一种用于abs微孔发泡材料的发泡母粒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种发泡母粒及其制备方法，具体来说是一种用于丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯共聚物（ABS)微孔发泡材料的发泡母粒及其制备方法，属于微孔发泡材料技术 领域。
【背景技术】
[0002] ABS是一种由聚丁二烯橡胶与单体苯乙烯和丙烯睛接枝而成的共聚物，其具有抗 冲击性、耐低温性、绝缘性能优良，表面光泽性良好，容易涂装着色等优点，主要应用于机 械、汽车、建材和电子、电器工业中。
[0003]发泡塑料与未发泡材料相比，密度可以降低5%~95%，从而降低原材料消耗和成 本，同时具有隔音隔热性能好、吸收冲击载荷、缓冲性能好、价格低廉等优点。这其中微孔发 泡塑料与普通发泡材料相比具有更加致密和均匀的泡孔结构，泡孔密度更高，所得制品的 综合性能更加优异，表面质量更好，制品的收缩和翘曲更低，可以加工成薄壁制品，因此微 孔发泡材料是近期泡沫材料研究领域的热点之一，而目前主要以聚烯烃、聚碳酸酯等塑料 为基体的发泡材料的研究为主。鉴于微孔发泡技术的上述优点，制备ABS微孔发泡制品成 为降低成本的一种有效途径。但目前ABS微孔发泡材料的开发难度较大，特别是国内尚未 形成相关的核心技术，同时关于ABS微孔发泡的工艺主要集中于间歇釜压发泡、模压发泡 和物理发泡注塑工艺，而关于化学发泡注塑工艺的应用较少。间歇釜压法和模压法虽然控 制参数少，比较容易控制泡孔尺寸，易于分析加工过程对结构与性能的影响，但其制备周期 长，效率低，仅适用于理论研究。物理发泡注塑工艺的设备复杂，投资较大，制造成本高，操 作工艺复杂。
[0004] 化学发泡注塑工艺不仅成型周期短，生产效率高，能一次成型外形复杂和尺寸精 确的微孔发泡制品，而且设备简单，操作简易。但目前直接针对于ABS微孔注塑成型用化学 发泡母粒的相关专利未见报道。
[0005]文献1 "专利申请号为201110322117. 8中国专利"公开了一种增韧发泡母粒的制 备方法，其采用低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物为载体，所制备 母粒用于聚丙烯及聚丙烯基复合材料发泡材料的制备。该发明涉及的发泡母粒用于ABS及 其复合材料的微孔发泡时易产生分层等不良现象。文献2 "专利申请号为201310315454. 3 中国专利"公开了一种用于聚苯乙烯微孔发泡的发泡母粒，该发明涉及的发泡母粒也不适 用于ABS及其复合材料的微孔发泡。
[0006] 有鉴于此，研究一种适用于注塑成型的化学发泡母粒就显得比较重要。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是：提供一种用于ABS微孔发泡材料的发泡母粒及其制 备方法，用于注塑成型的化学发泡母粒，其与ABS材料的相容性高，所得ABS微孔发泡材料 泡孔细小，分布均匀，从而可实现ABS材料的减重，节约ABS用量，以克服现有技术的不足。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于ABS微孔材料的发泡母 粒，按重量计算，聚合物载体20-70份，ABS树脂15-60份，发泡剂2-20份，活化剂1-7份，润 滑剂〇. 1-1份。在本方案中，采用聚合物为载体将发泡剂制备成母粒形式，可以提高发泡剂 的分散性，避免直接添加粉末状发泡剂易发生分散不均匀现象，并减少环境污染。同时载体 和ABS含量过少将不能完全包覆发泡剂或活化剂，导致分散不均匀；而载体过多又会对ABS 发泡材料的力学性能产生影响。发泡剂在注塑过程中发生分解以为聚合物中微孔的形成提 供气体，当发泡剂含量过高时，发泡过程中将产生过多的气体，形成的泡孔尺寸大，易发生 泡孔合并、塌陷等现象；当发泡剂含量过少时，产生的气体少，形成的泡孔数量少，易导致发 泡不完全。在本方案中活化剂主要用于降低发泡剂的分解温度并使发泡剂保持较高的发气 量，活化剂过高或过少均不利于发泡剂分解温度的降低，且分解产物易发生颜色变化，造成 注塑产品颜色不均匀。润滑剂主要用于减少各组分与螺杆和设备间的剪切力和摩擦，进而 降低加工过程产生的摩擦热，有利于加工过程的稳定，提高发泡剂的分散性，同时防止发泡 剂提前分解；润滑剂过少，不利于加工温度下聚合物的塑化；过多易导致物料与螺杆打滑， 产生物料混合不均匀及部分不熔现象。
