技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种玻纤增强MS复合材料及 其制备方法。
背景技术
MS树脂具有良好的透明度、强度，以及耐化学性，在家电、食品领域应 用较多，但其缺口冲击强度低，韧性差，耐热低。鉴于以上特点，工程塑料行 业对MS树脂的改性方法较多，如MS/ABS合金，MS/PC合金等，以上方法扩 展了MS树脂的应用领域。但是这些现有改性后的MS树脂在机械强度、韧性、 耐热性等性能仍存在不足，影响了其应用范围。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种机械强度高、韧性 好的玻纤增强MS复合材料。
本发明的另一目的是提供一种工艺简单，条件易控，生产成本低的玻纤增 强MS复合材料制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种玻纤增强MS复合材料，包括如下重量百分比的配方组分：
以及，一种玻纤增强MS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按照上述玻纤增强MS复合材料配方分别称取各组分；
将所述称取各组分进行混料处理，得到混合物料；
将所述混合物料进行熔融挤出，造粒，得到所述玻纤增强MS复合材料； 所述挤出温度160～220℃。
上述玻纤增强MS复合材料以MS树脂为基体材料，采用玻璃纤维与其他 组分在熔融挤出过程中发生协同作用，对MS树脂进行改性，从而赋予该玻纤 增强MS复合材料优异的机械强度和韧性以及耐热性。
上述玻纤增强MS复合材料制备方法只需按配方将各组分混合并在适当的 温度下熔融挤出即可得到产品，其制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉， 对设备要求低的特点，适于工业化生产。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例玻纤增强MS复合材料制备方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以 下结合实施例与附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述 的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种机械强度高、韧性好的玻纤增强MS复合材料。该 玻纤增强MS复合材料包括如下重量百分比的配方组分：
具体地，上述MS树脂为基体成分，在熔融挤出过程中，其分子与其他组 分如抗氧剂、玻璃纤维发生接枝反应。从而实现对MS树脂的改性。在优选实 施例中，该MS树脂其MMA成分质量比为60～80%，热变形温度大于80℃。 具体的如型号如台湾奇美PM-600、日本电气化学TX-100、日本新日铁MS750 等。该优选的MS树脂具有更好的抗冲击性能、韧性和耐热性，经接枝改性后， 使得玻纤增强MS复合材料具有更好的机械强度、韧性和耐热性。
上述玻璃纤维在熔融技术过程中对MS树脂进行接枝改性，实现对该玻纤 增强MS复合材料的机械强度和韧性等性能的调节。如随着该玻璃纤维含量的 降低，该玻纤增强MS复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等性能相应 降低；随着该玻璃纤维含量的升高，该玻纤增强MS复合材料的拉伸强度、弯 曲强度、弯曲模量等性能相应升高。因此，通过调整该玻璃纤维的含量，能够 实现对该玻纤增强MS复合材料的强度和韧性进行调节控制。为了进一步提高 该玻纤增强MS复合材料的强度和韧性等性能，在优选实施例中，该玻璃纤维 为无碱短切玻璃纤维。在更优选实施例中，该无碱短切玻璃纤维直径为9～ 13μm，含水率≤0.1%。具体地，该无碱短切玻璃纤维可以是巨石集团526、510 等产品。
上述相容剂的存在，使得各组分在熔融挤出过程中，能有效的借助于分子 间的键合力，使得上述实施例玻纤增强MS复合材料配方中的各组分分子之间 更好的发生作用，形成性能稳定的玻纤增强MS复合材料。在优选实施例中， 上述相容剂为苯乙烯-马来酸酐交替共聚物。在进一步优选实施例中，该苯乙烯 -马来酸酐交替共聚物的玻璃化转变温度为135～155℃，重均分子量为7500～ 21000。具体地，该苯乙烯-马来酸酐交替共聚物可以是法国克雷威利SMA2021、 SMA2000等产品。
上述液态水为高纯净度水，在0℃时，其密度为0.99987×103kg/m3，在常 温常压下为无色无味的透明液体。该液态水的存在，能使得各组分在熔融挤出 过程中形成水蒸气从真空口溢出，同时带走制程过程中的小分子，从而使玻纤 增强MS复合材料外观达到白色通透的效果。
上述抗氧剂组分能有效提高本实施例玻纤增强MS复合材料抗氧化性能， 延长其使用寿命。在优选实施例中，该抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，其熔点115～ 150℃。具体地，该受阻酚类抗氧剂可以是汽巴IRGANOX 1098、IRGANOX 1010 等产品。该优选的抗氧剂不经能提高玻纤增强MS复合材料抗氧化性能，还能 提高其耐热性能以及与玻璃纤维等组分一同对该MS树脂改性，改善该玻纤增 强MS复合材料的强度、韧性等性能。
