一种玄武岩纤维增强的环保阻燃abs复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于ABS复合材料领域，特别设及一种高强玄武岩纤维增强阻燃环保ABS 复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] ABS(丙締腊-下二締-苯乙締共聚物）是由丙締腊、下二締和苯乙締Ξ个成分组 成的热塑性塑料。它是在AS树脂的连续相中分散着聚下二締橡胶相的两相结构高分子材 料。ABS由于具有良好的刚性、硬度、初性、耐化学药品性化及加工流动性，并且成本低、重量 轻，因而被广泛应用于机械、家用电气、日常用具等行业。组成该树脂的Ξ种成分的特性，即 苯乙締的光泽和成型性、丙締腊优良的机械特性、聚下二締橡胶的耐冲击性等，它们之间有 效的结合使ABS树脂综合性能十分优良。然而，由于ABS材料中含有下二締橡胶，氧指数为 18%左右、属于易燃品，如果要制成家电产品，就需要对其进行阻燃改性。另一方面，汽车工 业和家电行业也对ABS材料的需要增加，如汽车仪表板、格栅、电热水器元件、发热家电外 壳（电吹风等）等都使用ABS材料来生产，但是ABS材料本身的结构特点，在高于100°C的 情况下难W保持良好的刚性、硬度，因此需要对ABS材料进行耐热改性和强度改性。但目前 ABS材料在阻燃改性、耐热改性和强度改性之间不能得到协调，限制了ABS改性材料的使用 范围。
[0003] 目前市场上对ABS的阻燃改性主要有四漠双酪A、十漠二苯乙烧、十漠二苯酸、漠 化环氧树脂等，运些一般容易影响加工流动性、影响强度、有污染等。耐热改性通常与聚碳 酸醋等材料做成合金材料，可W由聚碳酸醋含量的改变而对力学性能、耐热性能做很好的 控制，但是注塑过程中由于流动性的大幅度下降、且价格较高。强度改性主要通过加玄武岩 纤维增强改性ABS，玄武岩在我国分布较广，价格便宜，而玄武岩纤维的制造成本低，相对化 学纤维、玻璃纤维、碳纤维等有较为明显的综合优势，替代潜力大，是高科技含量和高附加 值的新产品。玄武岩纤维与玻璃纤维相比，在耐高低溫、力学、电学、声学性能及化学稳定性 等方而均具有较大优势。由于玄武岩烙化过程中没有棚和其他碱金属氧化物排出，使玄武 岩纤维制造过程的池炉排放烟尘中无有害物质析出，不向大气排放有害气体，无工业垃圾 及有毒物质污染环境。玻璃纤维改性后翅曲变形大，玻璃纤维增强ABS存在不能完全满足 使用性能的缺陷。而碳纤维则价格相对较贵，使成本增加，限制了应用领域。
[0004] 玄武岩纤维具有非人工合成的纯天然性，加之生产过程无害，且产品寿命长，是一 种低成本、高性能、洁净程度理想的新型绿色环保材料。玄武岩纤维在很大程度上可代替 玻璃纤维，被广泛用于航天航空、石油化工、汽车、建筑等诸多领域。玄武岩纤维具有良好 的增强效应，其单纤维拔丝实验结果表明，玄武岩纤维与环氧聚合物的粘合能力高于无碱E 玻璃纤维，而且在采用硅烷偶联剂处理后其粘合能力还会进一步提高。
【发明内容】
阳〇化]本发明是要克服上述现有技术中存在的不足，目的是提供一种高强玄武岩纤维增 强的环保阻燃ABS复合材料，具有很好的强度、刚度、冲击初性、耐热性和流动性。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种玄武岩纤维增强的环保阻燃 ABS复合材料，由包括W下重量份的组分制成：
[0007] 丙矯睛-下二締-苯玄矯共聚物H)〇份， 玄武岩纤维 20~40份， 偶联剂 化2"1份 增勒剂 0.1~8份， 阻燃剂 10~20份， 阻燃胁效剂 2~10份， 抗氧剂 1.5~2份， 光稳定剂 1~1.5份， 耐热助剂 巧~幼;粉， 分散剂 0.5~1.0份， 界面相容荆 4~10份。
