技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别是涉及一种ABS合金材料及其制备方法。
背景技术
ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表 丁二烯，S代表苯乙烯。ABS是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低 温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽 性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和 粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等 工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。
作为目前市面上FDM打印机广泛使用的两大主流材料之一，ABS材料相当 容易打印，无论用什么样的挤出机，都会滑顺地挤出材料，不必担心堵塞或凝固。 但是，ABS材料打印的产品存在局部脱落、翘边、开裂等问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种用于FDM-3D打印机的ABS合 金材料及其制备方法。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
一种ABS合金材料，包括如下质量分数的各组分：
优选地，还包括白油，在所述ABS合金材料中，所述白油的质量分数为 0.2-1％。
优选地，所述相容剂为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙 烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯 共聚物中的一种。
优选地，所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)、硅烷聚合物、液体石蜡、 固体石蜡、脂肪酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺、 季戊四醇硬脂酸酯和硅酮中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂复配而成。
所述主抗氧剂为能消除自由基的抗氧剂，如四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、二缩三乙 二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]等；所述辅助抗氧剂为能分解氢 过氧化物的抗氧剂，如硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)、双十八烷基醇季戊四醇二 亚磷酸酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯等。
优选地，所述白油的型号为5#或7#。
一种所述的ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将按比例的各组分混合均匀；
(2)、将经所述步骤(1)混合后的物料经过预热后的双螺杆挤出机，在 200-220℃下进行挤出造粒。
优选地，在所述步骤(2)之后，还包括以下步骤：将步骤(2)中得到的粒 子干燥后，在210-230℃下拉线，得到所述ABS合金材料的线条。
其中将ABS合金材料的粒子拉线条时可以采用单螺杆挤出机，也可以采用 双螺杆挤出机。
本发明的有益效果是：
现有的纯ABS材料遇冷会收缩，收缩率较高，会造成打印物品从加热板上 局部脱落、悬空，翘曲等问题，另外，如果打印的物体高度较高，有时还会整层 剥离。本发明通过将ABS进行改良，制得一种ABS合金材料，可以同时改进 ABS的收缩率和层间粘结性，用于FDM3D打印中作为打印线条，可以解决以上 翘边、脱落、开裂等问题，在本发明的技术方案中，加入的PC可以提高ABS 合金材料的力学性能；PCL具有良好的界面粘结能力以及较慢的冷却速度，PCL 具有较低的熔点，当ABS合金材料中的ABS、PC在PCL的熔点温度上早已经 冷却固化时，PCL还保持熔融状态且能部分或全部抵消ABS和PC冷却固化放 热过程中产生的热膨胀引起的收缩，阻止ABS和PC的收缩变形，本发明中PCL 在整个ABS合金材料中的占比不宜太大，否则会降低整个体系的热性能，在本 发明技术方案的各个组分的相互作用和配合下得到的ABS合金材料的平均收缩 率在0.3-0.5之间，热变形温度在50℃～100℃之间。
具体实施方式
下面结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
本发明提供一种ABS合金材料，在一些实施方式中，该ABS合金材料包括 如下质量分数的各组分：ABS 30～80％，PC 5-50％，PCL 2-20％，相容剂2-10％， 润滑剂0.1-1％，抗氧剂0.1-1％，所述ABS合金材料中含的各组分的质量分数之 和为100％。
在另一些实施例中，该ABS合金材料还包括白油，在所述ABS合金材料中， 所述白油的质量分数为0.2-1％。相容剂可以为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水 甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸甲 酯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种。润滑剂可以为乙撑双硬脂酰胺(EBS)、硅烷 聚合物、液体石蜡、固体石蜡、脂肪酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、 甲撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯和硅酮中的至少一种。抗氧剂由主抗氧剂 和辅助抗氧剂复配而成，主抗氧剂和辅助抗氧剂的质量比为1:1或者1:2，其中， 主抗氧剂为能消除自由基的抗氧剂，如四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸] 季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、二缩三乙二醇 双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]等；辅助抗氧剂为能分解氢过氧化物 的抗氧剂，如硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯、 三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯等。白油的型号为5#或7#。
以下通过更具体的实施例对本发明进行详细阐述，实施例1-3的具体方案见 下方表格，在以下各个实施中，各组分的质量的单位为Kg。
实施例1 实施例2 实施例3 ABS 50 60 80 PC 15 50 30 PCL 10 3 8 相容剂 2 5 3 润滑剂 0.2 0.2 0.2 抗氧剂 0.3 0.3 0.3 白油 0.2 0.2 0.2
其中，在实施例1中：相容剂为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共 聚物，润滑剂为EBS，抗氧剂由主抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸] 季戊四醇酯和辅助抗氧剂亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯按质量比1:1混合而 成，白油的型号为5#。实施例2中：相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水 甘油酯共聚物，润滑剂为PETS，抗氧剂由主抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯 基)丙酸]季戊四醇酯和辅助抗氧剂亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯按质量比1:1 混合而成，白油的型号为7#。实施例3中：相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯- 苯乙烯共聚物，润滑剂为硅酮，抗氧剂由主抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯 基)丙酸]季戊四醇酯和辅助抗氧剂硫代二丙酸双月桂酯按质量比1:2混合而成， 白油的型号为7#。
以上各个实施例的ABS合金的制备方法如下：按各组分的质量，首先在容 器中加入ABS、PC和PCL，再加入白油作为扩散油进行混合，然后加入EBS、 相容剂、抗氧剂混合均匀，送入双螺杆挤出机中，在200℃下挤出造粒，并最后 在220℃下用单螺杆挤出机拉线，得到ABS合金材料的线条。
将以上各个实施例的ABS合金材料与现有的纯ABS材料进行性能测试，测 试结果如下表所示：
以上的各个实施例和对比例的性能测试表中，3D打印机的打印温度为： 200～230℃，底板温度为90～110℃，喷嘴打印速度为60mm/s，喷嘴空移速度为 150mm/s；3D打印翘曲变形量的测定方法为：以打印70*70*52.5mm3-立方体LED 灯座模型为准，打印机的底板为平面，立方体接触底板的面的四个角分别翘离底 板平面的最大高度作为上表中的3D打印翘曲变形量。
从以上测试数据可知：以上各个实施例的ABS合金材料打印性能良好，刚 性和耐热性与纯ABS相差不大，韧性高于纯ABS材料。通过本发明得到的ABS 合金线条在打印过程中，打印顺畅，成型性好，加工温度低，吸水性小，尺寸稳 定性好，不会发生翘曲变形以及层间开裂剥离，可以解决现有的ABS材料在打 印过程中的层间粘结性不佳造成的开裂、翘边、层间剥离等问题。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能 认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而 且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。