一种增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法技术

本发明专利技术属于聚合物基增强材料的技术领域，具体的涉及一种增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法。所述阻燃板材的制板原料添加有具有三维网络结构的碳纳米管/石墨烯。采用该制备方法所得的阻燃板材在具有优异阻燃性的同时，依然保持良好的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法
本专利技术属于聚合物基增强材料的
，具体的涉及一种增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法。
技术介绍
PC/ABS合金是一种性能优良、加工容易、物美价廉、极具商业化价值的热塑性工程塑料合金，被广泛地应用于汽车工业、家用电器和办公设备等领域。为了满足应用领域中防火安全要求，PC/ABS合金必须兼具有良好的阻燃性，阻燃PC/ABS合金材料则是在此基础上提升材料的阻燃性，具备良好的防火性能，但阻燃剂的加入大大降低了合金材料的强度。北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所发现丙烯酸酯类增韧剂可显著提高PC/ABS合金的韧性，磷酸酯类阻燃剂虽然对PC/ABS合金具有很好的阻燃效果，但极大降低了合金的冲击性能。贵阳职业技术学院将阻燃剂BDP、增韧剂MBS与PC/ABS合金共混，结果显示，当BDP用量超过12％时，合金的冲击性能下降明显。常州大学材料科学与工程学院发现多芳基磷酸酯PX220与纳米蒙脱土具有非常好的协同阻燃作用，但结果显示，蒙脱土虽然有一定的协同阻燃作用，但与PC/ABS合金不相容，粘合力较差，降低了材料的力学强度。因此亟待需要解决PC/ABS合金板材阻燃性能与力学强度无法同时兼顾的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有PC/ABS合金阻燃板材存在板材的阻燃性能与力学强度无法同时兼顾，甚至成反比的缺陷而提供一种增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，采用该制备方法所得的阻燃板材在具有优异阻燃性的同时，依然保持良好的力学性能。本专利技术的技术方案为：一种增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，所述阻燃板材的制板原料添加有具有三维网络结构的碳纳米管/石墨烯。所述阻燃板材的制板原料还包括PC树脂、ABS树脂、纳米磷酸锌、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂。所述阻燃板材的制板原料按重量份计算具体如下：碳纳米管/石墨烯0.00001～0.1份，PC树脂35～45份，ABS树脂1～20份，纳米磷酸锌0.1～6份,多聚芳香酯磷酸盐阻燃剂1～10份，硅系三嗪成炭协效剂0.1～6份，增韧剂0.1～6份,抗氧剂0.1～2份,润滑剂0.1～1份。所述增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，首先将由酸化碳纳米管和氧化石墨烯制得的石墨烯/碳纳米管三维水凝胶进行冷冻干燥得到具有三维网络结构的碳纳米管/石墨烯；然后将所得碳纳米管/石墨烯作为制板原料与其他制板原料PC树脂、ABS树脂、纳米磷酸锌、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂进行混合后，置于制板机中进行制板。所述增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，具体包括以下步骤：(1)首先将重量份为1份的氧化石墨烯均匀分散在水中，制备得到氧化石墨烯水溶胶；然后加入重量份为0.1～1份的酸化碳纳米管，再加入重量份为0.5～2份的NaHSO4，在常温下搅拌2～5h后，置于超声仪内，搅拌条件下超声2～5h，得到混合均匀的混合物；将混合物置于真空冷冻干燥机中在-60℃下进行冷冻和干燥处理24h，制备得到具有三维网络结构的碳纳米管/石墨烯制板原料；(2)取重量份0.00001～0.1份的步骤(1)所得碳纳米管/石墨烯与35～45份PC树脂，1～20份ABS树脂，0.1～6份纳米磷酸锌,1～10份多聚芳香酯磷酸盐阻燃剂，0.1～6份硅系三嗪成炭协效剂，0.1～6份增韧剂，0.1～2份抗氧剂和0.1～1份润滑剂进行搅拌混合，得到混合均匀的制板原料混料；(3)将步骤(2)所得的混料置于挤出机中进行熔融挤出造粒，得到增强型PC/ABS合金材料；(4)将步骤(3)所得增强型PC/ABS合金材料加入制板机中，得到增强型PC/ABS合金阻燃板材。所述酸化碳纳米管的直径为2nm～50nm，长度在10μm～50μm；所述氧化石墨烯为单片层结构，粒径为4μm～10μm。所述纳米磷酸锌粒径为45nm；PC树脂的密度为1.35g/cm3。所述多聚芳香酯磷酸盐阻燃剂粒径为20μm～30μm；硅系三嗪成炭协效剂粒径为10μm～15μm。所述步骤(3)中熔融挤出造粒的工艺参数具体为：一区温度为170～180℃；二区温度为180～2000℃；三区温度为200～220℃；四区温度为220～240℃；五区温度为240～250℃；六区温度为230～240℃；七区温度为220～230℃；八区温度为200～220℃；机头温度为240～250℃；停留时间为3～4min；熔体压力为3.0～4.0MPa，真空度为-0.06～-0.03MPa。本专利技术的有益效果为：本专利技术所述增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，将具有三维网络结构的碳纳米管/石墨烯作为制板原料之一，首先采用自组装法利用酸化碳纳米管和氧化石墨烯制备石墨烯和碳纳米管的三维水凝胶，并采用冷冻干燥法制备具有三维网络结构的碳纳米管/石墨烯材料，然后将上述三维碳纳米管/石墨烯与PC树脂、ABS树脂、纳米磷酸锌、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂混合后，置于制板机中，制成板材。与现有技术相比，采用该制备方法所得的增强型PC/ABS合金阻燃板材具有高模量和高流动性，同时兼具了优异的阻燃性能和力学性能。1、将具有三维网络结构的碳纳米管/石墨烯作为制板原料，碳纳米管和石墨烯的比表面积大，并且具有高模量、高强度与高韧性，其的加入使得板材具有很高的比表面积及丰富的孔道结构，比表面积高有利于增大与基体的接触面积，丰富的孔道结构能紧紧包裹住基体材料，更能起到立体增强效果，大幅提升板材的力学性能。2、仅需加入极为少量的碳纳米管/石墨烯便可以达到很好的增强效果。3、将多聚芳基磷酸酯阻燃剂与硅系三嗪成炭剂搭配形成复合体系，在PC/ABS体系中具有明显的协同阻燃效应，进一步提高了阻燃效率。4、纳米磷酸锌的加入可以提高熔体的流动性，进一步保证了碳纳米管/石墨烯挤出时在基体的分散效果。综上所述，本专利技术制备所得的增强型PC/ABS合金阻燃板材有效解决了阻燃剂的加入降低合金材料强度的问题，通过三维碳纳米管/石墨烯的立体增强效果，提高了力学强度，同时兼具良好阻燃性能。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行详细说明。实施例中成分名称如下：氧化石墨烯(国药沪试)酸化碳纳米管(国药沪试)PC树脂(美国进口杜邦Surlyn)ABS树脂(美国进口杜邦)纳米磷酸锌(国药沪试)多聚芳香酯磷酸盐阻燃剂(瑞鸿RH-03W101)硅系三嗪成炭协效剂(喜嘉化工)增韧剂(厦门科艾斯E001)抗氧剂(长荣化工环状磷酸酯)润滑剂(美国进口杜邦NC010)实施例1所述增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，具体包括以下步骤：(1)首先将10mg氧化石墨烯均匀分散在40ml水中，制备得到氧化石墨烯水溶胶；然后加入5mg酸化碳纳米管，再加入10mgNaHSO4，在常温下搅拌3h后，置于超声仪内，搅拌条件下超声3h，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，其特征在于，所述阻燃板材的制板原料添加有具有三维网络结构的碳纳米管/石墨烯。/n

