一种具有发热功能的阻燃ABS材料及其制备方法与流程

一种具有发热功能的阻燃abs材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及abs复合材料制备技术领域，具体涉及一种具有发热功能的阻燃abs材料及其制备方法。


背景技术：

2.abs是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子结构材料，又称abs树脂。由于其具有优异的性能，因此被广泛应用于汽车、电子电器，建材等领域。
3.锂离子电池是一种二次电池；随着新能源汽车的发展，对于锂离子电池的需求不断的提高。在锂离子电池的生产过程中，abs树脂被作为常用的外壳材料之一。目前，锂离子电池在低温下，其各方面性能会大打折扣；为了解决问题，在低温条件下对锂离子电池外壳进行加热，是可行的方法之一。然而，现有的用于锂电池外壳的abs树脂并不具有发热功能，急需得到改进。
4.中国发明专利cn113630914a公开了一种复合树脂发热体材料及其制备方法；其通过在树脂材料中添加具有导电作用的碳材料，从而使得所述的树脂材料具有发热功能。但是，目前仍然缺乏用于锂电池外壳的具有发热功能的abs树脂。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中存在的至少之一的技术问题，本发明提供了一种具有发热功能的阻燃abs材料。
6.本发明所述的技术方案如下：
7.一种具有发热功能的阻燃abs材料，其包含如下重量份的原料组分：
8.abs树脂80～120份；发热阻燃填料50～70份；分散剂1～5份；偶联剂1～3份；
9.所述的发热阻燃填料由石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝组成。
10.本发明通过在abs材料树脂中加入由石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝组成的发热阻燃填料；可以使得所述的abs材料树脂具有发热和阻燃作用。
11.优选地，所述的具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
12.abs树脂80～100份；发热阻燃填料50～60份；分散剂3～5份；偶联剂1～3份。
13.最优选地，所述的具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
14.abs树脂90份；发热阻燃填料60份；分散剂3份；偶联剂2份。
15.优选地，发热阻燃填料中石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝的重量比为3～5:1～3:4～6。
16.最优选地，发热阻燃填料中石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝的重量比为4:2:5。
17.优选地，所述的分散剂选自硬脂酸钙。
18.优选地，所述的偶联剂选自硅烷偶联剂kh-560。
19.优选地，所述的发热阻燃填料为改性发热阻燃填料；
20.所述的改性发热阻燃填料通过如下方法制备得到：
21.(1)取石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝混合后得混合原料；
22.(2)将混合原料放入微波反应器中，进行微波处理，得经微波处理后的原料混合物；
23.(3)将经微波处理后的原料混合物加入水中，然后加入改性剂，加热至70～80℃搅拌30～60min后；将水蒸干即得所得的改性发热阻燃填料。
24.发明人在大量的研究中惊奇的发现，在abs材料中加入通过上述方法对石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝进行改性得到的改性发热阻燃填料，相比于加入由石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝组成的未改性的发热阻燃填料；可以有效地提高制备得到的abs材料在低温下的冲击强度。
25.进一步优选地，步骤(1)中，石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝的重量比为3～5:1～3:4～6。
26.最优选地，步骤(1)中，发热阻燃填料中石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝的重量比为4:2:5。
27.进一步优选地，步骤(2)中的微波处理的条件为：调节微波反应器的功率为900～1100w进行微波处理10～20min。
28.最优选地，步骤(2)中的微波处理的条件为：调节微波反应器的功率为1000w进行微波处理15min。
29.进一步优选地，步骤(3)中经微波处理后的原料混合物、改性剂以及水的重量比为10～15:1～2:40～50。
30.最优选地，步骤(3)中经微波处理后的原料混合物、改性剂以及水的重量比为12:1:45。
31.进一步优选地，所述的改性剂选自月桂基葡萄糖羧酸钠或硬脂酰乳酸钙。
32.最优选地，所述的改性剂由月桂基葡萄糖羧酸钠和硬脂酰乳酸钙组成。
33.发明人在进一步研究中的发现，改性剂的选择对于制备得到的改性发热阻燃填料能否进一步大幅提高制备得到的abs材料在低温下的冲击强度起着重要的影响。发明人在大量的实验中惊奇的发现，当改性剂选用由月桂基葡萄糖羧酸钠和硬脂酰乳酸钙组成的混合改性剂时制备得到的改性发热阻燃填料，其与改性剂选用单独的月桂基葡萄糖羧酸钠或选用单独的硬脂酰乳酸钙相比，可以进一步大幅提高abs材料在低温下的冲击强度。当改性剂选用由月桂基葡萄糖羧酸钠和硬脂酰乳酸钙组成的混合改性剂时，可以协同提高制备得到的abs材料在低温下的冲击强度。
34.进一步优选地，改性剂月桂基葡萄糖羧酸钠和硬脂酰乳酸钙的重量比为2～3:1。
35.本发明还提供了一种上述具有发热功能的阻燃abs材料的制备方法，其包含如下步骤：
36.先将abs树脂、发热阻燃填料、分散剂、偶联剂混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中挤出后即得所述的具有发热功能的阻燃abs材料
37.有益效果：本发明提供了一种全新组成的具有发热功能的阻燃abs材料；本发明通过在abs材料树脂中加入由石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝组成的发热阻燃填料；可以使得
所述的abs材料树脂具有发热和阻燃作用。进一步地，在abs材料中加入本发明所述方法对石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝进行改性得到的改性发热阻燃填料，相比于加入由石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝组成的未改性的发热阻燃填料；可以有效地提高制备得到的abs材料在低温下的冲击强度。
具体实施方式
38.以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。以下实施例中的原料均为本领域技术人员可以购买得到或通过常规方法制备得到的常规原料。
39.实施例1具有发热功能的阻燃abs材料的制备
40.原料重量份组成：abs树脂90份；发热阻燃填料60份；硬脂酸钙3份；硅烷偶联剂kh-560 2份；
