一種阻燃導電PA和ABS合金材料及其製備方法與流程
2023-07-27 16:07:11
本發明屬於高分子材料技術領域，具體涉及到一種阻燃導電pa和abs合金材料及其製備方法。
背景技術：
聚醯胺(pa)樹脂具有優良的機械強度、耐磨性、自潤滑性和耐腐蝕性，是最重要的工程塑料之一。然而pa存在吸水率高、尺寸穩定性不佳、低溫和幹態衝擊低等不足，大大限制了其在某些領域的應用，將abs和pa共混獲得pa/abs合金兼備pa和abs兩者各自的獨特優勢，如優良的機械強度、優異的耐腐蝕性、啞光效果、吸聲減震以及極高的缺口衝擊強度。碳纖維具有輕質高強、模量高、耐溫性能好、抗疲勞性優異、導電性好等多種優異性能，被廣泛應用於軍工領域及電子器械、建築材料、體育器材、飛機汽車等領域。目前國內外對於pa/abs材料極為關注，尤其是家電行業和汽車行業，由於家電行業和汽車行業對材料導電性和阻燃性有特別的要求衍生出對阻燃導電pa/abs合金材料的需求。
技術實現要素：
為了克服現有的技術不足，本發明提供一種力學性能好，具有良好的導電性能，而且具有阻燃性能的阻燃導電pa和abs合金材料。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：
一種阻燃導電pa和abs合金材料，由以下按重量份計的原料組成：pa樹脂5～80份、abs樹脂5～60份、短切碳纖維0～30份、阻燃劑0～50份、抗氧劑0.1～1份。
進一步，所述的pa樹脂是pa6、pa66、pa46、pa6t和pa9t等中的一種或者幾種的組合。
進一步，所述的abs樹脂是通用級、擠出級和注塑級等中的一種。
進一步，所述的短切碳纖維為表面經過多種酸混合溶液處理的短切pan基碳纖維或瀝青基碳纖維，長度為6mm。
進一步，所述的阻燃劑為聚溴化苯乙烯和三氧化二銻復配而成。
進一步，所述的抗氧劑由受阻酚抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168復配而成。
上述阻燃導電pa和abs合金材料的製備方法，其步驟如下：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂、abs樹脂、阻燃劑及其它助劑，將稱好的原材料投入到高速混合器中充分混合3～5分鐘；
3)：將步驟(2)得到的物質經主餵料器送入雙螺杆擠出機中，並在雙螺杆擠出機的側餵料口中加入短切碳纖維，通過雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出工藝為：雙螺杆擠出機溫度區：一區溫度190℃～250℃、二區溫度190℃～250℃、三區溫度190℃～250℃、四區溫度190℃～250℃、五區溫度190℃～250℃、六區溫度190℃～250℃、七區溫度190℃～250℃、八區溫度190℃～250℃、九區溫度190℃～250℃、機頭溫度190℃～250℃，螺杆轉速300r/min～600r/min；
4)：將步驟(3)得到的物質經過拉條、冷卻、切粒、乾燥處理。
本發明技術方案製備的產品具有優異的尺寸穩定性，特殊的表面柔和啞光效果，極高的衝擊強度，較好的熱穩定性，優異的抗化學腐蝕性，優良的減震和吸聲性能，優秀的導電性能，同時材料還具備阻燃性能。本發明的製備方法操作簡單，製備獲得的產品具備較好的導電性能同時阻燃等級達到ul94-v0級別，滿足對導電性能和阻燃性能同時有要求的產品，適合工業化生產和應用。
具體實施方式
下面結合具體實例來進行進一步說明本發明的技術方案。
一種阻燃導電pa和abs合金材料，其由pa樹脂、abs樹脂、短切碳纖維、阻燃劑及抗氧劑五種成分組成，其特徵是由以下成分按重量比組成：pa樹脂5～80份、abs樹脂5～60份、短切碳纖維0～30份、阻燃劑0～50份、抗氧劑0.1～1份。
本產品使用的pa樹脂可以是pa6、pa66、pa46、pa6t和pa9t等中的一種或者幾種的組合；abs樹脂是通用級、擠出級和注塑級等中的一種；短切碳纖維為表面經過多種酸混合溶液處理的短切pan基碳纖維或瀝青基碳纖維，長度為6mm；阻燃劑為聚溴化苯乙烯和三氧化二銻復配而成；抗氧劑由受阻酚抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168復配而成。
纖維共混增強尼龍複合材料的製備方法：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂、abs樹脂、阻燃劑及其它助劑，將稱好的原材料投入到高速混合器中充分混合3～5分鐘；
3)：將步驟(2)得到的物質經主餵料器送入雙螺杆擠出機中，並在雙螺杆擠出機的側餵料口中加入短切碳纖維，通過雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出工藝為：雙螺杆擠出機溫度區：一區溫度190℃～250℃、二區溫度190℃～250℃、三區溫度190℃～250℃、四區溫度190℃～250℃、五區溫度190℃～250℃、六區溫度190℃～250℃、七區溫度190℃～250℃、八區溫度190℃～250℃、九區溫度190℃～250℃、機頭溫度190℃～250℃，螺杆轉速300r/min～600r/min；
