本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种ABS增韧剂及其制备方法。
背景技术：
ABS树脂由单体丙烯腈、丁二烯和苯乙烯聚合而成，但实际上往往是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈占15％-35％，丁二烯占5％-30％，苯乙烯占40％-60％。在ABS树脂中，橡胶颗粒呈分散相，分散于SAN树脂连续相中。正因为连续相为SAN树脂，ABS树脂的表观性能由SAN树脂主导，具有一定的硬度和光泽度。ABS树脂溶解度参数在10.6-11.0之间，与SAN树脂的溶解度参数(12.0-13.0)相似，表观极性较大。
ABS高胶粉也是由单体丙烯腈、丁二烯和苯乙烯聚合而成，但单体组成上与ABS树脂不同。常见的ABS高胶粉中，丁二烯含量在55-70％，橡胶颗粒呈连续相，橡胶颗粒包裹着呈分散相的SAN树脂，使得高胶粉的表观性能由丁二烯主导，具有弹性，溶解度参数在9.0-9.3之间，更接近聚丁二烯的溶解度参数(8.2-8.5)，表观极性较差。
当ABS树脂受冲击时，交联的橡胶颗粒承受并吸收这种能量，使应力分散，从而阻止裂口发展，以此提高抗撕性能。而高胶粉增韧的机理正是增加ABS树脂中橡胶颗粒的分布量，当受到冲击时能承受更多的能量。虽然ABS树脂与ABS高胶粉的组成单体一致，具有一定的相容性，当ABS高胶粉的添加量小于5％时，能有效提高抗冲击能力，但由于两者溶解度参数差异较大，表观极性不一，当ABS高胶粉的添加量大于5％时，分散的橡胶颗粒会聚集成橡胶带，出现局部相分层的现象，随着高胶粉添加量的增加，相分层现象会越严重，导致增韧效果不佳，甚至影响材料的整体性能。如图1所示，为ABS高胶粉添加量与ABS树脂的抗冲击强度的关系图。虽然ABS高胶粉对ABS树脂有增韧作用，但ABS高胶粉的添加会使ABS树脂的拉伸强度、模量、弯曲强度和熔融指数均出现下降。因此，开发一种增韧效果显著、对ABS树脂基体影响少的高相容性ABS增韧剂是本领域的重要问题。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种ABS增韧剂，该ABS增韧剂能够提高ABS高胶粉的溶解度参数，使其与ABS树脂相容性更好，从而降低因相分层导致树脂整体性能的下降，起到更高效的增韧效果。
本发明的第二个目的在于提供一种ABS增韧剂的制备方法，步骤少，操作简单，方便安全。
本发明的第一个目的采用以下技术方案实现：
一种ABS增韧剂，包括按照重量份计的以下成分：
优选的，在所述ABS高胶粉中，丁二烯的含量为55％-70％，丁二烯作为橡胶相包裹着由丙烯晴和苯乙烯单体聚合而成的树脂相，ABS高胶粉表观具有弹性。
优选的，所述相容剂为ABS-g-MAH、AS-g-MAH、SBS-g-MAH、SEBS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH、PS-g-MAH和EPDM-g-MAH中的一种或任意组合。
优选的，所述增强剂为AS树脂、玻璃纤维、玄武岩纤维、有机蒙脱土、气相纳米二氧化硅和纳米碳酸钙中一种或任意组合。
优选的，所述分散剂为乙撑双硬脂酰胺、单硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸钡、硬脂酸锌和硬脂酸钙中一种或任意组合。
优选的，所述多羟基化学偶联剂为乙二醇、甘油、1,4-丁二醇和季戊四醇中一种或任意组合。
优选的，所述抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯中一种或两种组合。
其中，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，也称为抗氧剂1010，其分子式为C73H108O12，分子量为1177.66，CAS号为6683-19-8，它是一种白色结晶性粉末，熔点为119-123℃，无臭。
亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，也称为抗氧剂168，其分子式为C42H63O3P，分子量为646.92，CAS号为31570-04-4。
优选的，包括按照重量份计的以下成分：
优选的，包括按照重量份计的以下成分：ABS高胶粉68.5份；ABS-g-MAH 20份；有机蒙脱土5份；硬脂酸钡3份，硬脂酸锌2份；季戊四醇1份；四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.5份。
本发明的第二个目的采用以下技术方案实现：
一种ABS增韧剂的制备方法，包括以下步骤：
1)把配方量的ABS高胶粉、相容剂、增强剂、分散剂、多羟基化学偶联剂和抗氧化剂混合，搅拌均匀，得到混合料；
2)把所述混合料置于密炼机中，充分塑化，得到半成品；
3)取所述半成品，冷却至室温，然后粉碎，过筛，即得。
优选的，在步骤1)中，把配方量的ABS高胶粉、相容剂、增强剂、分散剂、多羟基化学偶联剂和抗氧化剂投入高速混料机中，充分搅拌至均匀；在步骤2)中，所述密炼机为双辊密炼机，加工温度设为220-230℃，混炼时间为8-10min；在步骤3)中，过筛时，筛网的网孔直径为2mm。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明所提供的ABS增韧剂，在传统的ABS高胶粉上进行改性优化，通过分子链接枝极性官能团，合理添加增强剂、分散剂和多羟基化学偶联剂等成分，提高了ABS高胶粉的溶解度参数和相分散能力，根据相似相容原理，使其与ABS树脂相容性更好，从而降低因相分层导致树脂整体性能的下降，起到更高效的增韧效果，具有高效高相容的优点。
(2)本发明所提供的ABS增韧剂，含有相容剂，相容剂与ABS高胶粉作用形成嵌段共聚物，接枝上极性较强的官能团，从而使ABS增韧剂的表观极性增加，溶解度参数提升，与ABS树脂的表观性能更为相似，提高相容性，避免出现相分层现象。
(3)本发明所提供的ABS增韧剂，含有增强剂，增强剂能够补偿树脂的拉伸强度、模量和弯曲强度的损失。
(4)本发明所提供的ABS增韧剂，通过添加分散剂，提高了ABS高胶粉在ABS树脂中的分散度，有效避免ABS高胶粉分子集聚导致相分层的现象。克服了ABS高胶粉的分子量相对较大，分子链不易扩展，使熔体流动性差，导致增韧效果不佳的不足。
(5)本发明所提供的ABS增韧剂，通过添加多羟基化学偶联剂，改善无机物质表面张力，同时接枝上有机分子链，使增强剂与ABS高胶粉有更好的融合性。克服了由于增强剂中多为无机物质，与高分子材料相容性差的不足。
(6)本发明所提供的ABS增韧剂的制备方法，步骤少，操作简单，方便安全，添加剂的用量少，经济效益显著。
附图说明
图1为ABS高胶粉添加量与ABS树脂的缺口冲击强度的关系图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
一种ABS增韧剂，包括按照重量份计的以下成分：
一种ABS增韧剂的制备方法，包括以下步骤：
1)把配方量的ABS高胶粉、相容剂、增强剂、分散剂、多羟基化学偶联剂和抗氧化剂混合，搅拌均匀，得到混合料；
2)把所述混合料置于密炼机中，充分塑化，得到半成品；
3)取所述半成品，冷却至室温，然后粉碎，过筛，即得。
实施例1
一种ABS增韧剂，依次按照以下步骤制备而成：称取ABS高胶粉68.5份，ABS-g-MAH 20份，有机蒙脱土5份，硬脂酸钡3份，硬脂酸锌2份，季戊四醇1份，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 0.5份。将上述各成分投入高速混料机中，充分搅拌均匀；然后置于双辊密炼机中混炼8min，混炼温度设为230℃；混炼结束后，待材料完全冷却，用粉碎机进行粉碎，筛选2mm以下的ABS增韧剂进行性能测试。