41.所述的发热阻燃填料由重量比为4:2:5的石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝组成。
42.制备方法：先将上述原料混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中挤出后即得所述的具有发热功能的阻燃abs材料。
43.实施例2具有发热功能的阻燃abs材料的制备
44.原料重量份组成：abs树脂90份；改性发热阻燃填料60份；硬脂酸钙3份；硅烷偶联剂kh-560 2份；
45.所述改性发热阻燃填料通过如下方法制备得到：
46.(1)取重量比为4:2:5的石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝混合后得混合原料；
47.(2)将混合原料放入微波反应器中，调节微波反应器的功率为1000w进行微波处理15min，得经微波处理后的原料混合物；
48.(3)将经微波处理后的原料混合物加入水中，然后加入改性剂，加热至75℃搅拌40min后；将水蒸干即得所得的改性发热阻燃填料；
49.步骤(3)中经微波处理后的原料混合物、改性剂以及水的重量比为12:1:45；所述的改性剂选自月桂基葡萄糖羧酸钠。
50.制备方法：先将上述原料混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中挤出后即得所述的具有发热功能的阻燃abs材料。
51.实施例3具有发热功能的阻燃abs材料的制备
52.原料重量份组成：abs树脂90份；改性发热阻燃填料60份；硬脂酸钙3份；硅烷偶联剂kh-560 2份；
53.所述改性发热阻燃填料通过如下方法制备得到：
54.(1)取重量比为4:2:5的石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝混合后得混合原料；
55.(2)将混合原料放入微波反应器中，调节微波反应器的功率为1000w进行微波处理15min，得经微波处理后的原料混合物；
56.(3)将经微波处理后的原料混合物加入水中，然后加入改性剂，加热至75℃搅拌40min后；将水蒸干即得所得的改性发热阻燃填料；
57.步骤(3)中经微波处理后的原料混合物、改性剂以及水的重量比为12:1:45；所述的改性剂选自硬脂酰乳酸钙。
58.制备方法：先将上述原料混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中挤出后即得所述的具有发热功能的阻燃abs材料。
59.实施例4具有发热功能的阻燃abs材料的制备
60.原料重量份组成：abs树脂90份；改性发热阻燃填料60份；硬脂酸钙3份；硅烷偶联剂kh-560 2份；
61.所述改性发热阻燃填料通过如下方法制备得到：
62.(1)取重量比为4:2:5的石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝混合后得混合原料；
63.(2)将混合原料放入微波反应器中，调节微波反应器的功率为1000w进行微波处理15min，得经微波处理后的原料混合物；
64.(3)将经微波处理后的原料混合物加入水中，然后加入改性剂，加热至75℃搅拌40min后；将水蒸干即得所得的改性发热阻燃填料；
65.步骤(3)中经微波处理后的原料混合物、改性剂以及水的重量比为12:1:45；所述的改性剂由重量比为2:1的月桂基葡萄糖羧酸钠和硬脂酰乳酸钙组成。
66.制备方法：先将上述原料混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中挤出后即得所述的具有发热功能的阻燃abs材料。
67.实施例5具有发热功能的阻燃abs材料的制备
68.原料重量份组成：abs树脂120份；改性发热阻燃填料50份；硬脂酸钙1份；硅烷偶联剂kh-560 1份；
69.所述改性发热阻燃填料通过如下方法制备得到：
70.(1)取重量比为3:3:4的石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝混合后得混合原料；
71.(2)将混合原料放入微波反应器中，调节微波反应器的功率为900w进行微波处理20min，得经微波处理后的原料混合物；
72.(3)将经微波处理后的原料混合物加入水中，然后加入改性剂，加热至80℃搅拌30min后；将水蒸干即得所得的改性发热阻燃填料；
73.步骤(3)中经微波处理后的原料混合物、改性剂以及水的重量比为10:2:40；所述的改性剂由重量比为2:1的月桂基葡萄糖羧酸钠和硬脂酰乳酸钙组成。
74.制备方法：先将上述原料混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中挤出后即得所述的具有发热功能的阻燃abs材料。
75.实施例6具有发热功能的阻燃abs材料的制备
76.原料重量份组成：abs树脂80份；改性发热阻燃填料70份；硬脂酸钙5份；硅烷偶联剂kh-560 3份；
77.所述改性发热阻燃填料通过如下方法制备得到：
78.(1)取重量比为5:1:6的石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝混合后得混合原料；
79.(2)将混合原料放入微波反应器中，调节微波反应器的功率为1100w进行微波处理10min，得经微波处理后的原料混合物；
80.(3)将经微波处理后的原料混合物加入水中，然后加入改性剂，加热至70℃搅拌60min后；将水蒸干即得所得的改性发热阻燃填料；
81.步骤(3)中经微波处理后的原料混合物、改性剂以及水的重量比为15:1:50；所述的改性剂由重量比为3:1的月桂基葡萄糖羧酸钠和硬脂酰乳酸钙组成。
82.制备方法：先将上述原料混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中挤出后即得所述的具有发热功能的阻燃abs材料。
83.将实施例1～6制备得到的具有发热功能的阻燃abs材料用注塑机注塑成样条，然而测试其在-40℃下的缺口冲击强度；结果见表1。
84.表1.本发明具有发热功能的阻燃abs材料的缺口冲击强度测试结果
[0085][0086][0087]
从表1实验数据中可以看出，实施例2和3制备得到的具有发热功能的阻燃abs材料，其在-40℃下的缺口冲击强度明显高于实施例1制备得到的具有发热功能的阻燃abs材料；这说明：在abs材料中加入通过本发明所述方法对石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝进行改性得到的改性发热阻燃填料，相比于加入由石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝组成的未改性的发热阻燃填料；可以有效地提高制备得到的abs材料在低温下的冲击强度。
[0088]
从表1实验数据中可以看出，实施例4制备得到的具有发热功能的阻燃abs材料，其在-40℃下的缺口冲击强度进一步大幅高于实施例2和3制备得到的具有发热功能的阻燃abs材料；当改性剂选用由月桂基葡萄糖羧酸钠和硬脂酰乳酸钙组成的混合改性剂时制备得到的改性发热阻燃填料，其与改性剂选用单独的月桂基葡萄糖羧酸钠或选用单独的硬脂酰乳酸钙制备得到的改性发热阻燃填料相比，可以进一步大幅提高abs材料在低温下的冲击强度；当改性剂选用由月桂基葡萄糖羧酸钠和硬脂酰乳酸钙组成的混合改性剂时，可以协同提高制备得到的abs材料在低温下的冲击强度。

