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CN111675878A - 一种无卤阻燃abs材料及其制备方法 - Google Patents

一种无卤阻燃abs材料及其制备方法 Download PDF

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CN111675878A
CN111675878A CN202010599279.5A CN202010599279A CN111675878A CN 111675878 A CN111675878 A CN 111675878A CN 202010599279 A CN202010599279 A CN 202010599279A CN 111675878 A CN111675878 A CN 111675878A
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retardant abs
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喻慧文
徐百平
曹明轩
肖书平
张志旋
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Wuyi University
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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃ABS材料及其制备方法，所述无卤阻燃ABS材料的原料包括由重量百分比计的如下成分：ABS 50％‑70％、POE 10％‑20％、膨胀型阻燃剂25％‑30％、埃洛石纳米管1％‑5％抗氧剂0.05‑0.5％和液体石蜡0‑2％；所述制备方法包括以下步骤：将原料按比例进行混合，采用差速双螺旋杆加工方式制备所述无卤阻燃ABS材料。本发明提供的无卤阻燃ABS材料具有阻燃性好、热稳定性高和机械性能好等优点，能够应用在消费类机器人、无人机以及电器制品等产品上。

Description

一种无卤阻燃ABS材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃材料领域，具体涉及一种无卤阻燃ABS及其制备方法。
背景技术
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile butadiene Styrene copolymers，ABS)为丙烯腈、1，3-丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。近年来，ABS凭借其良好的耐化学性、机械性能和加工优势成为，广泛应用于汽车、电子电器、智能机器人以及建筑等领域。然而，由于ABS的可燃性相对较高，且燃烧时伴随散发烟雾和熔滴，限制了其在高端电气产品相关领域的进一步应用。因此，如何提高其耐火性和热稳定性是拓展ABS应用的关键。
随着阻燃领域绿色环保要求日益高涨，膨胀型阻燃剂(Intumescent FlameRetardant，IFR)相对传统的含卤素的阻燃剂具有环境友好等优点，成为ABS阻燃剂的首选。通过在加工过程中将高浓度的IFR添加剂掺入ABS基体中，可以达到所需的阻燃性能，但是，复合材料的机械性能却大大降低。迄今为止，很难在提高其阻燃性和热稳定性的同时，保持复合材料的机械性能与纯ABS基体一样出色。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种无卤阻燃ABS材料，能够同时满足较高的阻燃性、热稳定性和机械性能。
本发明还提出上述无卤阻燃ABS材料的制备方法。
根据本发明第一方面实施例的无卤阻燃ABS材料，其原料包括由重量百分比计的如下成分：ABS 50％-60％、热塑性聚烯烃弹性体(Polyolefin Elastomer，POE)10％-20％、膨胀型阻燃剂25％-30％、埃洛石纳米管(Halloysite Nanotubes，HNTs)1％-5％、抗氧剂0.05-0.5％和液体石蜡0％-2％。
