[发明专利]一种高强度高韧性聚丙烯腈纤维增强ABS复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度高韧性聚丙烯腈纤维增强ABS复合材料及其制备方法，包括以下按重量份数计的原料：基体树脂35～95份，聚丙烯腈纤维5～60份，聚苯乙烯树脂0～15份，稳定剂0～3份。本发明的优点是：1，纤维无需特殊前处理，树脂配方中不需要添加相容剂；2，聚丙烯腈纤维增强ABS材料密度低，且同时具有较高的耐高温变形及耐低温冲击性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及纤维增强ABS材料及其制备方法。

背景技术

ABS树脂是一类通用合成树脂，由丙烯腈、丁二烯及苯乙烯三种组分聚合而成，其抗冲击性能优异，且容易涂装，加工简便、尺寸稳定性好，被广泛应用于汽车、家电、电子电器等工业及民用领域。然而ABS存在一些缺陷，例如耐候性不佳，热稳定性差，耐高温性差，在-20℃时其抗冲击能力较常温时明显变差。ABS材料中的聚丙烯腈相主要起到增加刚性及提高热变形能力的作用，聚丁二烯相主要发挥耐冲击性能的作用。聚丙烯腈与聚丁二烯相是一对矛盾体，存在此消彼涨的关系。因此通过常规改性手段，难以同时获得耐高温变形和耐低温冲击能力的ABS材料。

纤维材料沿纤维延伸方向具有极高的拉伸强度，通常玻璃纤维、碳纤维等纤维的加入可以大幅提高热塑性树脂的强度及耐热变形能力。一般纤维增强材料需要对纤维进行特殊的预处理或者添加相容剂来增加纤维与树脂间的结合力，例如碳纤维需要预先在碳纤维和玻璃纤维表面进行特殊的上浆操作，并在树脂中添加相容剂。

上述处理方法能大幅提高纤维及树脂两相之间的相互作用力，进而提升纤维增强材料的整体性能。但是无机纤维的加入通常会增加材料密度，在一些需要轻量化材料的领域，较高的密度会降低材料的竞争优势，特殊的预处理及相容剂的加入会提高加工难度或增加材料成本，因此现有的纤维增强ABS材料很难获得高强高韧的同时，具备低密度，制备工艺简便的要求。

发明内容

本发明的目的是克服ABS材料无法同时满足耐高温变形和耐低温冲击能力的问题，提供一种低密度、制备工艺简便且具有耐高温变形及耐低温冲击性能的ABS材料。

本发明所要解决的技术问题是：针对上述技术缺点，提出一种高强度高韧性聚丙烯腈纤维增强ABS复合材料及其制备方法，可以摒弃纤维预处理工序，大幅提高材料热变形温度，并获得良好的耐低温冲击性能，同时满足低密度的要求。

本发明的目的是通过如下技术方案实现：

一种高强度高韧性聚丙烯腈纤维增强ABS复合材料，包括以下按重量份数计的原料：

其中，

所述的基体树脂的为ABS树脂，或ABS与聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯等热塑性树脂合金。

所述的所述聚丙烯腈纤维，直径为5-200μm。

所述的聚苯乙烯树脂的熔融指数为3～100g/10min。

所述稳定剂选自受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯或硫醚类抗氧剂中的一种或几种，包括抗氧剂1010，抗氧剂168，抗氧剂3114，抗氧剂619或抗氧剂DSTP中的一种或几种。

上述高强度高韧性聚丙烯腈纤维增强ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将基体树脂、聚苯乙烯树脂、稳定剂加入到高速混合机中充分混匀；

(2)将步骤(1)得到的混合物加入到双螺杆挤出机内熔融混炼；

(3)将混合熔体挤出到特殊的浸渍模腔中，继而将聚丙烯腈纤维通过浸渍模头，冷却、切粒，得到高强度高韧性聚丙烯腈纤维增强ABS复合材料

双螺杆挤出机温度分别是：100℃，180℃，210℃，220℃，230℃，240℃，250℃。主机转速为350rpm。