CN110903595A - 一种耐高温、抗腐蚀的abs颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒及其制备方法，该ABS颗粒该由如下重量份原料制成：沉淀碳酸钙8‑10份、锻烧陶土8‑10份、滑石粉8‑10份、苯乙烯30‑40份、改性耐热剂30‑40份、过氧化苯甲酰3‑4份、ABS树脂80‑100份、聚丙烯20‑25份、润滑剂5‑8份；本发明在制备过程中将聚丙烯与ABS树脂共混，使得ABS树脂耐腐蚀性增强，并制备了改性耐热剂，该改性耐热剂分子具有多个五元环状结构，且每个五元环状结构都连接有一个苯环，五元环和苯环均为刚性强的基团可以很好的阻碍链段的内旋，从而提升高分子聚合物自身刚性，进而增加高分子聚合物的耐热性。
Description
技术领域
本发明属于塑料制备领域，具体涉及一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒及其制备方法。
背景技术
ABS塑料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物。它综合了三种组分的性能，其中丙烯腈具有高的硬度和强度、耐热性和耐腐蚀性,丁二烯具有抗冲击性和韧性,苯乙烯具有表面高光泽性、易着色性和易加工性,上述三组分的特性使ABS塑料成为一种“质坚、性韧、刚性大”的综合性能良好的热塑性塑料，但经过实际使用发现，ABS材质的产品不耐硫酸腐蚀，遇硫酸就会发生粉碎性破裂，且在高于100℃的情况下使用，已发生破损，严重影响了ABS材质的适用范围；
中国发明专利CN107573635A公开了一种高性能阻燃ABS材料及其制备方法，该ABS材料由以下重量份原料制成：ABS树脂50-100份、过渡金属化合物5-10份、辅助阻燃剂1-10份、润滑剂1-20份，该发明制备的ABS材料具有很好的阻燃效果和优异的力学性能，但该ABS材料的耐腐蚀性较差遇硫酸就会发生粉碎性破裂，在高温条件下该ABS材料已发生破损，不利于ABS材料的多领域使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒及其制备方法，针对目前ABS树脂的缺陷进行改进，在制作ABS颗粒的过程中制备了一种改性耐热剂，该改性耐热剂分子具有多个五元环状结构，且每个五元环状结构都连接有一个苯环，五元环和苯环均为刚性强的基团可以很好的阻碍链段的内旋，从而提升高分子聚合物自身刚性，进而增加高分子聚合物的耐热性，并将聚丙烯与ABS树脂共混，使得ABS树脂耐腐蚀性增强。
本发明要解决的技术问题：
1、ABS树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的三元共聚物，该共聚物属于非晶态聚合物，其大分子链中刚性基团少，使得ABS树脂的耐热性较差，在高于100℃的情况下，ABS树脂材质的产品易发生破损；
2、常见的ABS树脂具有较好的耐腐蚀性，但ABS树脂不耐硫酸腐蚀，当ABS树脂材质的产品表面接触到硫酸就会发生粉碎性破裂，严重影响ABS树脂材质的产品的使用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒及其制备方法，该ABS颗粒由如下重量份原料制成：沉淀碳酸钙8-10份、锻烧陶土8-10份、滑石粉8-10份、苯乙烯30-40份、改性耐热剂30-40份、过氧化苯甲酰3-4份、ABS树脂80-100份、聚丙烯20-25份、润滑剂5-8份；
该ABS颗粒由如下步骤制成：
步骤S1：将沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉分别加入粉碎机中进行粉碎，过1250目筛网，将过筛后的沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉和纳米二氧化硅加入混料机中，在转速为600-750r/min的条件下，进行搅拌20-30min，得到混合粉料；
步骤S2：将苯乙烯、改性耐热剂、过氧化苯甲酰加入四口烧瓶中，在转速为450-500r/min的条件下，进行搅拌并升温至80-85℃，直至反应液出现白色浑浊，继续搅拌4-5h后，过滤去除滤液，得到固体颗粒；
步骤S3：将ABS树脂加入密炼机中，在转速为30-40r/min，温度为180-200℃的条件下，进行搅拌10-15min，至ABS树脂完全熔融后，加入聚丙烯和步骤S2制得的固体颗粒，继续混炼30-50min后，再加入步骤S1制得的混合粉料和润滑剂,继续混炼2-3h，制得预混料；