[000引所述的丙締腊-下二締-苯乙締共聚物的密度为1. 05~1. 12g/cm3,其中丙締 腊-下二締-苯乙締共聚物中组分下二締的质量含量为35~45%。
[0009] 所述的玄武岩纤维为连续玄武岩纤维，纤维直径为5-15μm。
[0010] 所述玄武岩纤维在使用前用0.2-1重量份偶联剂处理，所述的偶联剂选自 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 种或几种。
[0011] 所述的增初剂选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 树脂或Ξ元乙丙橡胶。
[0012] 所述的阻燃剂选自Ξ聚氯胺氯脈酸盐、Ξ聚氯胺憐酸盐、Ξ聚氯胺聚憐酸盐、Ξ聚 氯胺焦憐酸盐或Ξ聚氯胺棚酸盐。
[0013] 所述的阻燃协效剂选自氧化儀、氧化娃、棚酸锋、水滑石或Ξ氧化二錬；
[0014] 所述的抗氧剂选自N，N'-二（β-糞基）对苯二胺、硫代二丙酸十八醋、[β-(3， 5二叔下基4-径基-苯基）丙酸]季戊四醇醋或硫代二丙酸二月桂醋。
[0015] 所述的光稳定剂选自亚憐酸Ξ(1，2,2,6,6-五甲基赃晚）醋、水杨酸-4-叔下基 苯醋、2-径基-4-甲氧基二苯甲酬或2-径基-4-正辛氧基二苯甲酬；
[0016] 所述的耐热助剂选自聚甲基丙締酷亚胺、Ν-苯基接枝马来酷亚胺或苯乙締/丙締 腊共聚物；
[0017] 所述的分散剂选自硬脂酸裡、Ν，Ν'-亚乙基双硬脂酸胺或硬脂酸锋；
[0018] 所述的界面相容剂选自环氧树脂或苯乙締接枝马来酸酢中的一种或一种W上；所 述的苯乙締接枝马来酸酢的马来酸酢接枝率为10~20%。所述环氧树脂选自双酪型环氧 树脂、多酪型缩水甘油酸环氧树脂、缩水甘油醋型环氧树脂中的一种或几种。
[0019] 一种玄武岩纤维增强的环保阻燃ABS复合材料的制备方法，包括W下步骤：
[0020] (1)将ABS和增初剂进行干燥；将20~40重量份玄武岩纤维置于含0.2-1重量 份偶联剂的酒精溶液中进行表面处理，之后干燥；
[0021] (2)按重量份数，称取丙締腊-下二締-苯乙締共聚物100份、玄武岩纤维25~ 40份（偶联剂处理后）、增初剂0~8份、阻燃剂10~20份、阻燃协效剂2~10份、抗氧 剂1. 5~2份、光稳定剂1~1. 5份、耐热助剂10~20份、界面相容剂4~10份、分散剂 0. 5~1. 0份加入高速混合机中，原料混合均匀：按照配比将各组分材料加入混合桶中使之 混合均匀；
[0022] (3)在双螺杆挤出机内混炼：将步骤（1)得到的混合物加入双螺杆挤出机内混 炼；
[002引 （4)将得到的物料挤出后冷却、切粒，即得一种高强玄武岩纤维增强环保阻燃ABS 复合材料。
[0024]所述步骤（1)中，将ABS和增初剂置于干燥器中进行干燥，干燥溫度为80°C，干燥 时间为lOh;
[00巧]将15-45重量份玄武岩纤维置于含0. 2-1重量份偶联剂的酒精溶液中超声处理 2-4小时，溶液溫度为45-55Γ，然后将超声处理好的玄武岩纤维置于烘箱中80°C干燥8小 时。
[0026] 所述步骤似中，高速混合机的转速为800~150化/min,混合时间为2~8min;
[0027] 所述步骤（3)中，双螺杆挤出机共有六段，第一段和第二段挤出溫度在180~ 190°C，其它几段挤出溫度在190~220°C之间；双螺杆挤出机转速在200~40化.min-1 ;
[0028]所述步骤（4)中，料筒溫度190~200°C，喷嘴溫度195~205°C，反应物在双螺杆 挤出机中的总停留时间为3~8min，注射压力在65~90MPa，保压压力在25~40MPa。
