本发明专利技术提供了一种高强度高刚性的环保耐候ABS树脂，由包含如下重量百分比的原料制备得到：ABS树脂：70~87%，耐候增强剂：8~20%，增韧剂：3~12%，润滑剂：0.5~2.0%，抗氧剂：0.3~0.5%，热稳定剂：0.5~1.0%。所述的耐候增强剂是AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的纳米纤维素气凝胶耐候增强剂，在进行熔融共混时极大地提升了与ABS树脂的界面相容性，促进了耐候增强剂在ABS树脂中的良好分散和应力传递，实现了ABS树脂的增强效果，并且纳米纤维素气凝胶绿色环保，利用其紫外屏蔽作用，延缓了ABS材料的老化过程，提高了其在户外制品中的耐候性，改善了难以平衡材料耐候性和机械性能的问题，有效地优化了材料的综合性能。化了材料的综合性能。
Environmental friendly weather resistant ABS resin with high strength and rigidity and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种高强度高刚性的环保耐候ABS树脂及其制备方法
[0001]本专利技术属于高分子材料加工
，具体涉及一种高强度高刚性的环保耐候ABS树脂及其制备方法。
技术介绍
[0002]ABS树脂是由苯乙烯、丁二烯和丙烯腈构成的三元接枝共聚物，它是在AS树脂的连续相中分散着聚丁二烯橡胶相的两相结构高分子材料。ABS树脂的冲击强度较高，化学稳定性和电性能良好，同时由于具有优异的流动性，使得其广泛地应用于家用电器、儿童玩具、机械配件、汽车内外饰等领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。
[0003]但是ABS结构中含有双键，而双键的存在容易在能量较大的紫外线与大气中氧气的共同作用下打开，造成材料发生分解和变黄，如果把ABS材料作为长期户外材料使用，耐候性是一个非常重要的性能指标。传统的ABS材料在抗紫外和耐老化等方面性能较差，在户外使用时容易出现变黄老化的现象，导致材料的各项性能均出现不同程度的下降，造成如今传统的ABS材料难以达到日益严格的耐候性要求，在使用过程中受到了诸多的限制。因此，如何提高其耐候性是拓宽ABS户外应用领域的关键。
[0004]CN102731921A中公开了“一种替代ABS的耐候聚合物合金及其制备方法”，主要包括苯乙烯
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丙烯腈共聚物、聚碳酸酯、酯交换剂和饱和弹性体等，采用共混合金法生产，但该高分子材料的耐候性表现不佳，且抗冲击性能较差，影响其实际的应用；CN101735548 A中公开了“一种阻燃耐候ABS材料及制造方法”，该专利是在ABS中加入阻燃剂、紫外线吸收剂和光稳定剂来实现材料阻燃耐候的，但该专利中大量使用氯化聚乙烯作为阻燃协效剂，不符合当下ABS材料绿色环保的理念；CN113462116 A中公开了“一种抗冲击高耐候的改性ABS树脂聚合物及其制备工艺”，该专利通过对ABS树脂表面处理，再与竹炭纤维、纳米微粒和填充材料等熔融共混提高了ABS树脂的耐候性能，但所用竹炭纤维和无机填料在ABS基体中的分散性较差，导致材料的力学性能下降。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的ABS材料耐候性差以及传统耐候剂在ABS基体中相容性差、添加量高同时导致的力学性能下降等问题，提供了一种高强度高刚性的环保耐候ABS树脂及其制备方法。制备的ABS树脂具有耐候增强剂添加量低、材料高强度高刚性、环保耐候的特点。
[0006]为达到以上专利技术目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：
[0007]一种高强度高刚性的环保耐候ABS树脂，其由包含如下重量百分比的原料制备得到：
[0008]ABS树脂：70～87％
[0009]耐候增强剂：8～20％
[0010]增韧剂：3～12％
[0011]润滑剂：0.5～2.0％
[0012]抗氧剂：0.3～0.5％
[0013]热稳定剂：0.5～1.0％。
[0014]所述的耐候增强剂是AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的纳米纤维素气凝胶(RCA)耐候增强剂；
[0015]所述的耐候增强剂的制备方法包含如下步骤：
[0016](1)在室温下，将1～40份纳米纤维素溶解于5～300份NaOH/尿素/水质量比＝5～10：10～15：75～85(优选7：12：81)的体系中，所得乳白色的悬浮液置于冰箱中冷冻至固体，解冻后快速搅拌，制得均匀透明的纳米纤维素/NaOH/尿素水溶液。随后将3～35份纳米纤维素/NaOH/尿素水溶液在30～60℃下凝胶1～4h，并用5～80份蒸馏水反复浸泡凝胶至中性。最后，将凝胶在液氮中浸泡后，快速放入真空冷冻干燥机中进行干燥，制备得到纳米纤维素气凝胶(RCA)；
[0017](2)将3～30份RCA和20～80份带羧基的可聚合单体加入到反应器中，在30～60℃下预混12～24h，随后控制整个反应过程中的真空度为500～800Pa，向其中加入0.002～0.006份催化剂并开启搅拌，将反应器的温度升至80～140℃保温3～12h。反应完成后，将所得产物抽滤烘干，以表面修饰的方式制得带可聚合双键的RCA；
[0018](3)采用乳液聚合工艺将带可聚合双键的RCA聚合上丁二烯单体将其包裹，得到以RCA为内核的聚丁二烯PBL乳胶粒子：优选地，将10～25份带可聚合双键的RCA、50～100份1,3
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丁二烯(BD)、8～20份乳化剂油酸钾、1～3份电解质碳酸钠、1～3份链转移剂正十二烷基硫醇、1～3份引发剂过硫酸钾和60～100份去离子水加入到反应器中并开启搅拌，将反应器升温至45℃～85℃保温20～35h，当250nm≤聚丁二烯PBL乳胶粒子粒径≤400nm时停止搅拌，得到以RCA为内核的PBL乳胶粒子；
