一種用于abs微孔發(fā)泡材料的發(fā)泡母粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)泡母粒及其制備方法，具體來說是一種用于丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯共聚物（ABS)微孔發(fā)泡材料的發(fā)泡母粒及其制備方法，屬于微孔發(fā)泡材料技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] ABS是一種由聚丁二烯橡膠與單體苯乙烯和丙烯睛接枝而成的共聚物，其具有抗 沖擊性、耐低溫性、絕緣性能優(yōu)良，表面光澤性良好，容易涂裝著色等優(yōu)點，主要應(yīng)用于機 械、汽車、建材和電子、電器工業(yè)中。
[0003]發(fā)泡塑料與未發(fā)泡材料相比，密度可以降低5%~95%，從而降低原材料消耗和成 本，同時具有隔音隔熱性能好、吸收沖擊載荷、緩沖性能好、價格低廉等優(yōu)點。這其中微孔發(fā) 泡塑料與普通發(fā)泡材料相比具有更加致密和均勻的泡孔結(jié)構(gòu)，泡孔密度更高，所得制品的 綜合性能更加優(yōu)異，表面質(zhì)量更好，制品的收縮和翹曲更低，可以加工成薄壁制品，因此微 孔發(fā)泡材料是近期泡沫材料研究領(lǐng)域的熱點之一，而目前主要以聚烯烴、聚碳酸酯等塑料 為基體的發(fā)泡材料的研究為主。鑒于微孔發(fā)泡技術(shù)的上述優(yōu)點，制備ABS微孔發(fā)泡制品成 為降低成本的一種有效途徑。但目前ABS微孔發(fā)泡材料的開發(fā)難度較大，特別是國內(nèi)尚未 形成相關(guān)的核心技術(shù)，同時關(guān)于ABS微孔發(fā)泡的工藝主要集中于間歇釜壓發(fā)泡、模壓發(fā)泡 和物理發(fā)泡注塑工藝，而關(guān)于化學(xué)發(fā)泡注塑工藝的應(yīng)用較少。間歇釜壓法和模壓法雖然控 制參數(shù)少，比較容易控制泡孔尺寸，易于分析加工過程對結(jié)構(gòu)與性能的影響，但其制備周期 長，效率低，僅適用于理論研究。物理發(fā)泡注塑工藝的設(shè)備復(fù)雜，投資較大，制造成本高，操 作工藝復(fù)雜。
[0004] 化學(xué)發(fā)泡注塑工藝不僅成型周期短，生產(chǎn)效率高，能一次成型外形復(fù)雜和尺寸精 確的微孔發(fā)泡制品，而且設(shè)備簡單，操作簡易。但目前直接針對于ABS微孔注塑成型用化學(xué) 發(fā)泡母粒的相關(guān)專利未見報道。
[0005]文獻(xiàn)1 "專利申請?zhí)枮?01110322117. 8中國專利"公開了一種增韌發(fā)泡母粒的制 備方法，其采用低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物為載體，所制備 母粒用于聚丙烯及聚丙烯基復(fù)合材料發(fā)泡材料的制備。該發(fā)明涉及的發(fā)泡母粒用于ABS及 其復(fù)合材料的微孔發(fā)泡時易產(chǎn)生分層等不良現(xiàn)象。文獻(xiàn)2 "專利申請?zhí)枮?01310315454. 3 中國專利"公開了一種用于聚苯乙烯微孔發(fā)泡的發(fā)泡母粒，該發(fā)明涉及的發(fā)泡母粒也不適 用于ABS及其復(fù)合材料的微孔發(fā)泡。
[0006] 有鑒于此，研究一種適用于注塑成型的化學(xué)發(fā)泡母粒就顯得比較重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于ABS微孔發(fā)泡材料的發(fā)泡母粒及其制 備方法，用于注塑成型的化學(xué)發(fā)泡母粒，其與ABS材料的相容性高，所得ABS微孔發(fā)泡材料 泡孔細(xì)小，分布均勻，從而可實現(xiàn)ABS材料的減重，節(jié)約ABS用量，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種用于ABS微孔材料的發(fā)泡母 粒，按重量計算，聚合物載體20-70份，ABS樹脂15-60份，發(fā)泡劑2-20份，活化劑1-7份，潤 滑劑〇. 1-1份。在本方案中，采用聚合物為載體將發(fā)泡劑制備成母粒形式，可以提高發(fā)泡劑 的分散性，避免直接添加粉末狀發(fā)泡劑易發(fā)生分散不均勻現(xiàn)象，并減少環(huán)境污染。同時載體 和ABS含量過少將不能完全包覆發(fā)泡劑或活化劑，導(dǎo)致分散不均勻；而載體過多又會對ABS 發(fā)泡材料的力學(xué)性能產(chǎn)生影響。發(fā)泡劑在注塑過程中發(fā)生分解以為聚合物中微孔的形成提 供氣體，當(dāng)發(fā)泡劑含量過高時，發(fā)泡過程中將產(chǎn)生過多的氣體，形成的泡孔尺寸大，易發(fā)生 泡孔合并、塌陷等現(xiàn)象；當(dāng)發(fā)泡劑含量過少時，產(chǎn)生的氣體少，形成的泡孔數(shù)量少，易導(dǎo)致發(fā) 泡不完全。在本方案中活化劑主要用于降低發(fā)泡劑的分解溫度并使發(fā)泡劑保持較高的發(fā)氣 量，活化劑過高或過少均不利于發(fā)泡劑分解溫度的降低，且分解產(chǎn)物易發(fā)生顏色變化，造成 注塑產(chǎn)品顏色不均勻。潤滑劑主要用于減少各組分與螺桿和設(shè)備間的剪切力和摩擦，進(jìn)而 降低加工過程產(chǎn)生的摩擦熱，有利于加工過程的穩(wěn)定，提高發(fā)泡劑的分散性，同時防止發(fā)泡 劑提前分解；潤滑劑過少，不利于加工溫度下聚合物的塑化；過多易導(dǎo)致物料與螺桿打滑， 產(chǎn)生物料混合不均勻及部分不熔現(xiàn)象。