【技术特征摘要】
1.一种增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，其特征在于，所述阻燃板材的制板原料添加有具有三维网络结构的碳纳米管/石墨烯。


2.根据权利要求1所述增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管/石墨烯的添加含量为0.2％。


3.根据权利要求1所述增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，其特征在于，所述阻燃板材的制板原料还包括PC树脂、ABS树脂、纳米磷酸锌、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂。


4.根据权利要求3所述增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，其特征在于，所述阻燃板材的制板原料按重量份计算具体如下：碳纳米管/石墨烯0.00001～0.1份，PC树脂35～45份，ABS树脂1～20份，纳米磷酸锌0.1～6份,多聚芳香酯磷酸盐阻燃剂1～10份，硅系三嗪成炭协效剂0.1～6份，增韧剂0.1～6份,抗氧剂0.1～2份,润滑剂0.1～1份。


5.根据权利要求3所述增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，其特征在于，首先将由酸化碳纳米管和氧化石墨烯制得的石墨烯/碳纳米管三维水凝胶进行冷冻干燥得到具有三维网络结构的碳纳米管/石墨烯；然后将所得碳纳米管/石墨烯作为制板原料与其他制板原料PC树脂、ABS树脂、纳米磷酸锌、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂进行混合后，置于制板机中进行制板。


6.根据权利要求4所述增强型PC/ABS合金阻燃板材的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)首先将重量份为1份的氧化石墨烯均匀分散在水中，制备得到氧化石墨烯水溶胶；然后加入重量份为0.1～1份的酸化碳纳米管，再加入重量份为0.5～2份的NaHSO4，在常温下搅拌2～5h后，置于超声仪内，搅拌条件下超声2～5h，得到混合均匀的混合物；将混合物置于真空冷冻干燥机中在-60℃下进行冷冻和干燥处理24h，制备得到具...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一梅，杜勇，
申请(专利权)人：华北电力大学，萨克森建筑新型材料廊坊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11