一种耐高温、耐水解ABS工程塑料的制作方法

一种耐高温、耐水解abs工程塑料
技术领域
[0001]
本发明涉及塑料制备技术领域，具体涉及一种耐高温、耐水解abs工程塑料。


背景技术：

[0002]
abs树脂是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，可采用共混法、共聚法和乳液接枝法生产。通过调节abs中三种单体的组成，可制备具有超高抗冲击型、通用型和特殊型(如电镀级)等各种牌号的材料。采用abs材料制备的塑料制品无毒、无味，刚性和韧性能满足家用电器、轻工文体用品、汽车工业和化学工业等领域的要求，其应用十分广泛。
[0003]
现有的abs工程塑料的耐高温性一般，长期在高温条件下，使用塑料自身性能会出现下降，且在长时间浸水下，abs塑料会出现水解现象，大大影响了工程塑料的使用。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种耐高温、耐水解abs工程塑料。
[0005]
本发明要解决的技术问题：现有的abs工程塑料的耐高温性一般，长期在高温条件下，使用塑料自身性能会出现下降，且在长时间浸水下，abs塑料会出现水解现象，大大影响了工程塑料的使用。
[0006]
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种耐高温、耐水解abs工程塑料，包括如下重量份原料：abs树脂80-100份、耐热填料8-10份、防水填料5-8份、增塑剂3-5份、抗氧剂3-5份；该abs工程塑料由如下步骤制成：步骤s1：将abs树脂和耐热填料在转速为300-500r/min的条件下，进行搅拌10-15min，制得第一混合料；步骤s2：将防水填料和抗氧剂在转速为500-800r/min的条件下，进行搅拌3-5min后，加入增塑剂，继续搅拌10-15min，制得第二混合料；步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000-1200r/min，温度为170-190℃的条件下，进行熔融搅拌30-40min制得熔融料；步骤s4：将熔融料加入五段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为210℃、230℃、250℃、230℃、210℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得abs工程塑料。
[0007]
进一步，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯中的一种或多种任意比例混合，抗氧剂为n-苯基-α-萘胺和n-烷基吩噻嗪中的一种或两种任意比例混合。
[0008]
进一步，所述的耐热填料由如下步骤制成：步骤a1：将蔗糖、硼酸、醋酸加入反应釜中，在转速为150-200r/min，温度为80℃的条件下，进行搅拌至蔗糖和硼酸完全溶解后，保温30-40min后，加入正丙醇锆，在温度为65℃的条件下，进行搅拌3-5h后，在温度为120℃的条件下，进行烘干2-4h后，研磨，制得前驱体粉末；
步骤a2：将步骤a1制得的前驱体粉加入马弗炉中，在升温速率为10-15℃/min的条件下，进行升温至温度为1200℃，进行保温1-1.5h后，继续升温至温度为1550℃，进行保温2-3h后，在降温速率为5-8℃的条件下，进行降温至温度为600℃，保温1-1.5h后，继续降温至室温，制得硼化锆；步骤a3：将3,5-二硝基甲苯、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为80-85℃的条件下，进行回流反应3-5h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应5-8h后，调节反应液ph值为7-8，制得中间体1，将甲醛水溶液和甲苯加入反应釜，在转速为150-200r/min，温度为1-3℃的条件下，进行搅拌30-40min后，加入中间体1，并通入氮气进行保护，搅拌均匀后，加入邻苯二酚，在温度为115-120℃的条件下，进行反应20-25h，制得中间体2；反应过程如下：反应过程如下：步骤a4：将步骤a3制得的中间体2溶于二氯甲烷中，在温度为70-80℃的条件下，进行回流并加入高锰酸钾，进行反应4-5h，制得中间体3，将硼化锆分散在去离子水中，加入乙醇和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在温度为60-65℃的条件下，进行反应3-5h后，加入中间体3和1-羟基苯并三唑，继续反应1-1.5h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得耐热填料。
[0009]