步骤S4：将步骤S3制得的预混料加入同向双螺杆挤出机中，在温度为200-210℃的条件下，进行挤出，将挤出后的预混料加入冷却水槽进行冷却，冷却后的预混料放入吹干机中，进行吹干15-30min后，加入切粒机中，进行切粒制得ABS颗粒。
进一步，所述的润滑剂为石蜡、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺中的一种。
所述的改性耐热剂由如下步骤制备：
A：将4-溴苯胺和丙酮加入烧杯中，在转速为100-200r/min的条件下，进行搅拌5-10min至4-溴苯胺完全溶解，制得4-溴苯胺混合液，将马来酸酐和丙酮加入三口烧瓶中，在转速为150-300r/min的条件下，进行搅拌5-10min至马来酸酐完全溶解，在转速为150-300r/min，温度为5-8℃的条件下，滴加4-溴苯胺混合液，进行反应10-20min后，将温度升至60-65℃，进行回流反应30-50min后，加入三乙胺、醋酸酐、醋酸镍，继续回流反应2-3h，制得中间体1；
反应过程如下：
B：将马来酸酐、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯加入烧杯中，在转速为100-200r/min，温度为15-20℃的条件下，进行搅拌5-10min至马来酸酐完全溶解后，加入3,5-二氟苯胺,在温度为15-20℃的条件下，进行反应1.5-2h，制得中间体2，将中间体2、对甲基苯磺酸、对叔丁基邻苯二酚加入三口烧瓶中，在温度为110-115℃的条件下，进行反应2-2.5h，制得中间体3；
反应过程如下：
C：将步骤A制得的中间体1和、步骤B制得的中间体3、铜粉加入反应釜中，在温度为200-230℃的条件下，进行反应5-8h，制得改性耐热剂。
反应过程如下：
进一步，步骤A所述的马来酸酐与4-溴苯胺的用量比为5g：4g，醋酸镍与马来酸酐的用量比为3g：5g，三乙胺、醋酸酐、醋酸镍的用量比为4mL：10mL：3g。
进一步，步骤B所述的马来酸酐与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g：3mL，N,N-二甲基甲酰胺与甲苯的用量比为1mL：5mL，马来酸酐与3,5-二氟苯胺的用量比为1.5mol：1mol，中间体2与对甲基苯磺酸的用量比为20g：1g。
本发明的有益效果：本发明在制备一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒的过程中将聚丙烯和ABS树脂共混，聚丙烯具有很好的耐腐蚀性，使得该ABS颗粒的抗腐蚀性增强，同时在制备过程中制备了一种改性耐热剂，该改性耐热剂分子具有多个五元环状结构，且每个五元环状结构都连接有一个苯环，五元环和苯环均为刚性强的基团可以很好的阻碍链段的内旋，将改性耐热剂分子和苯乙烯进行溶液聚合，再将共聚物与ABS树脂熔融共混，使得ABS分子链中可以内旋转的单键比例相对减少，增加分子链的内旋阻力来降低份子链的活动能力，从而提升高分子聚合物自身刚性，进而增加高分子聚合物的耐热性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒，由如下重量份原料制成：沉淀碳酸钙8份、锻烧陶土8份、滑石粉8份、苯乙烯30份、改性耐热剂30份、过氧化苯甲酰3份、ABS树脂80份、聚丙烯20份、石蜡5份；
该ABS颗粒由如下步骤制成：
步骤S1：将沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉分别加入粉碎机中进行粉碎，过1250目筛网，将过筛后的沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉和纳米二氧化硅加入混料机中，在搅拌叶片转速为600r/min的条件下，进行搅拌20min，得到混合粉料；
步骤S2：将苯乙烯、改性耐热剂、过氧化苯甲酰加入四口烧瓶中，在转速为450r/min的条件下，进行搅拌并升温至80℃，直至反应液出现白色浑浊，继续搅拌4h后，过滤去除滤液，得到固体颗粒；
步骤S3：将ABS树脂加入密炼机中，在转速为30r/min，温度为180℃的条件下，进行搅拌10min，至ABS树脂完全熔融后，加入聚丙烯和步骤S2制得的固体颗粒，在转速为30r/min，温度为180℃的条件下，进行混炼30min后，加入步骤S1制得的混合粉料和石蜡,继续混炼2h，制得预混料；
