一种高性能玻纤增强abs组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于改性塑料领域，尤其是涉及一种高性能玻纤增强ABS组合物及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)树脂兼具有丙烯腈的刚性和耐热性，聚苯乙烯的光 泽性和加工性以及聚丁二烯的抗冲击性等特点，广泛应用于家用电器、办公设备、仪器仪 表、交通运输、建筑材料、日用器具及包装材料等领域。
[0003] 使用玻璃纤维增强ABS能进一步提高复合材料的力学性能，以及提高其耐热温度。 玻璃纤维增强ABS的力学性能很大程度上取决于ABS和玻璃纤维的黏结强度，由于树脂和玻 纤的界面粘接较差，不能充分发挥玻纤的增强作用，形成的复合材料强度，韧性，耐热性等 性能较差。
[0004] Klumperman等(W091/15543)曾以苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、ABS、AS和玻纤为 原料，共混制的ABS复合物。该复合物提高了维卡软化温度，但弯曲模量太低，只有5000MPa; 并且由于加入了大量的ABS和SMA，制造成本上升。有些研究者采用甲基丙烯酸-丁二烯-苯 乙烯共聚物(MBS)、ABS、SMA、AS和玻纤作为原料，共混制得ABS复合物，但其增加了玻纤浸渍 处理步骤，工艺复杂和成本进一步提供。
[0005] 因此，开发出一种力学性能优异的玻纤增强ABS复合材料显得尤为重要，具有巨大 的市场空间。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明旨在提出一种高性能玻纤增强ABS组合物及其制备方法，以解决 树脂和玻纤的界面粘接较差，不能充分发挥玻纤的增强作用，形成的复合材料强度，韧性， 耐热性等性能较差及工艺复杂、成本高等问题。
[0007]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0008] 一种高性能玻纤增强ABS组合物，按重量百分比计，包含以下组分:ABS树脂:62.4-84.4%，玻璃纤维：10-30%，相容剂：1-5%，偶联剂:0.1-1 %，助剂0.1-3%。
[0009] 进一步的，所述相容剂为马来酸酐接枝的ABS共混物，接枝率为1-12%，其熔指为 l-5g/10min(200°C，5kg)。酸酐基团具有极高的化学反应活性，可在挤出共混过程中与玻纤 的表面羟基反应，从而增强界面偶联作用。马来酸酐接枝ABS赋予了 ABS极性，只要添加少量 的马来酸酐接枝ABS就可以大幅度提高ABS与玻纤的结合力，使增强ABS的拉伸强度、弯曲强 度等明显提尚。
[0010]进一步的，所述ABS树脂为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，其中丁二烯的重 量百分比含量为10-55%，丙稀腈的重量百分比含量为15-32%，苯乙稀的重量百分比含量 为 30-70 %。
[0011]进一步的，所述ABS树脂的制备方法为本体法或乳液法。
[0012] 进一步的，所述玻璃纤维为长玻璃纤维或短切玻璃纤维的一种或几种的混合;优 选的，所述长玻璃纤维为无碱玻璃纤维，直径为1〇_16μπι;优选的，所述短切玻璃纤维的长度 为0.2-1〇111111，直径为8-2(^111。
[0013] 进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂，通式为YSiX3,式中，Υ为非水解基团，代表与 聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，优选的，Y为氧基、巯基、乙烯基、环氧基、酰 胺基或氨丙基;X代表能够水解的烷氧基，优选的，X为卤素、烷氧基或酰氧基。玻纤增强材料 因为是由玻璃纤维和合成树脂所构成的复合体，两种材质差异较大，彼此混合后存在相容 的问题，为了保证塑料的性能，必须改变玻璃纤维和树脂之间的界面状态，尽量提高其界面 的粘结力，而使用硅烷偶联剂，利用其具有既能与玻璃纤维表面的某些基团反应，又能与树 脂反应的特点，在玻璃纤维与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强 了玻璃纤维与树脂之间粘合强度，形成稳定的结构，使分散相和连续相均匀，即实现两者的 相容化。