反应过程如下：进一步，步骤a1所述的蔗糖、硼酸、正丙醇锆的用量质量比为2.5:2.8:5.3，步骤a3所述的3,5-二硝基甲苯、铁粉、乙醇、盐酸溶液的用量比为4g:4.5g:55ml:10ml，乙醇的体积分数为90%，盐酸溶液为质量分数为36%的浓盐酸和体积分数95%的乙醇以体积比1:9混合，甲醛、中间体1、邻二苯酚的用量摩尔比为4:1:2，步骤a4所述的中间体2和高锰酸钾的用量质量比为2:3.5，硼化锆、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、中间体3、1-羟基苯并三唑的用量质量比为10:0.3:2.5:1.2。
[0010]
进一步，所述的防水填料有如下步骤制成：步骤b1：将钛酸丁酯和无水乙醇加入反应釜中，在转速为200-300r/min的条件下，进行搅拌并加入去离子水，搅拌3-5min后，加入氢氧化钠溶液，在温度为70-80℃的条件下，进行搅拌30-40min后，加入硝酸溶液，继续搅拌3-5h，制得二氧化钛胶溶；步骤b2：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为150-200r/min，温度为60-70℃的条件下，进行搅拌10-15min后，滴加盐酸水溶液，滴加时间为0.5-1h，滴加完毕后，升温至温度为75-80℃的条件下，继续搅拌3-5h后，加入碳酸氢钠，继续搅拌至ph值为7，在温度为140-150℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得有机硅树脂；步骤b3：将碳纳米管分散在浓硫酸溶液中，加入浓硝酸溶液，在转速为150-200r/min，温度为110℃的条件下，进行搅拌5-8h后，加入去离子水继续搅拌10-15min后，过滤去除滤液，制得羧基化碳纳米管，将羧基化碳纳米管分散在去离子水中，加入步骤b2制得的有机硅树脂和1-羟基苯并三唑，进行反应2-3h，制得预改性碳纳米管；步骤b4：将步骤b3制得的预改性碳纳米管加入步骤b1制得的二氧化钛胶溶中，在频率为5-10mhz的条件下，进行超声处理1-1.5h后，加入去离子水、乙醇、十六烷基三甲氧基硅烷，在转速为200-300r/min，温度为60-70℃的条件下，进行反应2-3h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得防水填料。
[0011]
进一步，步骤b1所述的钛酸丁酯、无水乙醇、去离子水、硝酸溶液的用量体积比为3:20:30:2，硝酸溶液的质量分数为30-35%，步骤b2所述的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷的用量质量比为1:1:1，盐酸水溶液的用量为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷质量和的1-2倍，盐酸水溶液的质量分数为15-20%，步骤b3所述的碳纳米管、浓硫酸溶液、浓硝酸溶液的用量比为0.5g:45ml:15ml，浓硫酸溶液的质量分数为70%，浓硝酸的质量分数为68%，羧基化碳纳米管和有机硅树脂的用量质量比为1:2，1-羟基苯并三唑的用量为有机硅树脂质量的20-25%，步骤b4所述的预改性碳纳米管和二氧化钛胶溶的用量质量比为3:1.2，十六烷基三甲氧基硅烷的用量为预改性碳纳米管5-8%。
[0012]
本发明的有益效果：本发明在制备一种耐高温、耐水解abs工程塑料的这过程中制备了一种耐高温填料，该耐高温填料以硼酸原料将通过凝胶法，制得前驱体粉末，进而对前驱体粉末通过温度控制，制得硼化锆，再以3,5-二硝基甲苯为原料，进而还原使得硝基转变为氨基，制得中间体1，进而中间体1与甲醛以及邻苯二酚反应，制得中间体2，将中间体2用高锰酸钾进行氧化，使得苯环上甲基氧化成羧基，制得中间体3，将硼化锆用γ-氨丙基三乙氧基硅烷进行表面处理，使得硼化锆表面接枝有大量氨基，进而与中间体3上羧基，发生反应使得中间体3分子固定在硼化锆表面，制得耐热填料，该耐热填料表面含有大量的苯并噁嗪，苯并噁嗪为很好的耐热基团，使得abs工程塑料的耐热性提升，并制备了一种防水填料，该防水填料以钛酸丁酯为原料，制得二氧化钛胶溶，再以γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷为原料进行聚合，制得有机硅树脂，该有机硅树脂的侧链含有氨基和苯基，苯基具有很好的疏水效果，将碳纳米管进行羧基化，进而与有机硅树脂在1-羟基苯并三唑的作用下，将有机硅树脂与羧基化碳纳米管连接，使得碳纳米管表面附有一层有机硅树脂，进而将预改性碳纳米管分散在二氧化钛胶溶中，进行超声处理使得纳米
二氧化钛嵌在改性碳纳米管内，再用十六烷基三甲氧基硅烷进行表面处理，制得防水填料，该防水填料表面含有大量苯基和长链烷基，具有很好的疏水性，进而防止了abs工程塑料的水解。
具体实施方式
[0013]
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。