根据本发明实施例的无卤阻燃ABS材料，至少具有如下有益效果：本发明的ABS材料中加入了POE作为增韧剂和成炭剂，HNTs作为协效剂，加入一定比例的膨胀型阻燃剂，是一种韧性强、阻燃效果好的ABS无卤阻燃材料；其中，POE的加入增韧了ABS，一定量的HNTs对POE有细化作用，在POE增韧ABS过程中起到协同效应，达到增强增韧的效果；且膨胀型阻燃中的APP热解脱去NH3后生成的酸与HNTs层间的-OH在高温下发生脱羟基反应，形成致密碳层，并且反应生成H2O带走一部分热量，同时，HNTs含结晶水，燃烧时脱水带走部分热量，对阻燃效果有一定的促进作用，延缓了引燃时间，抑制了热释放速率。
现有技术中，协效剂可以与IFR一起使用，对改善阻燃性和机械性能有一定作用，例如蒙脱土、碳纳米管和纳米氢氧化镁等。但是，常用的协效剂与基体不相容，且剂量较低，均匀性难以突破；本发明中的协效剂与基体之间的比例成分配合可以解决现有技术中均匀性的问题。
根据本发明的一些实施方式，所述无卤阻燃ABS材料包含的原料的成分比例(按重量百分数计)优选为：膨胀型阻燃剂26％-28％，埃洛石纳米管1％-3％。
进一步优选地所述无卤阻燃ABS材料包含的原料的成分比例(按重量百分数计)优选为：膨胀型阻燃剂26％-27％，埃洛石纳米管2％-3％。
根据本发明的一些实施方式，所述膨胀型阻燃剂包含聚磷酸铵和季戊四醇。
进一步地，所述聚磷酸铵和所述季戊四醇的比例为(2～4)：1。
优选地，所述聚磷酸铵和所述季戊四醇的比例为3：1。
根据本发明的一些实施方式，所述埃洛石纳米管的外径尺寸为20-70nm，内径尺寸为10-30nm，长度为0.5-2μm。
根据本发明的一些实施方式，所述埃洛石纳米管为硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管。HNTs经过硅烷偶联剂进行表面改性剂改性后，与ABS的界面相容性有所改善，外力分离时需要更大能量，在POE增韧ABS过程中起到协同效应，达到更好的增强增韧的效果。
进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
进一步地，所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷占埃洛石纳米管的质量的2.5％-3％。
根据本发明的一些实施方式，所述硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管的制备方法包括以下步骤：
1)将埃洛石纳米管进行研磨提纯；
2)在提纯的HNTs中加入碳酸钠和水调整pH至7～8，加入用量占HNTs的质量的2.5％-3％的表面改性剂，在60-80℃下搅拌反应3-5小时，洗涤、干燥，研磨得到改性的埃洛石纳米管。
硅烷偶联剂的分子结构式一般为:Y-R-Si(OR)3(式中Y为一有机官能基，SiOR为一硅烷氧基，Y通常为乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基)。硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性，因此，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。埃洛石纳米管通过使用硅烷偶联剂作为表面改性剂对埃洛石纳米管表面进行表面处理改性。
根据本发明的一些实施方式，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
根据本发明的一些实施方式，所述无卤阻燃ABS材料中还包括以重量百分比计的液体石蜡0～2％。
根据本发明第二方面实施例的制备方法，包括以下步骤：将原料按比例进行混合，采用差速双螺旋杆加工方式制备所述无卤阻燃ABS材料。
根据本发明实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：
1、本发明的制备方法中使用的材料采用埃洛石纳米管(HNTs)作协效剂，POE增韧剂作为协效剂，解决协效剂与基体不相容、剂量较低和均匀性差的问题；
2、本发明的制备方法为差速双螺杆加工法，采用一种差速双螺杆将HNTs与IFR均匀分散在ABS/POE中，突破传统双螺杆加工过程中因周期性对称流动造成的分散困难问题，解决了ABS材料高阻燃性和高强度难以同时满足的难题，提高热稳定性和机械性能。
本发明中的差速双螺杆加工法与传统双螺杆加工法相比能够进一步提高材料的性能。传统双螺杆两根螺杆结构完全相同，安装时相差一定的相位角，导致流体沿着两根螺杆前行过程中经历的几何空间存在一致性，缺少流体加工空间几何形状的转换，剪切过程中界面的再取向作用减弱，混合效果有限，尤其是位于螺槽中部的大部分流体仍属于层流混合，界面随时间呈线性增加。对无卤阻燃材料，材料性能提升的关键之一为加工过程中分散性不发生团聚现象，均匀分散在连续相中，传统加工方法制备制约了阻燃剂的分散，为达到较高的阻燃性能和力学性能，常采用多步骤加工的方法，例如先制备母料亦或多次造粒，能耗损耗大，不利于节能环保且成本增加，本发明所述的加工方法能实现一次成型，且阻燃性能与力学性能相比传统加工方法有大幅提升。