上述润滑剂组分能在熔融挤出过程中黏附在其他组分表面，使得各组分充 分分散，使得各组分充分发生反应或作用，提高本实施例玻纤增强MS复合材 料性能的稳定。同时便于各组分熔融挤出过程中的输送。在优选实施例中，该 润滑剂酰胺蜡类改性物，熔点:141.5℃～144.5℃。具体地，该润滑剂可以是广 州市欧颖化工TAF、EBS等产品。
由上所述，上述实施例玻纤增强MS复合材料以MS树脂为主料，采用玻 璃纤维与其他组分在熔融挤出过程中，各组分熔融，且分子能够均匀分散掺杂 起到协同作用，对MS树脂进行改性，从而赋予该玻纤增强MS复合材料优异 的机械强度和韧性以及耐热性，其中，该机械强度和韧性相关性能请参见下文 表1中数据。因此，该玻纤增强MS复合材料有效克服了现有改性MS树脂材 料的不足。另外，通过对各组分的含量和种类的调整，进一步地提高了该玻纤 增强MS复合材料的机械强度和韧性。
相应地，本发明实施例还提供了上述玻纤增强MS复合材料的制备方法， 其工艺流程如图1所示。该方法包括如下步骤：
S01.称取配方组分：按照上述玻纤增强MS复合材料的配方称取各组分；
S02.制备混合物料：将步骤S01中称取各组分进行混料处理，得到混合物 料；
S03.混合物料的熔融挤出：将步骤S02中的混合物料进行熔融挤出，得到 所述玻纤增强MS复合材料；所述挤出温度160～220℃。
具体地，上述步骤S01中的玻纤增强MS复合材料的配方以及配方中的各 组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。
上述步骤S02中，各组分进行混料处理的时间可以根据实际生产条件进行 灵活的调整，只要各组分预混充分即可。如混合的设备可以是混料筒等。
上述步骤S03中，混合物料的熔融挤出的温度尤为重要，往往决定了该玻 纤增强MS复合材料的性能。
在优选实施例中，该步骤S03混合物料的熔融挤出采用双螺杆挤出机挤出， 挤出温度可以分为5个温度段，具体地，第一区温度为160～190℃、第二区温 度为185～220℃、第三区温度为180～210℃、第四区温度为160～200℃、机 头200～220℃。至于在各温度阶段的熔融挤压的时间没有特别要求，可以按照 双螺杆挤出机常规设置的转速来确定熔融时间。通过对挤出温度的控制，使得 各组分之间充分发生作用后形成稳定的晶体，得到玻纤增强MS复合材料。
上述玻纤增强MS复合材料制备方法只需按配方将各组分混合并在适当的 温度下熔融挤出即可得到产品，在熔融挤出过程中只需控制熔融挤出的温度和 时间即可，因此，其制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低 的特点，适于工业化生产。
现以具体玻纤增强MS复合材料的配方和制备方法为例，对本发明进行进 一步详细说明。其中，下述各实施例中，玻纤增强MS复合材料包括MS树脂、 相容剂、液态水、玻璃纤维、润滑剂，抗氧剂等组分。其中，MS树脂选择台 湾奇美PM-600（或日本电气化学TX-100或日本新日铁MS750）；液态水，食 用级；相容剂选择法国克雷威利SMA 2021（或SMA 2000）；无碱短切玻璃纤 维选择巨石集团526（或510）；抗氧剂选择汽巴化工的IRGANOX 1098（或 1010）；润滑剂选择广州市欧颖化工TAF（或EBS）。
实施例1
本实施例玻纤增强MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表1，包 括重量百分比的MS树脂37.6%、相容剂10%、液态水0.3%、抗氧剂0.6%、 无碱短切玻璃纤维50%，润滑剂1.5%。
该玻纤增强MS复合材料的制备方法如下：
S11：按照下文表1中实施例1配方称取各组份；
S12：将步骤S11中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；
S13：将步骤S12中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒， 其挤出工艺为：一区160℃、二区190℃、三区200℃、四区170℃、机头220℃。
实施例2
本实施例玻纤增强MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表1，包 括重量百分比的MS树脂50%、相容剂8%、液态水0.3%、抗氧剂0.5%、无 碱短切玻璃纤维40%，润滑剂0.2%。
该玻纤增强MS复合材料的制备方法如下：
S21：按照下文表1中实施例2配方称取各组份；
S22：将步骤S21中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；
S23：将步骤S22中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒， 其挤出工艺为：一区170℃、二区185℃、三区195℃、四区200℃、机头210℃。
实施例3
本实施例玻纤增强MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表1，包 括重量百分比的MS树脂62.5%、相容剂6%、液态水0.2%、抗氧剂0.4%、 无碱短切玻璃纤维30%，润滑剂0.9%。
该玻纤增强MS复合材料的制备方法如下：
S31：按照下文表1中实施例3配方称取各组份；
S32：将步骤S31中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；