测试方法如下：测试的指标包括缺口抗冲击强度(kJ/m2)、熔融指数(g/10min)、拉伸强度(MPa)、断裂伸长率(％)、弯曲强度(MPa)和弹性模量(MPa)，测试标准严格按照ISO 180、ISO 1133、ISO 1033、ISO 527、ISO 178等体系进行验证。同时，进行空白对照实验和取用传统的ABS高胶粉进行对比实验。
如图1所示，为传统ABS高胶粉添加量与ABS树脂的缺口冲击强度的关系图，从图中可得，ABS树脂随着ABS高胶粉添加量的提高，其缺口抗冲击强度呈现先增加后减少的趋势，当ABS高胶粉的添加量为7％时，ABS树脂的缺口抗冲击强度达到最大。据此，设计的以下实验：在采用实施例1的ABS增韧剂和传统的ABS高胶粉进行测试时，进行了3组实验，它们在每组实验中的添加量分别为3％、5％和7％。具体测试数据如下表1所示。
表1实施例1的ABS增韧剂的性能测试记录表
从表1可得，在ABS树脂中添加了传统ABS高胶粉或实施例1的ABS增韧剂后，ABS树脂的缺口抗冲击强度均有所提高，但拉伸强度、弯曲强度和弹性模量均有了不同程度的减少，在两者添加量相同的情况下，添加实施例1的ABS增韧剂后，ABS树脂的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量减少量更少，表明了实施例1的ABS增韧剂性能较优。并且，在ABS树脂中添加了传统ABS高胶粉或实施例1的ABS增韧剂后，断裂伸长率均提高了，且在两者添加量相同的情况下，添加实施例1的ABS增韧剂会使得ABS树脂的断裂伸长率增加更多。此外，ABS树脂中添加了传统ABS高胶粉后，熔融指数出现下降的趋势，而添加了实施例1的ABS增韧剂后，熔融指数反而增加了。综上所述，本发明实施例1所提供的ABS增韧剂性能优，与ABS树脂的溶解度参数更为接近，增韧效果更好。
实施例2
一种ABS增韧剂，依次按照以下步骤制备而成：称取ABS高胶粉57.5份，ABS-g-MAH 15份，AS-g-MAH 10份，气相纳米二氧化硅10份，乙撑双硬脂酰胺5份，甘油2份，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.5份。将上述各成分投入高速混料机中，充分搅拌均匀；然后置于双辊密炼机中混炼10min，混炼温度设为220℃；混炼结束后，待材料完全冷却，用粉碎机进行粉碎，筛选2mm以下的ABS增韧剂进行性能测试。
测试方法与实施例1相同，测试结果如下表2所示。
表2实施例2的ABS增韧剂的性能测试记录表
从表2可得，与传统的ABS高胶粉相比，本发明实施例2所提供的ABS增韧剂性能优，与ABS树脂的溶解度参数更为接近，增韧效果好。
实施例3
一种ABS增韧剂，依次按照以下步骤制备而成：称取ABS高胶粉62.5份，ABS-g-MAH 10份，SEBS-g-MAH 10份，气相纳米二氧化硅5份，纳米碳酸钙5份，单硬脂酸甘油酯5份，乙二醇2份，亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯0.5份。将上述各成分投入高速混料机中，充分搅拌均匀；然后置于双辊密炼机中混炼9min，混炼温度设为225℃。混炼结束后，待材料完全冷却，用粉碎机进行粉碎，筛选2mm以下的ABS增韧剂进行性能测试。
测试方法与实施例1相同，测试结果如下表3所示。
表3实施例3的ABS增韧剂的性能测试记录表
从表3可得，与传统的ABS高胶粉相比，本发明实施例3所提供的ABS增韧剂性能优，与ABS树脂的溶解度参数更为接近，增韧效果好。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。