[发明专利]一种SiO2/ABS复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法。

背景技术

ABS树脂含有丙烯腈、丁二烯和苯乙烯高分子链段，因此它具有刚性强、硬度大、良好的尺寸稳定性和加工流动性等优点。同时它也保存了良好的韧性，是一种性能优异的工程塑料。此外，ABS树脂还具有稳定性好、使用范围广泛以及性价比高等优点，被广泛用于汽车、电器、建材等诸多行业。

刚性粒子增强复合材料的概念最早是由Kurauchi等科学家在1984年提出的，他是用有机刚性粒子来增强塑料材料。由此开始，关于增强聚合物方法的研究得到了很大的发展。我国关于粒子/复合材料的研究是从1992年学者傅强提出的HDPE(高密度聚乙烯)/碳酸钙复合材料开始的，自此国内广大学者开始了广泛而深入的研究。虽然粒子增强复合材料可以提高材料诸多方面的性能，但是多数无机粒子与聚合物基体间的相容性都不好。因此必须对无机粒子进行修饰处理，选择适合的刚性粒子才能更好的实现对材料的改性。如何选用合适的粒子并对其进行修饰对聚合物的改性十分重要，这对发展我国聚合物复合材料有着重要的推进作用。

当前刚性微粒对ABS树脂的改性主要集中在有机硅改性ABS树脂、刚性粒子PMMA改性ABS树脂、中空玻璃微球改性ABS树脂和纳米级碳酸钙改性ABS树脂等方面的研究上，然而其在对ABS树脂的增强、增韧以及综合性能的改进上都有着不同程度的缺陷。

发明内容

本发明是要解决现有改性ABS树脂的方法对ABS树脂的增强、增韧以及综合性能的改进上效果不佳的技术问题，从而提供了一种SiO₂/ABS复合材料的制备方法。

本发明的一种SiO₂/ABS复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：

一、将L-精氨酸和去离子水加入烧瓶中，并装载聚四氟乙烯搅拌桨，然后将烧瓶放入温度为55～65℃的水浴中，再加入16～20mL的环己烷，控制搅拌速度为280～320rpm，然后加入20～24mL的已蒸馏的正硅酸四乙酯，搅拌18～24h，得到SiO₂种子液；其中，L-精氨酸与去离子水的质量体积比为(12～14)mg∶(9～11)mL；

二、将无水乙醇和质量浓度为25％～30％的氨水加入三口瓶中，并装载聚四氟乙烯搅拌桨，然后将三口瓶放入温度为20～30℃的水浴中，再加入0.5～0.7mL的步骤一得到的SiO₂种子液，在搅拌速度为180～220rpm下搅拌12～18min，用蠕动泵以0.2～0.5mL/min的速率加入混合液A和混合液B后，反应1～3h，得到SiO₂胶体微球溶胶液；其中，上述无水乙醇与氨水的体积比为(27～33)∶1；混合液A由正硅酸四乙酯与无水乙醇按体积比为(1～3)∶(3～5)组成；混合液B由去离子水、质量浓度为25％～30％的氨水和无水乙醇按体积比为(1～3)∶(2～4)∶(6～8)组成；

三、将步骤二得到的SiO₂胶体微球溶胶液超声分散后装入离心管中，在4500～5500r/min的条件下离心8～12min，得到沉积的SiO₂胶体微球；

四、重复步骤三1次，然后用去离子水离心洗涤3～5次，再用无水乙醇离心洗涤4～6次，至离心管底部的胶体纳米粒子呈现明显的彩虹色，然后洗涤、干燥，得到干燥的SiO₂胶体微球；

五、将步骤四得到的干燥的SiO₂胶体微球与ABS树脂按质量分数为1％～5％的比例混合，然后在双螺杆挤出机中进行熔融共混，经过冷水冷却后，经冷切机造粒，在55～65℃下干燥20～24h，得到共混物；

六、将步骤五得到的共混物料放入液压注塑机中，注塑成哑铃型，即制得SiO₂/ABS复合材料。

本发明包括以下有益效果：

本发明以粒径均一的刚性SiO₂微球进行ABS树脂的改性，其在ABS树脂中的分散效果好，不易造成应力集中，且不会引起裂纹的扩张，明显的增强复合材料的力学性能；且具有小尺寸效应和宏观量子隧道效应，可以深入到高分子链的不饱和键中，并与不饱和键的电子云作用，能够达到提高产品的抗老化性和增强化学稳定性等效果；对于材料的抗磨性有着很好的促进作用，既能达到增强的目的，同时又能起到增韧的作用；SiO₂微球复合材料失重速率大，其热稳定性能好。

附图说明

图1为ABS树脂的断面扫描电镜图；