根据本发明的一些实施方式，具体包括以下步骤：
1)将ABS和POE混合，加入膨胀型阻燃剂、埃洛石纳米管以及抗氧剂混合2-5min；
2)差速双螺杆挤出机温度设置为165℃-200℃，将混合后的原料加入差速双螺杆挤出机中进行分散；所述差速双螺杆挤出机包括一个单头螺纹杆和一个双头螺纹杆，所述单头螺纹杆的转速为所述双头螺纹杆的转速的两倍。
本发明中，差速双螺杆挤出机的设备端面构型如图1中(b)所示，组合结构如图2中(b)所示，端面结构详见专利CN103434113A。其中左侧单头螺纹转速为右侧双头螺纹转速的两倍，两根螺杆差速转动，螺杆沿程为充满与非充满交替，左右螺杆螺槽内充满程度非对称，流体在螺槽内流动空间不断变化，同时受到不断的拉伸与剪切的交替，增加了界面的再取向作用，使得无机阻燃剂和协效剂均匀分散到ABS中。
根据本发明的一些实施方式，还包括对原料进行前处理的步骤：所述埃洛石纳米管干燥过筛；所述膨胀型阻燃剂在70℃下干燥4h；所述ABS在90℃下干燥6h；所述POE在70℃下干燥2h。
本发明制备的无卤阻燃ABS材料能够应用在消费类机器人、无人机以及电器制品等产品上。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明中双螺杆挤出机设备端面构型示意图，其中，(a)为传统双螺杆挤出机设备端面构型示意图，(b)为差速双螺杆挤出机设备端面构型示意图；
图2为本发明中双螺杆挤出机设备组合结构示意图，其中，(a)为传统双螺杆挤出机设备组合结构示意图，(b)为差速双螺杆挤出机设备组合结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明以下实施例均采用相同的技术构思，步骤方法实际包括下述原料准备和处理过程以及加速双螺杆加工过程，整体的步骤方案如下：
一、原料准备和处理
1.埃洛石纳米管改性：
(1)埃洛石纳米管(HNTs)的外径尺寸为20-70nm，内径尺寸为10-30nm，长度为0.5–2μm，将其研磨提纯；
(2)在提纯的HNTs中加入无水碳酸钠和去离子水调整pH约为7～8，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550,或者KH570均可)，用量占HNTs的质量的2.5％-3％，在70℃下搅拌反应4小时，分别用去离子水、无水乙醇洗涤多次，在70℃下干燥4-6h，研磨得到改性的HNTs粉末。
2.材料前处理：
将干燥后的HNTs粉末过筛，将膨胀型阻燃剂IFR(由聚磷酸铵(Ammoniumpolyphosphate，APP)和季戊四醇(Pentaerythrite，PER)组成，最佳质量比为3：1)在70℃下干燥4h；ABS在90℃下干燥6h；POE在70℃下干燥2h。
二、差速双螺杆加工
1.将ABS和POE加入高速混合机中，加入质量比为0.8％的液体石蜡，后加入膨胀型阻燃剂、埃洛石纳米管以及抗氧剂混合2-5min；
2.差速双螺杆挤出机温度设置为165℃-200℃，将混合后的材料加入差速双螺杆挤出机中，该设备端面构型及组合如图1中(b)所示，其中左侧单头螺纹转速为右侧双头螺纹转速的两倍，两根螺杆差速转动，螺杆沿程为充满与非充满交替，左右螺杆螺槽内充满程度非对称，流体在螺槽内流动空间不断变化，同时受到不断的拉伸与剪切的交替，增加了界面的再取向作用，使得无机阻燃剂和协效剂均匀分散到ABS中。
实施例1
一种无卤阻燃ABS材料，其原料组成以质量百分数计包括：ABS 52％；POE 18％；膨胀型阻燃剂27.8％；埃洛石纳米管1.2％；其它助剂1％；其中，其它助剂(以下实施例相同)包括抗氧剂0.2％和液体石蜡0.8％，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。该无卤阻燃ABS材料的具体制备方法如下：
1.埃洛石纳米管(HNTs)的外径尺寸为20-70nm，内径尺寸为10-30nm，长度为0.5-2μm，将其研磨提纯；
2.在提纯的HNTs中加入无水碳酸钠和去离子水调整pH约为7～8，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550,或者KH570均可)，用量占HNTs的质量的2.5％-3％，在70℃下搅拌反应4小时，分别用去离子水、无水乙醇洗涤多次，在70℃下干燥5h，研磨得到改性的HNTs粉末。