步骤S4：将步骤S3制得的预混料加入同向双螺杆挤出机中，在温度为200℃的条件下，进行挤出，将挤出后的预混料加入冷却水槽进行冷却，冷却后的预混料放入吹干机中，进行吹干15min后，加入切粒机中，进行切粒制得ABS颗粒。
所述的改性耐热剂由如下步骤制备：
A：将4-溴苯胺和乙醚加入烧杯中，在转速为100r/min的条件下，进行搅拌5min至4-溴苯胺完全溶解，值得4-溴苯胺混合液，将一半马来酸酐和丙酮加入三口烧瓶中，在转速为150r/min的条件下，进行搅拌5min至马来酸酐完全溶解，在转速为150r/min，温度为5℃的条件下，滴加4-溴苯胺混合液，进行反应10min后，将温度升至60℃，进行回流反应30min后，加入三乙胺、醋酸酐、醋酸镍，继续回流反应2h，制得中间体1；
B：将另一半马来酸酐、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯加入烧杯中，在转速为100r/min，温度为15℃的条件下，进行搅拌5min至马来酸酐完全溶解后，加入3,5-二氟苯胺,在温度为15℃的条件下，进行反应1.5h，制得中间体2，将中间体2、对甲基苯磺酸、对叔丁基邻苯二酚加入三口烧瓶中，在温度为110℃的条件下，进行反应2h，制得中间体3；
C：将步骤A制得的中间体1和、步骤B制得的中间体3、铜粉加入反应釜中，在温度为200℃的条件下，进行反应5h，制得改性耐热剂。
实施例2
一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒由如下重量份原料制成：沉淀碳酸钙8-10份、锻烧陶土8-10份、滑石粉8-10份、苯乙烯30-40份、改性耐热剂30-40份、过氧化苯甲酰3-4份、ABS树脂80-100份、聚丙烯20-25份、润滑剂5-8份；
步骤S1：将沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉分别加入粉碎机中进行粉碎，过1250目筛网，将过筛后的沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉和纳米二氧化硅加入混料机中，在转速为700r/min的条件下，进行搅拌25min，得到混合粉料；
步骤S2：将苯乙烯、改性耐热剂、过氧化苯甲酰加入四口烧瓶中，在转速为475r/min的条件下，进行搅拌并升温至83℃，直至反应液出现白色浑浊，继续搅拌4.5h后，过滤去除滤液，得到固体颗粒；
步骤S3：将ABS树脂加入密炼机中，在转速为35r/min，温度为190℃的条件下，进行搅拌13min，至ABS树脂完全熔融后，加入聚丙烯和步骤S2制得的固体颗粒，继续混炼40min后，再加入步骤S1制得的混合粉料和润滑剂,继续混炼2.5h，制得预混料；
步骤S4：将步骤S3制得的预混料加入同向双螺杆挤出机中，在温度为205℃的条件下，进行挤出，将挤出后的预混料加入冷却水槽进行冷却，冷却后的预混料放入吹干机中，进行吹干17min后，加入切粒机中，进行切粒制得ABS颗粒。
实施例3
一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒，由如下重量份原料制成：沉淀碳酸钙10份、锻烧陶土10份、滑石粉10份、苯乙烯40份、改性耐热剂40份、过氧化苯甲酰4份、ABS树脂100份、聚丙烯25份、石蜡8份；
该ABS颗粒由如下步骤制成：
步骤S1：将沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉分别加入粉碎机中进行粉碎，过1250目筛网，将过筛后的沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉和纳米二氧化硅加入混料机中，在搅拌叶片转速为750r/min的条件下，进行搅拌30min，得到混合粉料；
步骤S2：将苯乙烯、改性耐热剂、过氧化苯甲酰加入四口烧瓶中，在转速为500r/min的条件下，进行搅拌并升温至85℃，直至反应液出现白色浑浊，继续搅拌5h后，过滤去除滤液，得到固体颗粒；
步骤S3：将ABS树脂加入密炼机中，在转速为40r/min，温度为200℃的条件下，进行搅拌15min，至ABS树脂完全熔融后，加入聚丙烯和步骤S2制得的固体颗粒，在转速为40r/min，温度为200℃的条件下，进行混炼50min后，加入步骤S1制得的混合粉料和石蜡,继续混炼3h，制得预混料；