[0009] 优选地，所述聚合物载体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS)或抗冲击聚 苯乙烯（HIPS)中的一种或两种。相对于常用的P0E和HDPE等聚合物载体，SBS和HIPS与 ABS具有良好的相容性，制备过程中不易产生分层现象，同时能够在泡孔周围提供一定的熔 体强度，有利于泡孔的长大和定型。
[0010] 优选地，所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺，其粒径为1-20ym。本发明中所采用的偶 氮二甲酰胺是一种食品级有机化学发泡剂，其本身无毒，产生的气体主要为氮气，无环境污 染，与无机发泡剂相比其在聚合物中的分散性好，发气量大，分解速度快。较小粒径的AC具 有较大的比表面，增加了与活化剂的接触面积，有利于提高AC的分解速率，促使聚合物形 成较小的微孔，但AC粒径过小时，分解速率过快又不利于泡孔的分散，进而影响泡孔质量； AC粒径过大时，其分解速率过慢，发气量少，易导致发泡不完全，影响泡孔尺寸和密度。
[0011] 优选地，所述的活化剂包括氧化锌和硬脂酸锌，其重量份比为4-6:1。氧化锌和硬 脂酸锌是AC最有效的分解活化剂，在较低温度下即可促进AC分解，其中氧化锌还有抑制AC 分解产生氰酸的作用，进而防止螺杆和机筒等被腐蚀。本发明中氧化锌与硬脂酸锌的配比 能够有效地使AC分解温度降低在本发明的加工温度范围内，同时此比例范围内AC的分解 产物颜色较浅，对注塑产品无颜色污染。
[0012] 优选地，所述的润滑剂为白油或D0P中的一种或者两种。白油和D0P具有增塑作 用，有利于增强聚合物的柔韧性，提高加工性。
[0013] 前述用于ABS微孔材料的发泡母粒的制备方法包括以下步骤： (1)将计量好的ABS树脂与活化剂和润滑剂在混料机中混合均匀后，采用双螺杆挤出 机挤出造粒，料筒温度为190-220°C，螺杆转速为150-300r/min;本步中利用双螺杆挤出 机良好的混炼能力以提高活化剂在ABS中的分散性，同时在此温度和转速范围内即可保证 ABS与活化剂的混合物易于加工且混合均匀又可防止ABS发生过热降解，并降低ABS的塑化 温度。
[0014] (2)将计量好的聚合物载体、发泡剂、润滑剂在混炼机中混合均匀后，采用双螺杆 挤出机挤出造粒，料筒温度为100_150°C，螺杆转速为100_250r/min;本步中利用双螺杆挤 出机良好的混炼能力以提高发泡剂在载体中的分散性，在此温度和转速范围内即可保证载 体与发泡剂的混合物易于加工且混合均匀又可防止发泡剂过早发生分解。
[0015] (3)将上述步骤（1)和（2)中所得的的两种粒料在双转子连续混炼机与单螺杆挤 出机机组中造粒，料筒温度为100-150°C，螺杆转速为60-150r/min，即得到发泡母粒。本步 中利用双转子连续混炼机与单螺杆挤出机机组较低的剪切力将步骤（1)和（2)中所得的的 两种粒料在此温度和转速范围内进行造粒，即可保证混合物易于加工，又可保证活化剂与 发泡剂在加工过程中未发生反应，进而防止发泡剂的分解，得到性能稳定的发泡母粒。经过 步骤（1)、（2)和（3)后，即解决了粉末状活化剂和发泡剂在载体中的分散性问题，同时防止 了活化剂和发泡剂在加工过程中发生反应，保证了发泡母粒的质量。
[0016] 本发明的有益效果：本发明提供了一种以SBS或/和HIPS为载体的发泡母粒，可 用于所有ABS材料及其复合材料中，且本发明提供的制备方法工艺简单，对设备要求低，生 产效率高，适用于大规模工业化生产。该方法制得的母粒因采用SBS或/和HIPS为载体， 与ABS的相容性高，发泡剂能够更好地分散在基体材料中，所得的ABS注塑产品的泡