[发明专利]ABS复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种ABS复合材料及其制备方法和应用，该复合材料的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、ABS 60～85份、无机纳米材料1～5份、润滑剂1～5份以及相容剂1～3份，改性碳纤维粉是采用氧气低温等离子处理，再采用硅烷偶联剂进行处理得到的，改性木粉是通过碱和过氧化氢处理，再经过二异氰酸酯处理得到的。将碳纤维粉和木粉经过物理和化学方法改性处理，解决碳纤维粉和木粉与ABS基体的相容性问题，采用熔融挤出共混、拉丝成型的方法制备得到力学性能和3D打印性能优良的ABS复合材料。其可用于吉他、小提琴等乐器箱体的3D打印成型。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，具体而言，涉及ABS复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

ABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物，由于材料的冲击强度高、耐化学药品性好、重量轻并且成本低，同时又具有一定的刚性，因而被广泛应用于机械、电气、汽车、造船等工业。

传统乐器延续金属和木材材料制造，因为乐器的音箱和壳体对材质要求十分严格，要保证发音的正确性和准确性，所以，在材质选择上不能有木节、腐朽、虫眼等，甚至有的音箱要求材质直径要一致，年轮距离要一致，不能将朝阳坡和阴坡混材使用等，为满足苛刻的材质要求，造成木材大量过度采伐。另一方面，传统的乐器制作方法通常采用木材经手工和机械加工，加工周期长，对木材的力学性能(特别是弯曲强度和弯曲模量)要求较高，而且对于一些形状独特、个性化的乐器较难制作。因此，在乐器的制作过程中使用可代替木材的高性能ABS复合材料，并在制作工艺上进行创新，是解决当前乐器制作困境的手段之一，但现有的ABS复合材料的性能较差，不利于用于3D打印技术来制备乐器。

发明内容

本发明的目的包括提供一种ABS复合材料及其制备方法和应用，以提高ABS复合材料的力学性能和3D打印性能。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一方面，本发明提供了一种ABS复合材料，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、ABS 60～85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，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，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。

另一方面，本发明还提供了上述ABS复合材料的制备方法，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。

又一方面，本发明还提供了上述ABS复合材料在制作乐器中的应用。

通过以改性碳纤维粉为增强材料，并经表面化学改性处理，适用于乐器制作的木粉，以ABS为基材，采用熔融挤出共混、拉丝成型的方法制备可用于3D打印的ABS复合材料，该复合材料在保持ABS优异性能的基础上，提高了其力学性能、机械加工性能和尺寸稳定性，该复合材料有利于用于吉他、小提琴等乐器箱体的3D打印成型。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施方式或实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂除非特别说明，皆为市购常规试剂或原料，实施方式或实施例所使用的试验方法除非特别说明，皆为本领域常规方法。

下面对本发明实施方式的涉及ABS复合材料及其制备方法和应用进行具体说明。