步骤S4：将步骤S3制得的预混料加入同向双螺杆挤出机中，在温度为210℃的条件下，进行挤出，将挤出后的预混料加入冷却水槽进行冷却，冷却后的预混料放入吹干机中，进行吹干30min后，加入切粒机中，进行切粒制得ABS颗粒。
对比例1
本对比例以实施例1相比未加入改性耐热剂，具体步骤如下：
步骤S1：将沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉分别加入粉碎机中进行粉碎，过1250目筛网，将过筛后的沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉和纳米二氧化硅加入混料机中，在搅拌叶片转速为600r/min的条件下，进行搅拌20min，得到混合粉料；
步骤S2：将ABS树脂加入密炼机中，在转速为30r/min，温度为180℃的条件下，进行搅拌10min，至ABS树脂完全熔融后，加入聚丙烯，在转速为30r/min，温度为180℃的条件下，进行混炼30min后，加入步骤S1制得的混合粉料和石蜡,继续混炼2h，制得预混料；
步骤S3：将步骤S2制得的预混料加入同向双螺杆挤出机中，在温度为200℃的条件下，进行挤出，将挤出后的预混料加入冷却水槽进行冷却，冷却后的预混料放入吹干机中，进行吹干15min后，加入切粒机中，进行切粒制得ABS颗粒。
对比例2
本对比例为N-苯基马来酰亚胺共聚物改性的ABS颗粒。
对比例3
本对比例为市场上常见的ABS颗粒。
对实施例1-3和对比例1-3制得的ABS颗粒进行性能检测，检测结果如下表1；
耐热性：根据GB/T 9352-2008的标准，将实施例1-2和对比例1-3制备的ABS颗粒制成相应试样，依照GB/T 1633-2000的标准，将试样水平放在未加负荷的压针头下，压针头例试样边缘不得少于3mm，与一起底座接触的试样表面平整，将组件放入加热装置中，启动搅拌器，5min后，压针头处于静止位置，将足量砝码加到负荷板上，以使加在试样上的总推力为10N±0.2N，记录千分表的读数，以50℃/h±5℃/h的速度匀速升高加热装置的温度，当压针头刺入试样深度超过未加热前的起始位置1mm±0.01时，记下传感器测得的油浴温度，即为试样的维卡软化温度。
耐腐蚀性：依照GB/T 11547-2008的标准将实施例1-3和对比例1-3制备的ABS颗粒制成相应试样，GB/T 11547-2008的标准进行试验，试样用的试液为质量分数99.5％的乙酸、质量分数50％的硫酸、质量分数100％的二氯苯，温度分别为20℃、60℃、100℃，浸泡时间90天，观察外观变化等级。
表1
由上表1可知实施1-3制备的ABS颗粒耐热性高于对比例1-3，实施例1-3制备的ABS颗粒耐腐蚀性高于对比例1-3，本发明通过将聚丙烯和ABS树脂共混使得制备出的ABS颗粒的耐腐性大大提升，同时使用改性耐热剂使得ABS的分子链活动能力减低，增强自身刚性从而提升自身耐热性。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒，其特征在于：由如下重量份原料制成：沉淀碳酸钙8-10份、锻烧陶土8-10份、滑石粉8-10份、苯乙烯30-40份、改性耐热剂30-40份、过氧化苯甲酰3-4份、ABS树脂80-100份、聚丙烯20-25份、润滑剂5-8份；
该ABS颗粒由如下步骤制成：
步骤S1：将沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉分别加入粉碎机中进行粉碎，过1250目筛网，将过筛后的沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉和纳米二氧化硅加入混料机中，在转速为600-750r/min的条件下，进行搅拌20-30min，得到混合粉料；
步骤S2：将苯乙烯、改性耐热剂、过氧化苯甲酰加入四口烧瓶中，在转速为450-500r/min的条件下，进行搅拌并升温至80-85℃，直至反应液出现白色浑浊，继续搅拌4-5h后，过滤去除滤液，得到固体颗粒；
步骤S3：将ABS树脂加入密炼机中，在转速为30-40r/min，温度为180-200℃的条件下，进行搅拌10-15min，至ABS树脂完全熔融后，加入聚丙烯和步骤S2制得的固体颗粒，继续混炼30-50min后，再加入步骤S1制得的混合粉料和润滑剂,继续混炼2-3h，制得预混料；