[0014]
实施例1一种耐高温、耐水解abs工程塑料，包括如下重量份原料：abs树脂80份、耐热填料8份、防水填料5份、邻苯二甲酸二丁酯3份、n-苯基-α-萘胺3份；该abs工程塑料由如下步骤制成：步骤s1：将abs树脂和耐热填料在转速为300r/min的条件下，进行搅拌10min，制得第一混合料；步骤s2：将防水填料和n-苯基-α-萘胺在转速为500r/min的条件下，进行搅拌3min后，加入邻苯二甲酸二丁酯，继续搅拌10min，制得第二混合料；步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000r/min，温度为170℃的条件下，进行熔融搅拌30min制得熔融料；步骤s4：将熔融料加入五段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为210℃、230℃、250℃、230℃、210℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得abs工程塑料。
[0015]
所述的耐热填料由如下步骤制成：步骤a1：将蔗糖、硼酸、醋酸加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为80℃的条件下，进行搅拌至蔗糖和硼酸完全溶解后，保温30min后，加入正丙醇锆，在温度为65℃的条件下，进行搅拌3h后，在温度为120℃的条件下，进行烘干2h后，研磨，制得前驱体粉末；步骤a2：将步骤a1制得的前驱体粉加入马弗炉中，在升温速率为10℃/min的条件下，进行升温至温度为1200℃，进行保温1h后，继续升温至温度为1550℃，进行保温2h后，在降温速率为5℃的条件下，进行降温至温度为600℃，保温1h后，继续降温至室温，制得硼化锆；步骤a3：将3,5-二硝基甲苯、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为80℃的条件下，进行回流反应3h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应5h后，调节反应液ph值为7，制得中间体1，将甲醛水溶液和甲苯加入反应釜，在转速为150r/min，温度为1℃的条件下，进行搅拌30min后，加入中间体1，并通入氮气进行保护，搅拌均匀后，加入邻苯二酚，在温度为115℃的条件下，进行反应20h，制得中间体2；步骤a4：将步骤a3制得的中间体2溶于二氯甲烷中，在温度为70℃的条件下，进行回流并加入高锰酸钾，进行反应4h，制得中间体3，将硼化锆分散在去离子水中，加入乙醇和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在温度为60℃的条件下，进行反应3h后，加入中间体3和1-羟基苯并三唑，继续反应1h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得耐热填料。
[0016]
所述的防水填料有如下步骤制成：步骤b1：将钛酸丁酯和无水乙醇加入反应釜中，在转速为200r/min的条件下，进行搅拌
并加入去离子水，搅拌3min后，加入氢氧化钠溶液，在温度为70℃的条件下，进行搅拌30min后，加入硝酸溶液，继续搅拌3h，制得二氧化钛胶溶；步骤b2：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为60℃的条件下，进行搅拌10min后，滴加盐酸水溶液，滴加时间为0.5h，滴加完毕后，升温至温度为75℃的条件下，继续搅拌3h后，加入碳酸氢钠，继续搅拌至ph值为7，在温度为140℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得有机硅树脂；步骤b3：将碳纳米管分散在浓硫酸溶液中，加入浓硝酸溶液，在转速为150r/min，温度为110℃的条件下，进行搅拌5h后，加入去离子水继续搅拌10min后，过滤去除滤液，制得羧基化碳纳米管，将羧基化碳纳米管分散在去离子水中，加入步骤b2制得的有机硅树脂和1-羟基苯并三唑，进行反应2h，制得预改性碳纳米管；步骤b4：将步骤b3制得的预改性碳纳米管加入步骤b1制得的二氧化钛胶溶中，在频率为5mhz的条件下，进行超声处理1h后，加入去离子水、乙醇、十六烷基三甲氧基硅烷，在转速为200r/min，温度为60℃的条件下，进行反应2h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得防水填料。
[0017]
