[发明专利]一种利用气凝胶微粉增韧ABS的方法及增韧ABS塑料

说明书

本发明属于工程塑料技术领域，具体提供一种利用气凝胶微粉增韧ABS的方法及增韧ABS塑料。所述增韧ABS塑料是利用微米级的二氧化硅气凝胶颗粒增韧ABS，二氧化硅气凝胶颗粒属于微米级别，易于分散，而且具有丰富的纳米孔，通过将ABS高胶粉溶解为液状浸润纳米孔，使贯通的纳米孔内吸附ABS高胶粉得到改性二氧化硅气凝胶，改性二氧化硅气凝胶与ABS在螺杆挤出机中进一步熔融挤出，贯通纳米孔与ABS网络互穿，纳米孔比表面积大，与ABS的相界面面积增大，材料在受到冲击时，会产生更多的微裂纹和塑性变形，从而吸收更多的冲击能，增韧效果提高。本发明制备方法简单易控，适合批量化生产。

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，具体涉及一种利用气凝胶微粉增韧ABS的方法及增韧ABS塑料。

背景技术

受高分子材料制品性能的不断提升，工程塑料的应用范围越来越广。目前工程塑料的应用已涉及家电、电气、汽车、飞机、机械等工业化制造领域，随之对工程塑料的性能要求也越来越高。如材料的拉伸强度、刚性、韧性、弯曲模量、耐高温性、耐腐蚀性、耐磨损性等要求越来越苛刻。

ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)是一种广泛应用的工程塑料，兼具了韧性、硬度和刚性。目前，ABS在家用电器电视机、洗衣机、电冰箱、空调、吸尘器、电扇、打印机等外壳及部件中已成熟的应用。通过对ABS进一步的增强和增韧，可以满足在各种工业制品的应用，汽车保险杠、泵叶轮、轴承都开始使用ABS。

在ABS改性处理时，很难使刚性和韧性同时提升。一般来说，刚性的无机粒子加入ABS会提高刚性和尺寸稳定性，但极易导致ABS的韧性下降，制品发脆。使用弹性体等增韧剂可以增加ABS的韧性和抗冲击性，但制品的刚度、强度会发生下降。

目前，在改性时为了同时兼顾提升ABS的刚度和韧性，采用成熟的技术是利用玻璃纤维改性。玻璃纤维改性ABS，具有无机材料的刚性，同时纤维可以大幅提升材料的弯曲模量和抗冲击性能。然而，玻璃纤维改性ABS时会因螺杆挤出反复加工的剪切会导致玻璃纤维被不断剪短，致使纤维的抗冲击效果损失。同时，针对目前ABS向免喷涂塑料发展，玻璃纤维增韧的ABS难以着色；另外，将ABS制备成3D打印耗材，可广泛应用于快速打印工业配件，已成为高分子3D打印的主流材料，而玻璃纤维增韧的ABS难以适应3D打印紧密的控制，打印耗材丝粗糙。

为了ABS在更广范围的应用，探寻新的、更高效、更合适的增韧技术极为迫切。纳米无机粒子是一种粒度在纳米级别的材料，由于具有较高的比表面积，如果将纳米粒子均匀分散在ABS中，在受到外力冲击时，会使ABS制品产生微裂纹和微塑性形变，从而吸收和分散冲击力，使制品保持良好的抗冲击韧性。

纳米无机粒子如纳米碳酸钙、纳米硫酸钡、纳米二氧化硅等材料是目前常用的增韧剂，但由于以纳米级颗粒存在，其团聚力极强，因此需要偶联剂、界面改性剂、分散剂等进行处理，以此来提高纳米无机粒子在ABS中的分散和相容。

中国发明专利公开号CN102464839B公开的技术方案一种塑料用复合增韧改性剂及其制备方法，采用纳米碳酸钙和包覆在纳米碳酸钙外的聚丙烯酸酯弹性体作为增韧材料，这样利于纳米碳酸钙在基体中均匀分散，并可高纳米碳酸钙与基体的相容性。

中国发明专利公开号CN103897434B公开了一种塑料母粒用纳米碳酸钙的制备方法，采用控制纳米CaCO₃的晶型、粒子尺寸，同时采用湿法活化避免了干法活化改性造成纳米CaCO₃粒子团聚及二次表面包覆，一次常规包覆提高纳米CaCO₃的分散性、降低吸油值，二次偶联包覆提高纳米CaCO₃与聚烯烃类塑料的相容性，有效提高了纳米CaCO₃在母粒使用中的加工性和相容性，使制得的纳米母粒具有增强、增韧、高分散和高挤出的特性。