一種低氣味、抗靜電的高性能玻纖增強(qiáng)as組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及改性塑料領(lǐng)域，具體涉及一種低氣味、抗靜電的高性能玻纖增強(qiáng)AS組 合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 丙烯腈-苯乙烯(AS)樹脂是由苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)兩種單體為原料共聚合制 得的一種熱塑性塑料。AS樹脂具有優(yōu)良的性能，有極好的尺寸穩(wěn)定性、電性能、耐磨性、抗化 學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好，是一種重要的工程塑料。
[0003] 玻璃纖維增強(qiáng)AS因其具有良好的加工性能、尺寸穩(wěn)定性和拉伸強(qiáng)度在家用電器領(lǐng) 域具有良好的應(yīng)用價(jià)值，如空調(diào)中的軸流、貫流和離心風(fēng)扇葉等。玻纖增強(qiáng)AS制件的性能直 接影響到空調(diào)器的質(zhì)量，與大家的日常生活息息相關(guān)。
[0004] 但是由于玻纖增強(qiáng)AS復(fù)合材料氣味很大，限制了其在汽車，家電等領(lǐng)域的應(yīng)用；因 此，開發(fā)出一種低氣味玻纖增強(qiáng)AS復(fù)合材料，具有極大的市場。
[0005] 玻纖增強(qiáng)AS復(fù)合材料氣味大的原因是多方面的，首先，AS樹脂在制造過程中，存在 較多的小分子雜質(zhì)，氣味較難聞，總碳散發(fā)也較高；而且，在玻璃纖維增強(qiáng)AS復(fù)合材料的制 備過程中，往往會添加各種添相容劑，這些相容劑往往會不同程度地散發(fā)出難聞的氣味。因 此，為了能夠使玻璃纖維增強(qiáng)AS復(fù)合材料得到更廣泛的應(yīng)用，就必須找到制備低氣味玻璃 纖維增強(qiáng)AS復(fù)合材料的方法。
[0006] 減少氣味的基本方法包括化學(xué)反應(yīng)和物理吸附兩種。化學(xué)反應(yīng)方法是指一些能與 有氣味小分子物質(zhì)反應(yīng)的添加劑，這些添加劑和小分子反應(yīng)，產(chǎn)生分子鏈大、在一般環(huán)境中 不能揮發(fā)出來的另一種化合物，從而消除氣味，例如蓖麻油酸鋅是通過螯合醛酮分子來降 低氣味的。而對于物理吸附來說，理論上講，大量的空洞可以對任何產(chǎn)生氣味或其他揮發(fā)份 的小分子進(jìn)行吸附，因此可能對產(chǎn)生氣味問題的各個方面都有效果。目前常用的物理吸附 劑包括活性炭、硅膠、凹凸棒、粘土礦物體系、分子篩、沸石、硅灰石、膨潤土等。
[0007] 專利200510026760.0提到氣味為樹脂原材料、穩(wěn)定劑、礦物填料以及加工裂解產(chǎn) 生的，氣味解決方法:納米氧化鋅和納米二氧化鈦。Eichenauer等在USP6297307中介紹了一 種氣味改進(jìn)的ABS合金模塑物，通過添加一種氧化鋅、氧化鎂及至少一種環(huán)氧化合物的混合 物，這種方法改善了氣味。但是這些添加物對AS復(fù)合材料的力學(xué)性能尤其是沖擊有很大的 影響
[0008] 家用電器領(lǐng)域?qū)Σ＠w增強(qiáng)AS復(fù)合材料的性能要求一般為:拉伸強(qiáng)度>100MPa，彎曲 模量>6500MPa，熱變形溫度>100°C，玻纖重量含量19 - 22 %，缺口沖擊強(qiáng)度>6.0kJ/m2。
[0009] 玻璃纖維增強(qiáng)AS的力學(xué)性能很大程度上取決于AS和玻璃纖維的黏結(jié)強(qiáng)度，由于樹 脂和玻纖的界面粘接較差，不能充分發(fā)揮玻纖的增強(qiáng)作用，形成的復(fù)合材料強(qiáng)度，韌性，耐 熱性等性能較差。
[0010] 另外，由于AS材料為電的不良導(dǎo)體，在加工和使用過程中容易積累靜電荷，當(dāng)靜電 電荷積累到一定程度，靜電會造成材料吸附灰塵，以及造成材料破壞，還可能產(chǎn)生靜電火花 放電，引起化工產(chǎn)品庫等爆炸起火，造成重大人身事故。
