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CN108084623A - 一种低浮纤玻纤增强as组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种低浮纤玻纤增强as组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低浮纤玻纤增强AS组合物及其制备方法和应用，所述玻纤增强AS组合物按质量百分比，包含如下组分：丙烯腈‑苯乙烯树脂57.4～88.4%；玻璃纤维10～30%；界面改性剂1～10%；植物油0.1～0.5%；助剂0.1～3%；其中，所述界面改性剂为MABS、ASA或EMMA中的一种或几种。本发明通过界面改性剂、植物油、玻璃纤维和AS树脂以及其它成分的配合，制备得到的玻纤增强AS组合物具有良好的加工性能、尺寸稳定性和力学性能；并且以该AS组合物为原料制备得到的产品的浮纤现象得到显著的改善，可以广泛应用于家用电器领域。

Description

一种低浮纤玻纤增强AS组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及改性塑料领域，具体地，涉及一种低浮纤玻纤增强AS组合物及其制备方法和应用。
背景技术
丙烯腈-苯乙烯(AS)树脂是由苯乙烯(ST)和丙烯腈(AN)两种单体为原料共聚合制得的一种热塑性塑料。AS树脂具有优良的性能，有极好的尺寸稳定性、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，并且成型加工和机械加工性能较好，是一种重要的工程塑料。AS树脂中加入玻璃纤维可增强AS树脂的强度和抗热变形能力，还可减小AS树脂的热膨胀系数。
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，共混制得ABS复合物。该复合物提高了AS树脂的维卡软化温度，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。中国专利CN1362443A和CN1352212A中，采用了甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、AS、SMA、ABS和玻纤作为原料，共混制得AS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高。另外，中国专利CN201110138482以AS、玻纤和偶联剂为原料，通过调节螺杆组合，制备出了密度较为均匀的增强AS复合材料，但其制备的复合材料拉伸强度在100～110MPa，冲击强度在5.5～6.5 kJ/m2，力学性能较低。玻璃纤维增强AS的力学性能很大程度上取决于AS和玻璃纤维的粘接强度，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、韧性以及耐热性等性能较差。因此，增强玻璃纤维和AS树脂之间的粘接强度成为改善AS树脂力学性能的首要问题。另外、玻纤增强的复合材料易于在产品表面出现浮纤问题，影响制品外观。复合材料的表面浮纤虽然可采用处理液对其进行处理，但是处理过程繁琐，处理液成分复杂，工艺控制要求高。
因此，开发出一种力学性能好、低浮纤、制备方法简单、成本低的玻纤增强AS复合材料显得尤为重要，具有巨大的市场空间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低浮纤玻纤增强AS组合物，本发明通过界面改性剂、植物油、玻璃纤维和AS树脂以及其它成分的配合，制备得到的玻纤增强AS组合物具有良好的加工性能、尺寸稳定性和力学性能，并且以该AS组合物为原料制备得到的产品的浮纤现象得到显著的改善，可以广泛应用于家用电器领域。
本发明的另一目的在于提供上述玻纤增强AS组合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述玻纤增强AS组合物在家用电器领域中的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低浮纤玻纤增强AS组合物，所述玻纤增强AS组合物按质量百分比，包含如下组分：
丙烯腈-苯乙烯树脂 57.4～88.4%；
玻璃纤维 10～30%；
界面改性剂 1～10%；
植物油 0.1～0.5%；
助剂 0.1～3%；
其中，所述界面改性剂为MABS(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、ASA(苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯三元聚合物)或EMMA(乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚物)中的一种或几种。