4)：將步驟(3)得到的物質經過拉條、冷卻、切粒、乾燥處理。
為便於對本發明進一步理解，現結合具體實施例對本發明進行詳細描述。
實施例1：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂40份、abs樹脂19.5份，並經烘箱烘乾；加入阻燃劑35份，抗氧劑0.5份在高速混合機中攪拌混合3～5分鐘；
3)：將步驟(2)得到的物質經主餵料器送入雙螺杆擠出機中，所述的主餵料器的轉速為30r.p.m，並在雙螺杆擠出機的側餵料口中加入短切碳纖維，使得短切碳纖維重量分數為5份；通過雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出工藝為：雙螺杆擠出機溫度區：一區溫度190℃～250℃、二區溫度190℃～250℃、三區溫度190℃～250℃、四區溫度190℃～250℃、五區溫度190℃～250℃、六區溫度190℃～250℃、七區溫度190℃～250℃、八區溫度190℃～250℃、九區溫度190℃～250℃、機頭溫度190℃～250℃，螺杆轉速300r/min～600r/min；
4)：將步驟(3)得到的物質經過拉條、冷卻、切粒、乾燥處理。
實施例2：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂40份、abs樹脂18.5份，並經烘箱烘乾；加入阻燃劑35份，抗氧劑0.5份在高速混合機中攪拌混合3～5分鐘；
3)：將步驟(2)得到的物質經主餵料器送入雙螺杆擠出機中，所述的主餵料器的轉速為30r.p.m，並在雙螺杆擠出機的側餵料口中加入短切碳纖維，使得短切碳纖維重量分數為6份；通過雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出工藝為：雙螺杆擠出機溫度區：一區溫度190℃～250℃、二區溫度190℃～250℃、三區溫度190℃～250℃、四區溫度190℃～250℃、五區溫度190℃～250℃、六區溫度190℃～250℃、七區溫度190℃～250℃、八區溫度190℃～250℃、九區溫度190℃～250℃、機頭溫度190℃～250℃，螺杆轉速300r/min～600r/min；
4)：將步驟(3)得到的物質經過拉條、冷卻、切粒、乾燥處理。
實施例3：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂38份、abs樹脂16.5份，並經烘箱烘乾；加入阻燃劑35份，抗氧劑0.5份在高速混合機中攪拌混合3～5分鐘；
3)：將步驟(2)得到的物質經主餵料器送入雙螺杆擠出機中，所述的主餵料器的轉速為30r.p.m，並在雙螺杆擠出機的側餵料口中加入短切碳纖維，使得短切碳纖維重量分數為10份；通過雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出工藝為：雙螺杆擠出機溫度區：一區溫度190℃～250℃、二區溫度190℃～250℃、三區溫度190℃～250℃、四區溫度190℃～250℃、五區溫度190℃～250℃、六區溫度190℃～250℃、七區溫度190℃～250℃、八區溫度190℃～250℃、九區溫度190℃～250℃、機頭溫度190℃～250℃，螺杆轉速300r/min～600r/min；
4)：將步驟(3)得到的物質經過拉條、冷卻、切粒、乾燥處理。
實施例4：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂35份、abs樹脂11.5份，並經烘箱烘乾；加入阻燃劑35份，抗氧劑0.5份在高速混合機中攪拌混合3～5分鐘；
3)：將步驟(2)得到的物質經主餵料器送入雙螺杆擠出機中，所述的主餵料器的轉速為30r.p.m，並在雙螺杆擠出機的側餵料口中加入短切碳纖維，使得短切碳纖維重量分數為18份；通過雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出工藝為：雙螺杆擠出機溫度區：一區溫度190℃～250℃、二區溫度190℃～250℃、三區溫度190℃～250℃、四區溫度190℃～250℃、五區溫度190℃～250℃、六區溫度190℃～250℃、七區溫度190℃～250℃、八區溫度190℃～250℃、九區溫度190℃～250℃、機頭溫度190℃～250℃，螺杆轉速300r/min～600r/min；
4)：將步驟(3)得到的物質經過拉條、冷卻、切粒、乾燥處理。
對比例1：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂50份、abs樹脂24.5份，並經烘箱烘乾；加入阻燃劑25份，抗氧劑0.5份在高速混合機中攪拌混合3～5分鐘；
3)：將步驟(2)得到的物質經主餵料器送入雙螺杆擠出機中，所述的主餵料器的轉速為30r.p.m；通過雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出工藝為：雙螺杆擠出機溫度區：一區溫度190℃～250℃、二區溫度190℃～250℃、三區溫度190℃～250℃、四區溫度190℃～250℃、五區溫度190℃～250℃、六區溫度190℃～250℃、七區溫度190℃～250℃、八區溫度190℃～250℃、九區溫度190℃～250℃、機頭溫度190℃～250℃，螺杆轉速300r/min～600r/min；
