[发明专利]应用于FDM打印机的低VOCs释放特性的ABS线材

说明书

本发明公开一种应用于FDM打印机的低VOCs释放特性的ABS线材。其特征在于：将催化剂与ABS母料混合，经双螺杆挤出、破碎机造粒、单螺杆挤出等步骤制备出不同含量催化剂的ABS改性塑料即ABS‑x%Cat，所述方法使用预先合成的催化剂，该催化剂具有优异的低温催化氧化性能，将该催化剂和ABS母料进行混合，经过一系列步骤制备出3D打印机线径需求的线材，再将3D打印机置于密闭性优异的箱体中打印线材；使用GC‑MS对产生气体进行定性定量分析，通过比对ABS发现ABS‑0.5%Cat可实现对苯乙烯良好的催化氧化能力，在2 h时最高转化率达到了89.2%。同时改性后的ABS塑料韧性几乎没有衰减，刚性还有小幅度的提升，这对未来塑料改性提供一个全新的制备思路。

技术领域

本发明涉及改性塑料技术领域，特别涉及一种低挥发性有机物（VOCs）的环保型丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）塑料线材应用于3D打印。

背景技术

VOCs是主要的大气污染物之一，它广泛来源于喷涂、印刷、塑料加工等行业，是形成臭氧和PM_2.5 的重要前体，造成严重的大气污染；同时大部分VOCs具有神经、肝脏和肾脏毒性，甚至具有致癌作用。

ABS是一种耐化学腐蚀、耐热、强度高、韧性好、易于加工成型的热塑性高分子材料，且原料易得、综合性能良好、价格便宜。因此ABS在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业及化工中获得了广泛应用。但是其在高温生产过程中会产生大量的挥发性有机物，严重威胁着人类的生命健康及环境安全。为解决ABS加工过程中产生的VOCs，常见的方法是添加吸附剂将VOCs进行吸附，但是存在着随环境温度升高，VOCs会再次释放的风险。

过渡金属氧化物因其出色的低温催化氧化性能和低廉的价格成为替代贵金属的重要的竞争者，凭借着这些特性，我们将Co-Mn高效催化剂应用于ABS塑料改性，将VOCs在产生之初催化氧化为无毒无害的气体，制备出低VOCs环保型ABS线材。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种低VOCs环保型ABS线材，这种方法制备可以有效催化氧化ABS塑料加工过程中产生的VOCs，方法简单，能以低廉的价格和高效的催化氧化效率进行工业化制备。

为实现本发明的目的采用技术方案具体包括以下步骤：

S1）高效催化剂的制备

1）称量七水硫酸钴、一水硫酸锰倒入乙醇水溶液制成溶液A；

2）称量碳酸氢铵倒入乙醇水溶液制成溶液B；

3）使用蠕动泵将溶液A以定量流速缓缓加入溶液B，待溶液A全部加入溶液B后静置，获得混合液；

4）使用乙醇水溶液抽滤清洗步骤3）混合液得到粉红色固体；

5）将粉红色固体置于真空干燥箱中干燥，得到样品；

6）将样品置于马弗炉中，在空气中恒温煅烧，得到目标催化剂；

S2）ABS-x%Cat（x wt%上述高效催化剂的ABS线材）的制备

1）将步骤S1得到的目标催化剂和ABS母料按比例倒入自封袋中混合均匀，获得混合物；

2） 将混合物倒入微型双螺杆挤出成型，随后使用破碎机造粒得到混合粒料；

3）将混合粒料倒入微型单螺杆中在线材机的牵引下挤出成型，得到目标线材。

步骤S1中七水硫酸钴：一水硫酸锰：碳酸氢铵摩尔比=1：3：76。

步骤S1中七水硫酸钴质量与乙醇水溶液的体积比1：200，无水乙醇和去离子水的体积比为1:10。

步骤S1中蠕动泵将溶液A以0.6~1.0 mL/min的流速缓缓加入溶液B，且溶液B一直处于搅拌状态

步骤S1中溶液静置时间为10~14 h

步骤S1中抽滤清洗次数为4~6遍。