[0029] 本发明的有益效果是：本发明的复合材料中的玄武岩纤维和ABS基体具有很好的 粘接作用，故该复合材料具有很好的强度、刚度、冲击初性、耐热性和流动性，良好的加工性 能，注塑成型制品具有很好的表面质量，运种玄武岩纤维增强环保阻燃ABS复合材料通过 阻燃剂、耐热助剂和增强剂有效的组合，添加界面相容剂改善材料的表面质量，使材料强度 高且初性好、耐冲击、阻燃环保、耐热性好、易加工。
【具体实施方式】
[0030]W下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，W下实施例仅用于说明本 发明而非用于限制本发明的范围。
[0031] 实施例中采用GB(国标）测定材料的各项性能，如无特别说明，组分的份数均为重 量份数。 阳0巧实施例1
[0033] 一种玄武岩纤维增强的环保阻燃ABS复合材料的制备方法，包括W下步骤：
[0034] 按配方比例将ABS(丙締腊-下二締-苯乙締共聚物）100份、玄武岩纤维35份 (由Ν-β-氨乙基-丫-氨丙基Ξ甲氧基硅烷处理）、乙締丙締酸甲醋幾基共聚物5份、Ξ聚 氯胺氯脈酸盐12份、棚酸锋3份、[β-(3,5二叔下基4-径基-苯基）丙酸]季戊四醇醋 1. 5份、亚憐酸Ξ(1，2, 2,6,6-五甲基赃晚）醋12份、聚甲基丙締酷亚胺15份、环氧树脂5 份、硬脂酸锋0. 8份加入高速混合机中，转速为lOOOr/min，混合2min后出料；
[0035] 将混合物料置于双螺杆挤出机中经烙融混合挤出造粒，螺杆挤出机分段溫度为 180 ~190°C、195 ~205°C、210 ~220°C、200 ~210°C，螺杆转速为 280r/min;
[0036]再将所得粒料注射成型，料筒溫度190~200°C，喷嘴溫度195~205°C，注射压力 在68MPa，保压压力在30MPa。将所得样品按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列 于表1中。
[0037] 实施例2
[0038] 一种玄武岩纤维增强的环保阻燃ABS复合材料的制备方法，包括W下步骤：
[0039] 按配方比例将ABS(丙締腊-下二締-苯乙締共聚物）100份、玄武岩纤维32份 (由丫-(甲基丙締酷氧）丙基Ξ甲氧基硅烷处理）、乙締-醋酸乙締共聚物3份、Ξ聚氯胺 憐酸盐10份、立氧化二錬4份、N，Ν'-二（β-糞基）对苯二胺1. 8份、2-径基-4-甲氧 基二苯甲酬1. 0份、聚甲基丙締酷亚胺12份、苯乙締接枝马来酸酢5份、Ν，Ν'-亚乙基双硬 脂酸胺0. 5份加入高速混合机中，转速为92化/min,混合3min后出料；
[0040] 将混合物料置于双螺杆挤出机中经烙融混合挤出造粒，螺杆挤出机分段溫度为 180 ~190°C、195 ~205°C、210 ~220°C、200 ~210°C，螺杆转速为 300r/min;
[0041] 再将所得粒料注射成型，料筒溫度190~200°C，喷嘴溫度195~205°C，注射压力 在72MPa，保压压力在32MPa。将所得样品按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列 于表1中。 柳42] 实施例3
[0043] 一种玄武岩纤维增强的环保阻燃ABS复合材料的制备方法，包括W下步骤： W44] 按配方比例将ABS(丙締腊-下二締-苯乙締共聚物）100份、玄武岩纤维40份 (由Ν-β-氨乙基-丫-氨丙基Ξ甲氧基硅烷处理）、聚酷胺树脂4份，Ξ聚氯胺棚酸盐20 份、Ξ氧化二錬6份、[β-(3,5二叔下基4-径基-苯基）丙酸]季戊四醇醋1.5份、2-径 基-4-甲氧基二苯甲酬1. 5份、Ν-苯基接枝