一種玄武巖纖維增強(qiáng)的環(huán)保阻燃abs復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于ABS復(fù)合材料領(lǐng)域，特別設(shè)及一種高強(qiáng)玄武巖纖維增強(qiáng)阻燃環(huán)保ABS 復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] ABS(丙締臘-下二締-苯乙締共聚物）是由丙締臘、下二締和苯乙締Ξ個(gè)成分組 成的熱塑性塑料。它是在AS樹脂的連續(xù)相中分散著聚下二締橡膠相的兩相結(jié)構(gòu)高分子材 料。ABS由于具有良好的剛性、硬度、初性、耐化學(xué)藥品性化及加工流動(dòng)性，并且成本低、重量 輕，因而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、家用電氣、日常用具等行業(yè)。組成該樹脂的Ξ種成分的特性，即 苯乙締的光澤和成型性、丙締臘優(yōu)良的機(jī)械特性、聚下二締橡膠的耐沖擊性等，它們之間有 效的結(jié)合使ABS樹脂綜合性能十分優(yōu)良。然而，由于ABS材料中含有下二締橡膠，氧指數(shù)為 18%左右、屬于易燃品，如果要制成家電產(chǎn)品，就需要對其進(jìn)行阻燃改性。另一方面，汽車工 業(yè)和家電行業(yè)也對ABS材料的需要增加，如汽車儀表板、格柵、電熱水器元件、發(fā)熱家電外 殼（電吹風(fēng)等）等都使用ABS材料來生產(chǎn)，但是ABS材料本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在高于100°C的 情況下難W保持良好的剛性、硬度，因此需要對ABS材料進(jìn)行耐熱改性和強(qiáng)度改性。但目前 ABS材料在阻燃改性、耐熱改性和強(qiáng)度改性之間不能得到協(xié)調(diào)，限制了ABS改性材料的使用 范圍。
[0003] 目前市場上對ABS的阻燃改性主要有四漠雙酪A、十漠二苯乙燒、十漠二苯酸、漠 化環(huán)氧樹脂等，運(yùn)些一般容易影響加工流動(dòng)性、影響強(qiáng)度、有污染等。耐熱改性通常與聚碳 酸醋等材料做成合金材料，可W由聚碳酸醋含量的改變而對力學(xué)性能、耐熱性能做很好的 控制，但是注塑過程中由于流動(dòng)性的大幅度下降、且價(jià)格較高。強(qiáng)度改性主要通過加玄武巖 纖維增強(qiáng)改性ABS，玄武巖在我國分布較廣，價(jià)格便宜，而玄武巖纖維的制造成本低，相對化 學(xué)纖維、玻璃纖維、碳纖維等有較為明顯的綜合優(yōu)勢，替代潛力大，是高科技含量和高附加 值的新產(chǎn)品。玄武巖纖維與玻璃纖維相比，在耐高低溫、力學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性 等方而均具有較大優(yōu)勢。由于玄武巖烙化過程中沒有棚和其他堿金屬氧化物排出，使玄武 巖纖維制造過程的池爐排放煙塵中無有害物質(zhì)析出，不向大氣排放有害氣體，無工業(yè)垃圾 及有毒物質(zhì)污染環(huán)境。玻璃纖維改性后翅曲變形大，玻璃纖維增強(qiáng)ABS存在不能完全滿足 使用性能的缺陷。而碳纖維則價(jià)格相對較貴，使成本增加，限制了應(yīng)用領(lǐng)域。
[0004] 玄武巖纖維具有非人工合成的純天然性，加之生產(chǎn)過程無害，且產(chǎn)品壽命長，是一 種低成本、高性能、潔凈程度理想的新型綠色環(huán)保材料。玄武巖纖維在很大程度上可代替 玻璃纖維，被廣泛用于航天航空、石油化工、汽車、建筑等諸多領(lǐng)域。玄武巖纖維具有良好 的增強(qiáng)效應(yīng)，其單纖維拔絲實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，玄武巖纖維與環(huán)氧聚合物的粘合能力高于無堿E 玻璃纖維，而且在采用硅烷偶聯(lián)劑處理后其粘合能力還會(huì)進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，目的是提供一種高強(qiáng)玄武巖纖維增 強(qiáng)的環(huán)保阻燃ABS復(fù)合材料，具有很好的強(qiáng)度、剛度、沖擊初性、耐熱性和流動(dòng)性。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種玄武巖纖維增強(qiáng)的環(huán)保阻燃 ABS復(fù)合材料，由包括W下重量份的組分制成：