[0009] 優(yōu)選地，所述聚合物載體為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS)或抗沖擊聚 苯乙烯（HIPS)中的一種或兩種。相對于常用的P0E和HDPE等聚合物載體，SBS和HIPS與 ABS具有良好的相容性，制備過程中不易產(chǎn)生分層現(xiàn)象，同時能夠在泡孔周圍提供一定的熔 體強度，有利于泡孔的長大和定型。
[0010] 優(yōu)選地，所述的發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺，其粒徑為1-20ym。本發(fā)明中所采用的偶 氮二甲酰胺是一種食品級有機化學(xué)發(fā)泡劑，其本身無毒，產(chǎn)生的氣體主要為氮氣，無環(huán)境污 染，與無機發(fā)泡劑相比其在聚合物中的分散性好，發(fā)氣量大，分解速度快。較小粒徑的AC具 有較大的比表面，增加了與活化劑的接觸面積，有利于提高AC的分解速率，促使聚合物形 成較小的微孔，但AC粒徑過小時，分解速率過快又不利于泡孔的分散，進(jìn)而影響泡孔質(zhì)量； AC粒徑過大時，其分解速率過慢，發(fā)氣量少，易導(dǎo)致發(fā)泡不完全，影響泡孔尺寸和密度。
[0011] 優(yōu)選地，所述的活化劑包括氧化鋅和硬脂酸鋅，其重量份比為4-6:1。氧化鋅和硬 脂酸鋅是AC最有效的分解活化劑，在較低溫度下即可促進(jìn)AC分解，其中氧化鋅還有抑制AC 分解產(chǎn)生氰酸的作用，進(jìn)而防止螺桿和機筒等被腐蝕。本發(fā)明中氧化鋅與硬脂酸鋅的配比 能夠有效地使AC分解溫度降低在本發(fā)明的加工溫度范圍內(nèi)，同時此比例范圍內(nèi)AC的分解 產(chǎn)物顏色較淺，對注塑產(chǎn)品無顏色污染。
[0012] 優(yōu)選地，所述的潤滑劑為白油或D0P中的一種或者兩種。白油和D0P具有增塑作 用，有利于增強聚合物的柔韌性，提高加工性。
[0013] 前述用于ABS微孔材料的發(fā)泡母粒的制備方法包括以下步驟： (1)將計量好的ABS樹脂與活化劑和潤滑劑在混料機中混合均勻后，采用雙螺桿擠出 機擠出造粒，料筒溫度為190-220°C，螺桿轉(zhuǎn)速為150-300r/min;本步中利用雙螺桿擠出 機良好的混煉能力以提高活化劑在ABS中的分散性，同時在此溫度和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)即可保證 ABS與活化劑的混合物易于加工且混合均勻又可防止ABS發(fā)生過熱降解，并降低ABS的塑化 溫度。
[0014] (2)將計量好的聚合物載體、發(fā)泡劑、潤滑劑在混煉機中混合均勻后，采用雙螺桿 擠出機擠出造粒，料筒溫度為100_150°C，螺桿轉(zhuǎn)速為100_250r/min;本步中利用雙螺桿擠 出機良好的混煉能力以提高發(fā)泡劑在載體中的分散性，在此溫度和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)即可保證載 體與發(fā)泡劑的混合物易于加工且混合均勻又可防止發(fā)泡劑過早發(fā)生分解。
[0015] (3)將上述步驟（1)和（2)中所得的的兩種粒料在雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機與單螺桿擠 出機機組中造粒，料筒溫度為100-150°C，螺桿轉(zhuǎn)速為60-150r/min，即得到發(fā)泡母粒。本步 中利用雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機與單螺桿擠出機機組較低的剪切力將步驟（1)和（2)中所得的的 兩種粒料在此溫度和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行造粒，即可保證混合物易于加工，又可保證活化劑與 發(fā)泡劑在加工過程中未發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而防止發(fā)泡劑的分解，得到性能穩(wěn)定的發(fā)泡母粒。經(jīng)過 步驟（1)、（2)和（3)后，即解決了粉末狀活化劑和發(fā)泡劑在載體中的分散性問題，同時防止 了活化劑和發(fā)泡劑在加工過程中發(fā)生反應(yīng)，保證了發(fā)泡母粒的質(zhì)量。
[0016] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供了一種以SBS或/和HIPS為載體的發(fā)泡母粒，可 用于所有ABS材料及其復(fù)合材料中，且本發(fā)明提供的制備方法工藝簡單，對設(shè)備要求低，生 產(chǎn)效率高，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。該方法制得的母粒因采用SBS或/和HIPS為載體， 與ABS的相容性高，發(fā)泡劑能夠更好地分散在基體材料中，所得的ABS注塑產(chǎn)品的泡