技术特征：
1.一种具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：abs树脂80～120份；发热阻燃填料50～70份；分散剂1～5份；偶联剂1～3份；所述的发热阻燃填料由石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝组成。2.根据权利要求1所述的具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：abs树脂80～100份；发热阻燃填料50～60份；分散剂3～5份；偶联剂1～3份；最优选地，所述的具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：abs树脂90份；发热阻燃填料60份；分散剂3份；偶联剂2份。3.根据权利要求1所述的具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，发热阻燃填料中石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝的重量比为3～5:1～3:4～6。4.根据权利要求3所述的具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，发热阻燃填料中石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝的重量比为4:2:5。5.根据权利要求1所述的具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，所述的分散剂选自硬脂酸钙。6.根据权利要求1所述的具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，所述的偶联剂选自硅烷偶联剂kh-560。7.根据权利要求1所述的具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，所述的发热阻燃填料为改性发热阻燃填料；所述的改性发热阻燃填料通过如下方法制备得到：(1)取石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝混合后得混合原料；(2)将混合原料放入微波反应器中，进行微波处理，得经微波处理后的原料混合物；(3)将经微波处理后的原料混合物加入水中，然后加入改性剂，加热至70～80℃搅拌30～60min后；将水蒸干即得所得的改性发热阻燃填料。8.根据权利要求7所述的具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，步骤(2)中的微波处理的条件为：调节微波反应器的功率为900～1100w进行微波处理10～20min。9.根据权利要求7所述的具有发热功能的阻燃abs材料，其特征在于，步骤(3)中经微波处理后的原料混合物、改性剂以及水的重量比为10～15:1～2:40～50。10.权利要求1～9任一项所述的具有发热功能的阻燃abs材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：先将abs树脂、发热阻燃填料、分散剂、偶联剂混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中挤出后即得所述的具有发热功能的阻燃abs材料。

技术总结
本发明涉及ABS复合材料制备技术领域，具体公开了一种具有发热功能的阻燃ABS材料及其制备方法。所述的具有发热功能的阻燃ABS材料，其包含如下重量份的原料组分：ABS树脂80～120份；发热阻燃填料50～70份；分散剂1～5份；偶联剂1～3份；所述的发热阻燃填料由石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝组成。本发明通过在ABS材料树脂中加入由石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝组成的发热阻燃填料；可以使得所述的ABS材料树脂具有发热和阻燃作用。进一步地，在ABS材料中加入本发明所述方法对石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝进行改性得到的改性发热阻燃填料，相比于加入由石墨烯、碳纳米管以及氢氧化铝组成的未改性的发热阻燃填料；可以有效地提高制备得到的ABS材料在低温下的冲击强度。到的ABS材料在低温下的冲击强度。


技术研发人员：侯滨 李胜 张伟志
受保护的技术使用者：碳境科技（广东）有限公司
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/7/22