[0007] 丙矯睛-下二締-苯玄矯共聚物H)〇份， 玄武巖纖維 20~40份， 偶聯(lián)劑 化2"1份 增勒劑 0.1~8份， 阻燃劑 10~20份， 阻燃脅效劑 2~10份， 抗氧劑 1.5~2份， 光穩(wěn)定劑 1~1.5份， 耐熱助劑 巧~幼;粉， 分散劑 0.5~1.0份， 界面相容荊 4~10份。
[000引所述的丙締臘-下二締-苯乙締共聚物的密度為1. 05~1. 12g/cm3,其中丙締 臘-下二締-苯乙締共聚物中組分下二締的質(zhì)量含量為35~45%。
[0009] 所述的玄武巖纖維為連續(xù)玄武巖纖維，纖維直徑為5-15μm。
[0010] 所述玄武巖纖維在使用前用0.2-1重量份偶聯(lián)劑處理，所述的偶聯(lián)劑選自 N-0-氨乙基-丫-氨丙基Ξ甲氧基硅烷或丫-(甲基丙締酷氧）丙基Ξ甲氧基硅烷中的一 種或幾種。
[0011] 所述的增初劑選自乙締丙締酸甲醋幾基共聚物、乙締-醋酸乙締共聚物、聚酷胺 樹脂或Ξ元乙丙橡膠。
[0012] 所述的阻燃劑選自Ξ聚氯胺氯脈酸鹽、Ξ聚氯胺憐酸鹽、Ξ聚氯胺聚憐酸鹽、Ξ聚 氯胺焦憐酸鹽或Ξ聚氯胺棚酸鹽。
[0013] 所述的阻燃協(xié)效劑選自氧化儀、氧化娃、棚酸鋒、水滑石或Ξ氧化二錬；
[0014] 所述的抗氧劑選自N，N'-二（β-糞基）對苯二胺、硫代二丙酸十八醋、[β-(3， 5二叔下基4-徑基-苯基）丙酸]季戊四醇醋或硫代二丙酸二月桂醋。
[0015] 所述的光穩(wěn)定劑選自亞憐酸Ξ(1，2,2,6,6-五甲基贓晚）醋、水楊酸-4-叔下基 苯醋、2-徑基-4-甲氧基二苯甲酬或2-徑基-4-正辛氧基二苯甲酬；
[0016] 所述的耐熱助劑選自聚甲基丙締酷亞胺、Ν-苯基接枝馬來酷亞胺或苯乙締/丙締 臘共聚物；
[0017] 所述的分散劑選自硬脂酸裡、Ν，Ν'-亞乙基雙硬脂酸胺或硬脂酸鋒；
[0018] 所述的界面相容劑選自環(huán)氧樹脂或苯乙締接枝馬來酸酢中的一種或一種W上；所 述的苯乙締接枝馬來酸酢的馬來酸酢接枝率為10~20%。所述環(huán)氧樹脂選自雙酪型環(huán)氧 樹脂、多酪型縮水甘油酸環(huán)氧樹脂、縮水甘油醋型環(huán)氧樹脂中的一種或幾種。
[0019] 一種玄武巖纖維增強(qiáng)的環(huán)保阻燃ABS復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟：
[0020] (1)將ABS和增初劑進(jìn)行干燥；將20~40重量份玄武巖纖維置于含0.2-1重量 份偶聯(lián)劑的酒精溶液中進(jìn)行表面處理，之后干燥；
[0021] (2)按重量份數(shù)，稱取丙締臘-下二締-苯乙締共聚物100份、玄武巖纖維25~ 40份（偶聯(lián)劑處理后）、增初劑0~8份、阻燃劑10~20份、阻燃協(xié)效劑2~10份、抗氧 劑1. 5~2份、光穩(wěn)定劑1~1. 5份、耐熱助劑10~20份、界面相容劑4~10份、分散劑 0. 5~1. 0份加入高速混合機(jī)中，原料混合均勻：按照配比將各組分材料加入混合桶中使之 混合均勻；
[0022] (3)在雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)混煉：將步驟（1)得到的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)混 煉；
[002引 （4)將得到的物料擠出后冷卻、切粒，即得一種高強(qiáng)玄武巖纖維增強(qiáng)環(huán)保阻燃ABS 復(fù)合材料。
[0024]所述步驟（1)中，將ABS和增初劑置于干燥器中進(jìn)行干燥，干燥溫度為80°C，干燥 時(shí)間為lOh;
[00巧]將15-45重量份玄武巖纖維置于含0. 2-1重量份偶聯(lián)劑的酒精溶液中超聲處理 2-4小時(shí)，溶液溫度為45-55Γ，然后將超聲處理好的玄武巖纖維置于烘箱中80°C干燥8小 時(shí)。
[0026] 所述步驟似中，高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為800~150化/min,混合時(shí)間為2~8min;
[0027] 所述步驟（3)中，雙螺桿擠出機(jī)共有六段，第一段和第二段擠出溫度在180~ 190°C，其它幾段擠出溫度在190~220°C之間；雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速在200~40化.min-1 ;
[0028]所述步驟（4)中，料筒溫度190~200°C，噴嘴溫度195~205°C，反應(yīng)物在雙螺桿 擠出機(jī)中的總停留時(shí)間為3~8min，注射壓力在65~90MPa，保壓壓力在25~40MPa。