玻纤增强材料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。浮纤现象是玻纤外露造成的，玻纤在塑料熔体充模流动过程中、玻纤相对于塑料的流动性要差很多，而塑料在模具中的流动是从夹层中间往前流，两边往外翻动的方式流动的，所以流动性最好的肯定是跑到最前面，而流动性不好的就会停留在模具表面。导致玻纤浮露于外表，待冷凝成型后便在塑件表面形成放射状的白色痕迹，当塑件为黑色时会因色泽的差异加大而更加明显。浮纤现象以及因界面相容性差造成的力学性能差的问题普遍存在于现有的AS组合物中。
本发明通过在配方中添加特定的界面改性剂MABS、ASA或EMMA和植物油，不仅改变了玻璃纤维和树脂之间的界面状态，提高了两者的界面粘结力，进而提高复合材料的力学性能；还使得玻璃纤维在树脂中得到很好地包覆，在加工过程中玻纤与树脂同步流动，不易扯开，从而显著减少了玻璃纤维的外露，改善了组合物的浮纤现象。
优选地，所述界面改性剂在220℃/10.0kg条件下的熔体流动速率为20～50g/10min。
优选地，所述植物油为大豆油、花生油、亚麻油、橄榄油、菜籽油或芝麻油中的一种或几种。
优选地，所述玻璃纤维为长玻璃纤维和/或短切玻璃纤维。
优选地，所述长玻璃纤维为无碱玻璃纤维，直径为10～16μm；所述短切玻璃纤维的长度为0.2～10mm，直径为8～20μm。
优选地，所述助剂为热稳定剂、光稳定剂、加工助剂、色粉中的一种或几种。热稳定剂可以提高材料在加工和使用过程中的耐热老化性能，通常可选自酚类、亚磷酸酯类或硫代酯类中的一种或几种。光稳定剂可以提高材料在使用过程中的耐光老化性能，可为受阻胺类或紫外线吸收剂。加工助剂可以为低分子酯类硬脂酸、金属皂（CaSt、ZnSt）、硬脂酸复合酯或酰胺类（如：芥酸酰胺）中的一种或几种。
本发明提供的玻纤增强AS组合物可以广泛应用于家用电器领域，如空调中的轴流、贯流和离心风扇叶等，可根据不同制件的结构、技术要求等对上述助剂进行单独使用，或者复合使用。
本发明同时保护上述玻纤增强AS组合物的制备方法，所述方法如下：
S1：按上述质量百分比称取丙烯腈-苯乙烯树脂、界面改性剂、植物油和助剂置于高混机里混合均匀，得预混料；
S2：将所述预混料置于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、造粒干燥即得所述玻纤增强AS组合物。
优选地，所述熔融挤出的条件为：一区温度180～210℃，二区温度190～220℃，三区温度190～230℃，四区温度190～240℃，五区温度190～240℃，六区温度190～240℃，七区温度190～240℃，八区温度190～240℃，九区温度190～240℃，主机转速250～600转/分钟；双螺杆挤出机的长径比为40:1。
本发明通过调整螺杆组合加强了玻纤的分散，并控制了玻纤保留长度的大小。
优选地，所述螺杆挤出机为双螺杆挤出机。
上述玻纤增强AS组合物在家用电器领域中的应用也在本发明的保护范围之内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过在配方中添加特定的界面改性剂MABS、ASA或EMMA和植物油，不仅改变了玻璃纤维和树脂之间的界面状态，提高了两者的界面粘结力；还使得玻璃纤维在树脂中得到很好地包覆，在加工过程中玻纤与树脂同步流动，不易扯开，从而显著减少了玻璃纤维的外露。本发明通过界面改性剂、植物油、玻璃纤维和AS树脂以及其它成分的配合，制备得到的玻纤增强AS组合物具有良好的加工性能、尺寸稳定性和力学性能，并且以该AS组合物为原料制备得到的产品的浮纤现象得到显著的改善，可以广泛应用于家用电器领域如空调中的轴流、贯流和离心风扇叶等，具有较好的推广应用价值。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。 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。
除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
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℃，二区温度190～220℃，三区温度190～230℃，四区温度190～240℃，五区温度190～240℃，六区温度190～240℃，七区温度190～240℃，八区温度190～240℃，九区温度190～240℃，主机转速250～600转/分钟；双螺杆挤出机的长径比为40:1。