实施例2一种耐高温、耐水解abs工程塑料，包括如下重量份原料：abs树脂90份、耐热填料9份、防水填料6份、邻苯二甲酸二丁酯4份、n-苯基-α-萘胺4份；该abs工程塑料由如下步骤制成：步骤s1：将abs树脂和耐热填料在转速为300r/min的条件下，进行搅拌15min，制得第一混合料；步骤s2：将防水填料和n-苯基-α-萘胺在转速为500r/min的条件下，进行搅拌5min后，加入邻苯二甲酸二丁酯，继续搅拌10min，制得第二混合料；步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1200r/min，温度为170℃的条件下，进行熔融搅拌40min制得熔融料；步骤s4：将熔融料加入五段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为210℃、230℃、250℃、230℃、210℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得abs工程塑料。
[0018]
所述的耐热填料由如下步骤制成：步骤a1：将蔗糖、硼酸、醋酸加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为80℃的条件下，进行搅拌至蔗糖和硼酸完全溶解后，保温40min后，加入正丙醇锆，在温度为65℃的条件下，进行搅拌3h后，在温度为120℃的条件下，进行烘干4h后，研磨，制得前驱体粉末；步骤a2：将步骤a1制得的前驱体粉加入马弗炉中，在升温速率为10℃/min的条件下，进行升温至温度为1200℃，进行保温1.5h后，继续升温至温度为1550℃，进行保温2h后，在降温速率为8℃的条件下，进行降温至温度为600℃，保温1h后，继续降温至室温，制得硼化锆；步骤a3：将3,5-二硝基甲苯、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为85℃的条件下，进行回流反应3h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应8h后，调节反应液ph值为7，制得中间体1，将甲醛水溶液和甲苯加入反应釜，在转速为200r/min，温度为1℃的条件下，进行搅拌40min后，加入中间体1，并通入氮气进行保护，搅拌均匀后，加入邻苯二酚，在温度为115℃的条件下，进行反应25h，制得中间体2；步骤a4：将步骤a3制得的中间体2溶于二氯甲烷中，在温度为70℃的条件下，进行回流
并加入高锰酸钾，进行反应5h，制得中间体3，将硼化锆分散在去离子水中，加入乙醇和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在温度为65℃的条件下，进行反应3h后，加入中间体3和1-羟基苯并三唑，继续反应1h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得耐热填料。
[0019]
所述的防水填料有如下步骤制成：步骤b1：将钛酸丁酯和无水乙醇加入反应釜中，在转速为300r/min的条件下，进行搅拌并加入去离子水，搅拌3min后，加入氢氧化钠溶液，在温度为80℃的条件下，进行搅拌30min后，加入硝酸溶液，继续搅拌5h，制得二氧化钛胶溶；步骤b2：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为70℃的条件下，进行搅拌10min后，滴加盐酸水溶液，滴加时间为1h，滴加完毕后，升温至温度为75℃的条件下，继续搅拌5h后，加入碳酸氢钠，继续搅拌至ph值为7，在温度为140℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得有机硅树脂；步骤b3：将碳纳米管分散在浓硫酸溶液中，加入浓硝酸溶液，在转速为200r/min，温度为110℃的条件下，进行搅拌5h后，加入去离子水继续搅拌15min后，过滤去除滤液，制得羧基化碳纳米管，将羧基化碳纳米管分散在去离子水中，加入步骤b2制得的有机硅树脂和1-羟基苯并三唑，进行反应2-3h，制得预改性碳纳米管；步骤b4：将步骤b3制得的预改性碳纳米管加入步骤b1制得的二氧化钛胶溶中，在频率为5mhz的条件下，进行超声处理1.5h后，加入去离子水、乙醇、十六烷基三甲氧基硅烷，在转速为200r/min，温度为70℃的条件下，进行反应2h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得防水填料。
[0020]
实施例3一种耐高温、耐水解abs工程塑料，包括如下重量份原料：abs树脂100份、耐热填料10份、防水填料8份、邻苯二甲酸二丁酯5份、n-苯基-α-萘胺5份；该abs工程塑料由如下步骤制成：步骤s1：将abs树脂和耐热填料在转速为500r/min的条件下，进行搅拌15min，制得第一混合料；步骤s2：将防水填料和n-苯基-α-萘胺在转速为800r/min的条件下，进行搅拌5min后，加入邻苯二甲酸二丁酯，继续搅拌15min，制得第二混合料；步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1200r/min，温度为190℃的条件下，进行熔融搅拌40min制得熔融料；步骤s4：将熔融料加入五段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为210℃、230℃、250℃、230℃、210℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得abs工程塑料。