[0019](4)PBL乳胶粒子经接枝AS树脂、凝聚、过滤脱水和干燥后制得AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的RCA耐候增强剂。接枝AS树脂的具体操作可参照黄立本等编写的书籍《ABS树脂及其应用》中的第68
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83页和第84
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90页。
[0020]通过选用带羧基的可聚合单体对RCA进行表面改性，取代其表面大量的
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OH，成功引入具有反应活性的C＝C，之后在其上采用乳液聚合工艺聚合丁二烯单体将其包裹，得到以RCA为内核的聚丁二烯PBL乳胶粒子，最后将PBL胶乳经接枝AS树脂、凝聚、过滤脱水和干燥后制得AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的RCA耐候增强剂。一方面，以本专利技术提供的方法所制备的耐候增强剂与ABS基体在熔融共混时有效地提高了两者的界面相容性，促进了耐候增强剂在ABS树脂中的良好分散和应力传递，实现了ABS树脂的增强效果；另一方面，利用RCA的紫外屏蔽作用，延缓了ABS材料的老化过程，提高了其在户外制品中的耐候性，改善了难以平衡材料耐候性和机械性能的问题，有效地优化了材料的综合性能。
[0021]本专利技术所述的耐候增强剂的制备方法中，所述的纳米纤维素平均粒径为50～100nm。
[0022]本专利技术所述的耐候增强剂的制备方法中，所述带羧基的可聚合单体的结构中应至少带有一个羧基并同时包含一个烯类双键，优选为丁二酸单
‑2‑
(2
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丙烯酰氧基)羟乙醇、马来酸单[2(1
‑
氧
‑2‑
丙烯基)氧乙基]酯、4
‑
环己烯
‑
1,2
‑
二甲酸单[2
‑
[(1
‑
氧代
‑2‑
丙烯基)氧基]乙基]酯、1,2
‑
环己烷二甲酸单[2[(2
‑
甲基
‑1‑
氧代
‑2‑
丙烯酰)氧基]乙基]酯、1,2
‑
苯二
甲酸单[2
‑
[(1
‑
氧代
‑2‑
丙烯基)氧]乙基]酯和(Z)
‑2‑
丁烯二酸
‑2‑
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高强度高刚性的环保耐候ABS树脂，其特征在于：其由包含如下重量百分比的原料制备得到：ABS树脂：70～87％耐候增强剂：8～20％增韧剂：3～12％润滑剂：0.5～2.0％抗氧剂：0.3～0.5％热稳定剂：0.5～1.0％。2.根据权利要求1所述的ABS树脂，其特征在于：所述的耐候增强剂是AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的纳米纤维素气凝胶耐候增强剂。3.根据权利要求1或2所述的ABS树脂，其特征在于：所述的耐候增强剂的制备方法包含如下步骤：(1)在室温下，将纳米纤维素溶解于NaOH/尿素的水溶液中，冷冻至固体，解冻后快速搅拌，制得纳米纤维素/NaOH/尿素水溶液，随后在30～60℃下凝胶，并浸泡凝胶至中性，最后，将凝胶在液氮中浸泡后进行干燥，制备得到纳米纤维素气凝胶RCA；(2)将RCA和带羧基的可聚合单体加入到反应器中，向其中加入催化剂，反应，制得带可聚合双键的RCA；(3)采用乳液聚合工艺在带可聚合双键的RCA上聚合丁二烯单体将其包裹，得到以RCA为内核的聚丁二烯PBL乳胶粒子；(4)最后将PBL乳胶粒子经接枝AS树脂、凝聚、过滤脱水和干燥后制得AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的RCA耐候增强剂。4.根据权利要求3所述的ABS树脂，其特征在于：制备耐候增强剂的原料为如下质量份：步骤(1)中，1～40份纳米纤维素，5～300份NaOH/尿素/水溶液，3～35份纳米纤维素/NaOH/尿素水溶液，5～80份蒸馏水；步骤(2)中，3～30份RCA，20～80份带羧基的可聚合单体，0.002～0.006份催化剂。5.根据权利要求3
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4任一项所述的ABS树脂，其特征在于：所述带羧基的可聚合单体的结构中至少带有一个羧基并同时包含一个烯类双键，优选为丁二酸单
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丙烯酰氧基)羟乙醇、马来酸单[2(1
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氧
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丙烯基)氧乙基]酯、4
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环己烯
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二甲酸单[2
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丙烯基)氧基]乙基]酯、1,2
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环己烷二甲酸单[2[(2
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甲基
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐越，麻宁，赵国威，孙一峰，王磊，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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