[发明专利]ABS复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种ABS复合材料，其特征在于，其原料至少包括以下重量份计的组分：改性碳纤维粉5~25份、改性木粉5~15份、ABS60~85份、无机纳米材料1~5份、润滑剂1~5份以及相容剂1~3份，其中，所述改性碳纤维粉是通过对碳纤维粉进行氧气低温等离子体处理，再采用硅烷偶联剂进行处理得到的，所述改性木粉是通过对木粉进行碱和过氧化氢处理，再经过二异氰酸酯处理得到的；

所述木粉的粒径大小为100目~200目；

所述碳纤维粉的目数为100~200目；

所述改性碳纤维粉通过以下步骤制备得到：将碳纤维粉置于等离子体发生器中，在功率为100~600 W、氧气流速为10~30 mL /min，等离子体腔内压力为10~20Pa的条件下，用振荡频率为10~15MHz的等离子体处理所述碳纤维粉10~20 min，处理结束后继续通气1~3min，然后取出碳纤维粉；

将经过氧气低温等离子体处理后的碳纤维粉与含有4~6wt%的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，在20~30℃静置10~20min，然后在80~90℃下经水浴蒸发除去乙醇，在80~90℃下烘干12~24h；所述硅烷偶联剂与所述碳纤维粉的质量比为1:99~1:49；

所述改性木粉通过以下步骤制备得到：将木粉在碱和过氧化氢的混合溶液中浸泡，洗涤至中性后，再将所述木粉与含有5~10 wt%二异氰酸酯的丙酮溶液进行混合后20~30℃静置10~20min，然后在60~80℃下经水浴蒸发除去丙酮；所述木粉与碱和过氧化氢的混合溶液的质量比为1:8~1:12；所述二异氰酸酯与所述木粉的质量比为1:99~1:49；

所述木粉包括云杉木粉、枫木粉、桃花心木粉、玫瑰木粉和相思木粉中的至少一种；

所述ABS的分子量为1.0×10⁶~5.0×10⁶；

所述润滑剂为硬脂酸锌；

所述无机纳米材料包括纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纳米管和石墨烯中的至少一种；

所述硅烷偶联剂包括γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的ABS复合材料，其特征在于，所述相容剂为环状酸酐型类反应型相容剂。

3.根据权利要求1所述的ABS复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。

4.根据权利要求1所述的ABS复合材料，其特征在于，所述相容剂为ABS-g-MAH。

5.一种如权利要求1~4任一项所述的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，其包括：将所述改性碳纤维粉、所述改性木粉、所述ABS、所述无机纳米材料、所述润滑剂以及所述相容剂的共混料熔融挤出。

6.根据权利要求5所述的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述共混料通过双螺杆熔融挤出，挤出机1~6段温度依次为210~220℃、215~225℃、220~230℃、225~235℃、230~240℃、230~240℃。

7.根据权利要求5所述的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述ABS复合材料的制备方法还包括：将所述共混料熔融挤出后切粒，并将得到的粒料通过注塑机注塑。

8.根据权利要求7所述的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述注塑机料筒1~3段的温度依次为230~240℃、240~250℃、240~250℃，注塑压力80~100 Mpa，保压时间10~20s。

9.根据权利要求5所述的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述ABS复合材料的制备方法还包括：将所述共混料熔融挤出后切粒，并将得到的粒料通过单螺杆挤出机挤出、牵引、绕线加工成3D打印线材。