步骤S4：将步骤S3制得的预混料加入同向双螺杆挤出机中，在温度为200-210℃的条件下，进行挤出，将挤出后的预混料加入冷却水槽进行冷却，冷却后的预混料放入吹干机中，进行吹干15-30min后，加入切粒机中，进行切粒制得ABS颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒及其制备方法，其特征在于：所述的润滑剂为石蜡、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒及其制备方法，其特征在于：所述的改性耐热剂由如下步骤制备：
A：将4-溴苯胺和丙酮加入烧杯中，在转速为100-200r/min的条件下，进行搅拌5-10min至4-溴苯胺完全溶解，制得4-溴苯胺混合液，将马来酸酐和丙酮加入三口烧瓶中，在转速为150-300r/min的条件下，进行搅拌5-10min至马来酸酐完全溶解，在转速为150-300r/min，温度为5-8℃的条件下，滴加4-溴苯胺混合液，进行反应10-20min后，将温度升至60-65℃，进行回流反应30-50min后，加入三乙胺、醋酸酐、醋酸镍，继续回流反应2-3h，制得中间体1；
B：将马来酸酐、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯加入烧杯中，在转速为100-200r/min，温度为15-20℃的条件下，进行搅拌5-10min至马来酸酐完全溶解后，加入3,5-二氟苯胺,在温度为15-20℃的条件下，进行反应1.5-2h，制得中间体2，将中间体2、对甲基苯磺酸、对叔丁基邻苯二酚加入三口烧瓶中，在温度为110-115℃的条件下，进行反应2-2.5h，制得中间体3；
C：将步骤A制得的中间体1和、步骤B制得的中间体3、铜粉加入反应釜中，在温度为200-230℃的条件下，进行反应5-8h，制得改性耐热剂。
4.根据权利要求3所述的一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒及其制备方法，其特征在于：步骤A所述的马来酸酐与4-溴苯胺的用量比为5g：4g，醋酸镍与马来酸酐的用量比为3g：5g，三乙胺、醋酸酐、醋酸镍的用量比为4mL：10mL：3g。
5.根据权利要求3所述的一种耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒及其制备方法，其特征在于：步骤B所述的马来酸酐与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g：3mL，N,N-二甲基甲酰胺与甲苯的用量比为1mL：5mL，马来酸酐与3,5-二氟苯胺的用量比为1.5mol：1mol，中间体2与对甲基苯磺酸的用量比为20g：1g。
6.一种适用于权利要求1耐高温、抗腐蚀的ABS颗粒的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤S1：将沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉分别加入粉碎机中进行粉碎，过1250目筛网，将过筛后的沉淀碳酸钙、锻烧陶土、滑石粉和纳米二氧化硅加入混料机中，在转速为600-750r/min的条件下，进行搅拌20-30min，得到混合粉料；
步骤S2：将苯乙烯、改性耐热剂、过氧化苯甲酰加入四口烧瓶中，在转速为450-500r/min的条件下，进行搅拌并升温至80-85℃，直至反应液出现白色浑浊，继续搅拌4-5h后，过滤去除滤液，得到固体颗粒；
步骤S3：将ABS树脂加入密炼机中，在转速为30-40r/min，温度为180-200℃的条件下，进行搅拌10-15min，至ABS树脂完全熔融后，加入聚丙烯和步骤S2制得的固体颗粒，继续混炼30-50min后，再加入步骤S1制得的混合粉料和润滑剂,继续混炼2-3h，制得预混料；
步骤S4：将步骤S3制得的预混料加入同向双螺杆挤出机中，在温度为200-210℃的条件下，进行挤出，将挤出后的预混料加入冷却水槽进行冷却，冷却后的预混料放入吹干机中，进行吹干15-30min后，加入切粒机中，进行切粒制得ABS颗粒。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116003878A (zh) * | 2022-11-26 | 2023-04-25 | 浙江新安化工集团股份有限公司 | 复合耐热剂、耐高温硅橡胶及其制备方法 |
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