4)：將步驟(3)得到的物質經過拉條、冷卻、切粒、乾燥處理。
對比例2：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂43份、abs樹脂21.5份，並經烘箱烘乾；加入阻燃劑35份，抗氧劑0.5份在高速混合機中攪拌混合3～5分鐘；
3)：將步驟(2)得到的物質經主餵料器送入雙螺杆擠出機中，所述的主餵料器的轉速為30r.p.m；通過雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出工藝為：雙螺杆擠出機溫度區：一區溫度190℃～250℃、二區溫度190℃～250℃、三區溫度190℃～250℃、四區溫度190℃～250℃、五區溫度190℃～250℃、六區溫度190℃～250℃、七區溫度190℃～250℃、八區溫度190℃～250℃、九區溫度190℃～250℃、機頭溫度190℃～250℃，螺杆轉速300r/min～600r/min；
4)：將步驟(3)得到的物質經過拉條、冷卻、切粒、乾燥處理。
對比例3：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂40份、abs樹脂19.5份，並經烘箱烘乾；加入阻燃劑35份，抗氧劑0.5份在高速混合機中攪拌混合3～5分鐘；
3)：將步驟(2)得到的物質經主餵料器送入雙螺杆擠出機中，所述的主餵料器的轉速為30r.p.m，並在雙螺杆擠出機的側餵料口中加入短切碳纖維，使得短切碳纖維重量分數為10份；通過雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出工藝為：雙螺杆擠出機溫度區：一區溫度190℃～250℃、二區溫度190℃～250℃、三區溫度190℃～250℃、四區溫度190℃～250℃、五區溫度190℃～250℃、六區溫度190℃～250℃、七區溫度190℃～250℃、八區溫度190℃～250℃、九區溫度190℃～250℃、機頭溫度190℃～250℃，螺杆轉速300r/min～600r/min；
4)：將步驟(3)得到的物質經過拉條、冷卻、切粒、乾燥處理。
對比例4：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂45份、abs樹脂19.5份，並經烘箱烘乾；加入阻燃劑30份，抗氧劑0.5份在高速混合機中攪拌混合3～5分鐘；
3)：將步驟(2)得到的物質經主餵料器送入雙螺杆擠出機中，所述的主餵料器的轉速為30r.p.m，並在雙螺杆擠出機的側餵料口中加入短切碳纖維，使得短切碳纖維重量分數為5份；通過雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出工藝為：雙螺杆擠出機溫度區：一區溫度190℃～250℃、二區溫度190℃～250℃、三區溫度190℃～250℃、四區溫度190℃～250℃、五區溫度190℃～250℃、六區溫度190℃～250℃、七區溫度190℃～250℃、八區溫度190℃～250℃、九區溫度190℃～250℃、機頭溫度190℃～250℃，螺杆轉速300r/min～600r/min；
4)：將步驟(3)得到的物質經過拉條、冷卻、切粒、乾燥處理。
對比例5：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂60份、abs樹脂34.5份，並經烘箱烘乾；加入抗氧劑0.5份在高速混合機中攪拌混合3～5分鐘；
3)：將步驟(2)得到的物質經主餵料器送入雙螺杆擠出機中，所述的主餵料器的轉速為30r.p.m，並在雙螺杆擠出機的側餵料口中加入短切碳纖維，使得短切碳纖維重量分數為5份；通過雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出工藝為：雙螺杆擠出機溫度區：一區溫度190℃～250℃、二區溫度190℃～250℃、三區溫度190℃～250℃、四區溫度190℃～250℃、五區溫度190℃～250℃、六區溫度190℃～250℃、七區溫度190℃～250℃、八區溫度190℃～250℃、九區溫度190℃～250℃、機頭溫度190℃～250℃，螺杆轉速300r/min～600r/min；
4)：將步驟(3)得到的物質經過拉條、冷卻、切粒、乾燥處理。
對比例6：
1)：碳纖維表面處理：將60wt％濃硫酸、20wt％硝酸、10wt％高錳酸鉀和10wt％雙氧水進行混合後加水調配到濃度為45％～65％的溶液，然後將調配好的溶液加熱到50℃～90℃，將碳纖維加入溶液中進行浸泡處理，在50℃～90℃的溫度條件下，浸泡處理30～90分鐘，然後將碳纖維取出，用水衝洗乾淨，然後在80℃～110℃溫度下烘乾，即可得到經過表面處理的碳纖維；
2)：按照重量配比稱取原料pa樹脂55份、abs樹脂29.5份，並經烘箱烘乾；加入抗氧劑0.5份在高速混合機中攪拌混合3～5分鐘。