[0021]
所述的耐热填料由如下步骤制成：步骤a1：将蔗糖、硼酸、醋酸加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为80℃的条件下，进行搅拌至蔗糖和硼酸完全溶解后，保温40min后，加入正丙醇锆，在温度为65℃的条件下，进行搅拌5h后，在温度为120℃的条件下，进行烘干4h后，研磨，制得前驱体粉末；步骤a2：将步骤a1制得的前驱体粉加入马弗炉中，在升温速率为15℃/min的条件下，进行升温至温度为1200℃，进行保温1.5h后，继续升温至温度为1550℃，进行保温3h后，在降温速率为8℃的条件下，进行降温至温度为600℃，保温1.5h后，继续降温至室温，制得硼化锆；
步骤a3：将3,5-二硝基甲苯、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为85℃的条件下，进行回流反应5h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应8h后，调节反应液ph值为8，制得中间体1，将甲醛水溶液和甲苯加入反应釜，在转速为200r/min，温度为3℃的条件下，进行搅拌40min后，加入中间体1，并通入氮气进行保护，搅拌均匀后，加入邻苯二酚，在温度为120℃的条件下，进行反应25h，制得中间体2；步骤a4：将步骤a3制得的中间体2溶于二氯甲烷中，在温度为80℃的条件下，进行回流并加入高锰酸钾，进行反应5h，制得中间体3，将硼化锆分散在去离子水中，加入乙醇和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在温度为65℃的条件下，进行反应5h后，加入中间体3和1-羟基苯并三唑，继续反应1.5h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得耐热填料。
[0022]
所述的防水填料有如下步骤制成：步骤b1：将钛酸丁酯和无水乙醇加入反应釜中，在转速为300r/min的条件下，进行搅拌并加入去离子水，搅拌5min后，加入氢氧化钠溶液，在温度为80℃的条件下，进行搅拌40min后，加入硝酸溶液，继续搅拌5h，制得二氧化钛胶溶；步骤b2：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为70℃的条件下，进行搅拌15min后，滴加盐酸水溶液，滴加时间为1h，滴加完毕后，升温至温度为80℃的条件下，继续搅拌5h后，加入碳酸氢钠，继续搅拌至ph值为7，在温度为150℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得有机硅树脂；步骤b3：将碳纳米管分散在浓硫酸溶液中，加入浓硝酸溶液，在转速为200r/min，温度为110℃的条件下，进行搅拌8h后，加入去离子水继续搅拌15min后，过滤去除滤液，制得羧基化碳纳米管，将羧基化碳纳米管分散在去离子水中，加入步骤b2制得的有机硅树脂和1-羟基苯并三唑，进行反应3h，制得预改性碳纳米管；步骤b4：将步骤b3制得的预改性碳纳米管加入步骤b1制得的二氧化钛胶溶中，在频率为10mhz的条件下，进行超声处理1.5h后，加入去离子水、乙醇、十六烷基三甲氧基硅烷，在转速为300r/min，温度为70℃的条件下，进行反应3h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得防水填料。
[0023]
对比例本对比例为市场上一种常见的abs塑料。
[0024]
对实施例1-3和对比例制得的abs塑料进行性能测试，测试结果如下表1所示；耐高温：将实施例1-3和对比例制得的abs塑料在150℃的条件下，保温10天，检测拉伸强度、拉伸模量、拉伸断裂率与正常条件下的塑料比较；耐水解：将实施例1-3和对比例制得的abs塑料在水中浸泡30天，检测拉伸强度、拉伸模量、拉伸断裂率与正常条件下的塑料比较；表1
由上表1可知实施例1-3制得的abs塑料在经过耐高温和耐水性测试后，拉伸强度、拉伸模量、拉伸断裂率未出现下降，而对比例制得的abs塑料在经过耐高温和耐水性测试后，拉伸强度、拉伸模量、拉伸断裂率出现下降，表面本发明具有很好的耐高温性和耐水性。
[0025]
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。

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