冲击强度仅为6 kj/m2，由于金属铁粉分散不均，也影响了材料的磁吸性能。
46.对比例2中，金属铁粉含量过少，abs合金的磁吸性能不足，吸附的砝码重量过低；对比例3中，金属铁粉的含量过多，即使材料含有表面改性剂也难以使得过量的金属铁粉有
效分散，材料韧性较差。对比例4中，表面改性剂的含量过多，使得abs合金的韧性劣化。
47.对比例5中不含聚酯树脂，无法与abs树脂形成有助于韧性改善的相态结构。对比例6和7中分别将聚酯树脂替换为其他树脂（pvc树脂、pa树脂），也难以达到与聚酯树脂相当的促abs材料韧性改善的效果。
48.对比例8中，氧化低密度聚乙烯蜡替换为常规的、未经氧化改性处理的聚乙烯蜡，酸值一般为0，无法有效诱导包覆大量的金属铁粉改善材料韧性。对比例9中，氧化低密度聚乙烯蜡替换为氧化高密度聚乙烯蜡，即使酸值适宜，但氧化高密度聚乙烯蜡对金属铁粉的包覆效果较差，在本发明的高填充abs合金体系内不能有效改善金属铁粉的分散。对比例10中，氧化低密度聚乙烯蜡的酸值较低，对金属铁粉的诱导包覆效果有限，合金材料的韧性和磁吸性能较差。
49.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。