[0029] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的復(fù)合材料中的玄武巖纖維和ABS基體具有很好的 粘接作用，故該復(fù)合材料具有很好的強(qiáng)度、剛度、沖擊初性、耐熱性和流動(dòng)性，良好的加工性 能，注塑成型制品具有很好的表面質(zhì)量，運(yùn)種玄武巖纖維增強(qiáng)環(huán)保阻燃ABS復(fù)合材料通過 阻燃劑、耐熱助劑和增強(qiáng)劑有效的組合，添加界面相容劑改善材料的表面質(zhì)量，使材料強(qiáng)度 高且初性好、耐沖擊、阻燃環(huán)保、耐熱性好、易加工。
【具體實(shí)施方式】
[0030]W下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，W下實(shí)施例僅用于說明本 發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。
[0031] 實(shí)施例中采用GB(國標(biāo)）測定材料的各項(xiàng)性能，如無特別說明，組分的份數(shù)均為重 量份數(shù)。 陽0巧實(shí)施例1
[0033] 一種玄武巖纖維增強(qiáng)的環(huán)保阻燃ABS復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟：
[0034] 按配方比例將ABS(丙締臘-下二締-苯乙締共聚物）100份、玄武巖纖維35份 (由Ν-β-氨乙基-丫-氨丙基Ξ甲氧基硅烷處理）、乙締丙締酸甲醋幾基共聚物5份、Ξ聚 氯胺氯脈酸鹽12份、棚酸鋒3份、[β-(3,5二叔下基4-徑基-苯基）丙酸]季戊四醇醋 1. 5份、亞憐酸Ξ(1，2, 2,6,6-五甲基贓晚）醋12份、聚甲基丙締酷亞胺15份、環(huán)氧樹脂5 份、硬脂酸鋒0. 8份加入高速混合機(jī)中，轉(zhuǎn)速為lOOOr/min，混合2min后出料；
[0035] 將混合物料置于雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)烙融混合擠出造粒，螺桿擠出機(jī)分段溫度為 180 ~190°C、195 ~205°C、210 ~220°C、200 ~210°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 280r/min;
[0036]再將所得粒料注射成型，料筒溫度190~200°C，噴嘴溫度195~205°C，注射壓力 在68MPa，保壓壓力在30MPa。將所得樣品按標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)要求加工成測試樣條，測試其性能列 于表1中。
[0037] 實(shí)施例2
[0038] 一種玄武巖纖維增強(qiáng)的環(huán)保阻燃ABS復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟：
[0039] 按配方比例將ABS(丙締臘-下二締-苯乙締共聚物）100份、玄武巖纖維32份 (由丫-(甲基丙締酷氧）丙基Ξ甲氧基硅烷處理）、乙締-醋酸乙締共聚物3份、Ξ聚氯胺 憐酸鹽10份、立氧化二錬4份、N，Ν'-二（β-糞基）對苯二胺1. 8份、2-徑基-4-甲氧 基二苯甲酬1. 0份、聚甲基丙締酷亞胺12份、苯乙締接枝馬來酸酢5份、Ν，Ν'-亞乙基雙硬 脂酸胺0. 5份加入高速混合機(jī)中，轉(zhuǎn)速為92化/min,混合3min后出料；
[0040] 將混合物料置于雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)烙融混合擠出造粒，螺桿擠出機(jī)分段溫度為 180 ~190°C、195 ~205°C、210 ~220°C、200 ~210°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 300r/min;
[0041] 再將所得粒料注射成型，料筒溫度190~200°C，噴嘴溫度195~205°C，注射壓力 在72MPa，保壓壓力在32MPa。將所得樣品按標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)要求加工成測試樣條，測試其性能列 于表1中。 柳42] 實(shí)施例3
[0043] 一種玄武巖纖維增強(qiáng)的環(huán)保阻燃ABS復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟： W44] 按配方比例將ABS(丙締臘-下二締-苯乙締共聚物）100份、玄武巖纖維40份 (由Ν-β-氨乙基-丫-氨丙基Ξ甲氧基硅烷處理）、聚酷胺樹脂4份，Ξ聚氯胺棚酸鹽20 份、Ξ氧化二錬6份、[β-(3,5二叔下基4-徑基-苯基）丙酸]季戊四醇醋1.5份、2-徑 基-4-甲氧基二苯甲酬1. 5份、Ν-苯基接枝