[0011]因此，開發(fā)出一種低氣味、力學(xué)性能優(yōu)異、并且具有抗靜電效果的玻纖增強(qiáng)AS復(fù)合 材料顯得尤為重要，具有巨大的市場空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的首要目的在于提供一種具有低氣味、抗 靜電的高性能玻纖增強(qiáng)AS組合物。
[0013] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述低氣味、抗靜電的高性能玻纖增強(qiáng)AS組合物 的制備方法。
[0014] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0015] -種低氣味、抗靜電的高性能玻纖增強(qiáng)AS組合物，按重量百分比計(jì)，包含以下組 分：
[0018] 上述各組分之和為100%;
[0019] 所述抗靜電劑為永久型抗靜電劑，包含分子蒸餾單硬脂酸甘油酯成分，具體為硬 化的棕櫚油甘油酯；
[0020] 其中，所述水母粒按重量百分比計(jì)，包括以下組分：
[0021] 聚丙烯 1%-49%;
[0022] 水 50%-98%;
[0023] 礦物填料 0.1-5%;
[0024] 上述各組分之和為100%。
[0025] 本發(fā)明所述的水母粒，是由聚丙烯，礦物填料和水組成的復(fù)合物，該復(fù)合物含水量 2 50%，優(yōu)選60-90% ;所述聚丙烯為高熔體強(qiáng)度聚丙烯，其熔體強(qiáng)度2 5cN;其中，熔體強(qiáng)度 測試條件為:在190°C的實(shí)驗(yàn)溫度下，使用長徑比為10:1的毛細(xì)管口模，口模到滾輪的距離 為24cm，柱塞下降速度為0.10mm/s，牽引滾輪的加速度為5mm/s 2。
[0026] 所述水母粒的制備方法，包括如下步驟：
[0027] (1)將聚丙烯與礦物填料按配比進(jìn)行充分的混合，在擠出機(jī)中擠出條狀聚丙烯，再 將其切碎成聚丙烯預(yù)發(fā)泡顆粒；
[0028] (2)以水為發(fā)泡劑，將聚丙烯預(yù)發(fā)泡顆粒進(jìn)行發(fā)泡，制備得到高熔體強(qiáng)度的發(fā)泡聚 丙烯；
[0029] (3)將高熔體強(qiáng)度的發(fā)泡聚丙烯和水在高速混合器中混5-10min，制備得到不同含 水量的水母粒，放出待用。
[0030] 本發(fā)明的水母粒加入量優(yōu)選1-5%，加入過多的水母粒，水母粒會在螺桿中沸騰， 從而不利于生產(chǎn)。
[0031]所述AS樹脂為丙烯腈、苯乙烯的共聚物。
[0032] 所述玻璃纖維為長玻璃纖維或短切玻璃纖維的一種或幾種的混合。
[0033] 優(yōu)選的，所述長玻璃纖維為無堿玻璃纖維，直徑為10-16μπι;所述短切玻璃纖維的 長度為〇.2-10臟，直徑為8-2(^1]1。
[0034]所述相容劑為丙烯酸酯類聚合物或共聚物;其聚合單體為丙烯酸，丙烯酸甲酯，丙 烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸-2-乙基己酯中的一種或幾種。
[0035]玻纖增強(qiáng)材料因?yàn)槭怯刹ＡЮw維和合成樹脂所構(gòu)成的復(fù)合體，兩種材質(zhì)差異較 大，彼此混合后存在相容的問題，利用丙烯酸酯類聚合物或共聚物具有高極性的特點(diǎn)，配方 中添加丙烯酸酯類聚合物或共聚物可以改變玻璃纖維和樹脂之間的界面狀態(tài)，提高其界面 的粘結(jié)力，從而提高復(fù)合材料的性能。
[0036]所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑。
[0037] 本發(fā)明復(fù)合材料還包括0.1-3% (重量百分比）的助劑，所述助劑為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn) 定劑、加工助劑、色粉或顏料中的一種或幾種的混合。由于本發(fā)明為汽車內(nèi)飾用AS復(fù)合材 料，可根據(jù)不同汽車內(nèi)飾的結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求等對上述助劑進(jìn)行單獨(dú)使用，或者復(fù)合使用。熱 穩(wěn)定劑可以提高材料在加工和使用過程中的耐熱老化性能，通?？蛇x自酚類、亞磷酸酯類、 硫代酯類中的一種以上。光穩(wěn)定劑可以提高材料在使用過程中的耐光老化性能，可為受阻 胺類或紫外線吸收劑。加工助劑為低分子酯類硬脂酸、金屬皂(Cast、Znst)、硬脂酸復(fù)合酯 或酰胺類(芥酸酰胺）中的一種以上。