AS树脂选自中国台湾台化的NF2200，长玻纤选自巨石集团的ER13-2000-988A，其纤维直径为13μm，线密度为2000tex；短玻纤选自Shenzhen Yataida公司的ECS-13-4.5系列，其玻璃纤维的长度为4.5mm，直径为13μm；界面改性剂选自中国台湾奇美的ASA PW-957，熔体流动速率为28g/10min（220℃/10kg）；MABS选自中国台湾奇美的PA-758，熔体流动速率为30g/10min（220℃/10kg）；EMMA选自日本住友WH401，熔体流动速率20g/10min(190℃/2.16 kg)。
实施例1～4和对比例1～4
一种玻纤增强AS组合物，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：
（1）按重量百分比称取AS树脂、界面改性剂、植物油和助剂在高混机里混合1～3min；混合均匀，得到预混料；
（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。
采用ISO标准测试上述各实施例和对比例制备得到的玻纤增强AS组合物的性能，测试方法如下，测试结果见下表2。
（1）拉伸强度、断裂伸长率：按ISO527测试；速度为10mm/min；
（2）悬臂梁缺口冲击强度：按ISO180测试；
（3）弯曲强度、弯曲模量：按ISO178测试，速度为2mm/min；
（4）密度：按ISO1183测试；
（5）表面浮纤情况：采用目视法进行测试。
表1 实施例和对比例提供的玻纤增强AS组合物的原料配方（按质量百分比）
表2 实施例和对比例提供的玻纤增强AS组合物的性能测试
由上表2的实验数据可以看出：本发明提供的复合材料具有良外观、低浮纤的效果，同时还具有较好的力学性能。与各对比例相比，本发明提供的AS组合物的拉伸强度比市面上的材料从87.4～125.8MPa提升到了135.4～164.7MPa，弯曲强度从88.1～121.5Mpa提升到133.3～190.5Mpa，冲击强度从3.4～5.8 KJ/m2提升到了7.3～10.6 KJ/m2。
本发明生产的增强AS组合物具有良好的加工性能、尺寸稳定性和力学性能，并且以该AS组合物为原料制备得到的产品的浮纤现象得到显著的改善，可以广泛应用于家用电器领域如空调中的轴流、贯流和离心风扇叶等。

Claims (10)

1.一种低浮纤玻纤增强AS组合物，其特征在于，所述玻纤增强AS组合物按质量百分比，包含如下组分：
丙烯腈-苯乙烯树脂 57.4～88.4%；
玻璃纤维 10～30%；
界面改性剂 1～10%；
植物油 0.1～0.5%；
助剂 0.1～3%；
其中，所述界面改性剂为MABS、ASA或EMMA中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述玻纤增强AS组合物，其特征在于，所述界面改性剂在220℃/10.0kg条件下的熔体流动速率为20～50g/10min。
3.根据权利要求1所述玻纤增强AS组合物，其特征在于，所述植物油为大豆油、花生油、亚麻油、橄榄油、菜籽油或芝麻油中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述玻纤增强AS组合物，其特征在于，所述玻璃纤维为长玻璃纤维和/或短切玻璃纤维。
5.根据权利要求4所述玻纤增强AS组合物，其特征在于，所述长玻璃纤维为无碱玻璃纤维，直径为10～16μm；所述短切玻璃纤维的长度为0.2～10mm，直径为8～20μm。
6.根据权利要求1所述玻纤增强AS组合物，其特征在于，所述助剂为热稳定剂、光稳定剂、加工助剂、色粉中的一种或几种。
7.权利要求1～6任一所述玻纤增强AS组合物的制备方法，其特征在于，所述方法如下：
S1：按上述质量百分比称取丙烯腈-苯乙烯树脂、界面改性剂、植物油和助剂置于高混机里混合均匀，得预混料；
S2：将所述预混料置于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、造粒干燥即得所述玻纤增强AS组合物。
8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的条件为：一区温度180～210℃，二区温度190～220℃，三区温度190～230℃，四区温度190～240℃，五区温度190～240℃，六区温度190～240℃，七区温度190～240℃，八区温度190～240℃，九区温度190～240℃，主机转速250～600转/分钟；双螺杆挤出机的长径比为40:1。
9.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述螺杆挤出机为双螺杆挤出机。
10.权利要求1～6任一所述玻纤增强AS组合物在家用电器领域中的应用。
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