S33：将步骤S32中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒， 挤出工艺为：一区180℃、二区220℃、三区210℃、四区160℃、机头200℃。
实施例4
本实施例玻纤增强MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表1，包 括重量百分比的MS树脂74.9%、相容剂4%、液态水0.2%、抗氧剂0.3%、 无碱短切玻璃纤维20%，润滑剂0.6%。
该玻纤增强MS复合材料的制备方法如下：
S41：按照下文表1中实施例4配方称取各组份；
S42：将步骤S41中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；
S43：将步骤S42中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒， 挤出工艺为：一区190℃、二区210、三区180℃、四区200℃、机头210℃。
实施例5
本实施例玻纤增强MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表1，包 括重量百分比的MS树脂87.4%、相容剂2%、液态水0.1%、抗氧剂0.2%、 无碱短切玻璃纤维10%，润滑剂0.3%。
该玻纤增强MS复合材料的制备方法如下：
S51：按照下文表1中实施例5配方称取各组份；
S52：将步骤S51中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；
S53：将步骤S52中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒， 挤出工艺为：一区170℃、二区190℃、三区195℃、四区195℃，机头220℃。
对比实例1
本实施例改性MS复合材料的重量百分比配方组分参见下述表2，包括重 量百分比的MS树脂62.5%、相容剂6%、液态水0.2%、抗氧剂0.4%、2000 目滑石粉30%、润滑剂0.9%。
该改性MS复合材料的制备方法如下：
S61：按照下文表2中对比实例1配方称取各组份；
S62：将步骤S61中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；
S63：将步骤S62中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒， 挤出工艺为：一区180℃、二区220℃、三区210℃、四区160℃，机头200℃。
对比实例2
本实施例改性SAN复合材料的重量百分比配方组分参见下述表2，包括重 量百分比的SAN树脂62.5%、相容剂6%、液态水0.2%、抗氧剂0.4%、无 碱短切玻璃纤维30％，润滑剂0.9%。
该改性SAN复合材料的制备方法如下：
S71：按照下文表2中对比实例2配方称取各组份；
S72：将步骤S71中称取各组分加入混料筒中进行混料处理；
S73：将步骤S72中的混合物料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，造粒， 挤出工艺为：一区180℃、二区220℃、三区210℃、四区160℃、机头200℃。
性能测试：
将上述实施例1至实施例5制备的玻纤增强MS复合材料以及对比实例1、 2所制备的复合材料分别按照如下标准进行性能测试：
拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸（mm）： （176±2）（长）×（12.6±0.2）（端部宽度）×(3.05±0.2)（厚度），拉伸速度为 50mm/min；
弯曲强度和弯曲模量按ASTM D-790标准进行检验。试样类型为试样尺寸 （mm）：（128±2）×（12.67±0.2）×(3.11±0.2)，弯曲速度为20mm/min；
悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验。试样类型为I型，试 样尺寸（mm）：（63±2）×（12.45±0.2）×(3.1±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩 余厚度为1.9mm；
上述将上述实施例1至实施例5所制备的玻纤增强MS复合材料相关性能 测试结果分别如表1。对比例1、2制备的复合材料相关性能测试结果分别如表 2。
表1
表2
由上述表1中可以看出，随着无碱短切玻纤含量的递减，玻纤增强MS复 合材料的拉伸强度、弯曲强度，以及弯曲模量不断降低，但冲击强度出现一个 峰值。当实施例的玻纤含量为30%，相容剂含量为6%时，材料的冲击强度最 大，此时材料综合性能最佳。另外，无碱短切玻纤含量小于30%时，玻纤增强 MS复合材料表面白透，光滑并无玻纤外露。
由上述表2中可以看出，对比例1为滑石粉填充改性，对比例2为玻纤增 强SAN树脂改性，前者强度低表面差，后者强度较高，但表面玻纤外露。
综合上述表1、2可知，本发明实施例玻纤增强MS复合材料通过采用玻璃 纤维在其他组分在熔融挤出过程中发生协同作用，对MS树脂进行改性，从而 赋予该玻纤增强MS复合材料优异的机械强度和韧性以及耐热性。能有效解决 现有技术中如对比实例1、2中存在表面和强度的矛盾。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。