[0038] 本發(fā)明所述的低氣味、抗靜電的高性能玻纖增強(qiáng)AS組合物的制備方法，包括以下 步驟：
[0039] (1)按重量百分比稱取AS樹脂、相容劑、水母粒、偶聯(lián)劑、抗靜電劑和助劑在高混機(jī) 里混合1 - 3min;混合均勻，得到預(yù)混料；
[0040] (2)將預(yù)混料置于雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口中，從側(cè)喂料口加入玻璃纖維，進(jìn)行熔 融擠出，造粒干燥，即得。
[0041] 所述熔融擠出的條件為:一區(qū)溫度180-210°c，二區(qū)溫度190-220°c，三區(qū)溫度190-230°C，四區(qū)溫度190-240°C，五區(qū)溫度190-240°C，六區(qū)溫度190-240°C，七區(qū)溫度190-240 °C，八區(qū)溫度190-240°C，九區(qū)溫度190-240°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速250-600轉(zhuǎn)/分鐘；雙螺桿擠出機(jī)的 長徑比為40:1。
[0042] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
[0043] 1)本發(fā)明使用的水母粒簡單易得，制備工藝簡單，成本低，能有效去除氣味的同 時，而又不影響組合物的機(jī)械性能；
[0044] 2)本發(fā)明通過添加抗靜電劑，可以使AS組合物的表面電阻率從1016Ω降低到1〇 9 Ω，抗靜電效果良好。
[0045] 3)本發(fā)明使用丙烯酸酯類聚合物或共聚物作為相容劑，利用丙烯酸酯類聚合物或 共聚物具有高極性的特點(diǎn)，可以有效改變玻璃纖維和樹脂之間的界面狀態(tài)，提高其界面的 粘結(jié)力，從而提高復(fù)合材料的性能。
[0046] 另外，通過添加鈦酸酯偶聯(lián)劑，利用其具有既能與玻璃纖維表面的某些基團(tuán)反應(yīng)， 又能與樹脂反應(yīng)的特點(diǎn)，在玻璃纖維與樹脂基體之間形成一個界面層，界面層能傳遞應(yīng)力， 從而增強(qiáng)了玻璃纖維與樹脂之間粘合強(qiáng)度，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，使分散相和連續(xù)相均勻，即實(shí) 現(xiàn)兩者的相容化。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方 式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受下述實(shí)施例的限制。
[0048] 以下實(shí)施例和對比例中，擠出機(jī)熔融擠出的加工條件如下：一區(qū)溫度180- 210°C， 二區(qū)溫度190-220°C，三區(qū)溫度190-230°C，四區(qū)溫度190-240°C，五區(qū)溫度190-240°C，六區(qū) 溫度190-240°C，七區(qū)溫度190-240°C，八區(qū)溫度190-240°C，九區(qū)溫度190-240°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速 250-600轉(zhuǎn)/分鐘;雙螺桿擠出機(jī)的長徑比為40:1。
[0049] AS樹脂選自臺灣臺化的NF2200,長玻纖選自巨石集團(tuán)的ER13-2000-988A，其纖維 直徑為13μηι，線密度為2000tex;短玻纖選自Shenzhen Yataida公司的ECS-13-4.5系列，其 玻璃纖維的長度為4.5mm，直徑為13μπι。
[0050] 水母粒的制備：
[0051] 將不同熔體強(qiáng)度的高熔體強(qiáng)度聚丙烯與礦物填料按表1所示配比進(jìn)行充分的混 合，在擠出機(jī)中擠出條狀聚丙烯，再將其切碎成聚丙烯預(yù)發(fā)泡顆粒；以水為發(fā)泡劑，將聚丙 烯預(yù)發(fā)泡顆粒進(jìn)行發(fā)泡，制備得到高熔體強(qiáng)度的發(fā)泡聚丙烯;將高熔體強(qiáng)度的發(fā)泡聚丙烯 和水在高速混合器中混5-10min，制備得到如表1所示含水量的水母粒，放出待用。
[0052]表1水母粒的各組分含量