[0014] 进一步的，所述的硅烷偶联剂为氨基型硅烷偶联剂，优选的，所述的氨基型硅烷偶 联剂含有的氨基数目为2个或2个以上。硅烷偶联剂其水解速度取于硅能团X，而与有机聚合 物的反应活性则取于碳官能团Y。在硅烷偶联剂的两类性能互异的基团中，X基的不同只能 影响水解速度，对复合材料的性能基本上无影响;而Y基团则直接决定硅烷偶联剂的应用效 果。只有当Y基团能和对应的基体树脂起反应时，才能提高粘接强度。一般要求Y基团能与树 脂相溶并能起偶联反应，所以，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重 要。另外，双氨基型或多氨基型的硅烷偶联剂，其催化活性更高，更加有利于提高复合材料 的力学性能。
[0015] 进一步的，所述助剂为热稳定剂、光稳定剂、加工助剂、色粉或颜料中的一种或几 种的混合;优选的，所述热稳定剂选自酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类中的一种以上;优选的， 所述光稳定剂为受阻胺类或紫外线吸收剂;优选的，所述加工助剂为低分子酯类硬脂酸、金 属皂(CABSt、Znst)、硬脂酸复合酯或酰胺类(芥酸酰胺）中的一种以上。
[0016] 本发明还提供一种高性能玻纤增强ABS复合材料的制备方法，其特征在于：
[0017] 包括如下步骤：
[0018] (1)按重量百分比称取ABS树脂、相容剂、偶联剂和助剂在高混机里混合l-3min;混 合均匀，得到预混料；
[0019] (2)将预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口中，从侧喂料口加入玻璃纤维，进行熔 融挤出，造粒干燥，即得。
[0020] 进一步的，所述熔融挤出的条件为：一区温度180-210°c，二区温度190-220°c，三 区温度190-230°C，四区温度190-240°C，五区温度190-240°C，六区温度190-240°C，七区温 度190-240°C，八区温度190-240°C，九区温度190-240°C，主机转速250-600转/分钟;双螺杆 挤出机的长径比为40:1。
[0021] 相对于现有技术，本发明所述的高性能玻纤增强ABS组合物及其制备方法具有以 下优势：
[0022] 1)本发明使用以马来酸酐接枝的ABS共混物为相容剂，可增强ABS与玻纤的界面偶 联作用，明显提高ABS组合物的机械强度;另外，通过添加硅烷偶联剂，利用其具有既能与玻 璃纤维表面的某些基团反应，又能与树脂反应的特点，在玻璃纤维与树脂基体之间形成一 个界面层，界面层能传递应力，从而增强了玻璃纤维与树脂之间粘合强度，形成稳定的结 构，使分散相和连续相均匀，即实现两者的相容化。
[0023] 2)本发明使用的硅烷偶联剂为氨基型硅烷偶联剂，尤其是使用含有2个氨基或多 个氨基的氨基型硅烷偶联剂，其活性更高，更加有效的增强了玻璃纤维和树脂之间的粘合 强度，从而使得复合材料的力学性能大幅提高。
【具体实施方式】
[0024] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。
[0025] 下面将结合实施例来详细说明本发明。
[0026] 以下实施例和对比例中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度180-210°C， 二区温度190-220°C，三区温度190-230°C，四区温度190-240°C，五区温度190-240°C，六区 温度190-240°C，七区温度190-240°C，八区温度190-240°C，九区温度190-240°C，主机转速 250-600转/分钟;双螺杆挤出机的长径比为40:1。
[0027] ABS树脂选自台湾台化的NF2200,长玻纤选自巨石集团的ER13-2000-988A，其纤维 直径为13μηι，线密度为2000tex;短玻纤选自Shenzhen Yata