3.将干燥后的HNTs粉末过筛，将膨胀型阻燃剂IFR(由聚磷酸铵(Ammoniumpolyphosphate，APP)和季戊四醇(Pentaerythrite，PER)组成，质量比为3：1)在70℃下干燥4h，ABS在90℃下干燥6h，POE在70℃下干燥2h；
4.将ABS和POE加入高速混合机中，加入质量比为0.8％的液体石蜡，后加入膨胀型阻燃剂、埃洛石纳米管以及抗氧剂混合2-5min；
5.差速双螺杆挤出机温度设置为180℃，将混合后的材料加入差速双螺杆挤出机中，该设备端面构型及组合如下图，其中左侧单头螺纹转速为右侧双头螺纹转速的两倍，非对称双螺杆单头螺杆转速为84rmp，普通双螺杆转速为63rmp。两根螺杆差速转动，螺杆沿程为充满与非充满交替，左右螺杆螺槽内充满程度非对称，流体在螺槽内流动空间不断变化，同时受到不断的拉伸与剪切的交替，增加了界面的再取向作用，使得无机阻燃剂和协效剂均匀分散到ABS中。
实施例2
一种无卤阻燃ABS材料，其原料组成以质量百分数计包括：ABS 52％；POE 18％；膨胀型阻燃剂26.6％；埃洛石纳米管2.4％；其它助剂1％；其具体制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种无卤阻燃ABS材料，其原料组成以质量百分数计包括：ABS 52％；POE 18％；膨胀型阻燃剂25.4％；埃洛石纳米管3.6％；其它助剂1％；其具体制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种无卤阻燃ABS材料，其原料组成以质量百分数计包括：ABS 52％；POE 18％；膨胀型阻燃剂24.2％；埃洛石纳米管4.8％；其它助剂1％；其具体制备方法与实施例1相同。
对比例1
一种无卤阻燃ABS材料，其原料组成以质量百分数计包括：ABS 70％；膨胀型阻燃剂29％；其它助剂1％；其具体制备方法与实施例1相同，步骤中删除POE和埃洛石纳米管相关处理和添加部分。
对比例2
一种无卤阻燃ABS材料，其原料组成以质量百分数计包括：ABS 52％；POE 18％；膨胀型阻燃剂29％；其它助剂1％。其具体制备方法与实施例1相同，步骤中删除埃洛石纳米管相关处理和添加部分。
对比例3
一种无卤阻燃ABS材料，其原料组成以质量百分数计包括：ABS 52％；POE 18％；膨胀型阻燃剂26.6％；埃洛石纳米管2.4％；其它助剂1％。其制备方法与实施例2的差别仅在于不使用差速双螺杆加工方法，采用传统双螺杆加工方法。
测试例
测试方法：拉伸性能按照GB/T 1040.2-2006标准进行测试，拉伸速率为5mm/min；弯曲性能按照GB/T 9341-2008标准进行测试，试验速度为20mm/min；冲击强度按照GB/T1843-2008标准进行测试，采用A型缺口试样；极限氧指数按照GB-T2406.2-2009标准进行测试，样品尺寸80mm×10mm×4mm；垂直燃烧按GB/T 2408-2008进行测试，样品尺寸为125mm×13mm×3mm。
其中，UL-94为阻燃等级，TTI为引燃时间，pHRR为热释放速率峰值，TpHRR为达到热释放速率峰值的时间，MHRR为平均热释放速率，FPI为火灾性能指数，为TTI和pHRR的比值。
表1.无卤阻燃ABS材料的性能测试结果
Figure BDA0002557979960000071
Figure BDA0002557979960000081
从表1结果可知，实施例2中制备的无卤阻燃ABS具有最好的性能效果，最佳的材料原料组分为：ABS 52％；POE 18％；膨胀型阻燃剂26.6％；埃洛石纳米管2.4％；其它助剂1％；实施例1至实施例4，仅膨胀型阻燃剂和埃洛石纳米管的成分比例不同，实施例2的阻燃性能和机械性能最佳，说明当膨胀型阻燃剂26％-27％以及埃洛石纳米管2％-3％时有最好的阻燃性能和机械性能。对比例1不加POE和埃洛石纳米管，对比例2不加埃洛石纳米管制备得到的材料阻燃性能和机械性能均大幅降低；对比例3不使用差速双螺杆加工方法而是应用传统的传统双螺杆加工方法，如图2，在螺杆外径一致情况下，传统双螺杆更长的长径比，停留时间更长，但传统双螺杆制备得到的材料性能也不及实施例2；因此，说明POE和埃洛石纳米管以及差速双螺杆加工方法均对无卤阻燃ABS材料的性能产生了重要影响。
综上所述，本发明提供的无卤阻燃ABS材料及其制备方法具有以下优点：
1、本发明在ABS中加入热塑性聚烯烃弹性体(POE)作为增韧剂和成炭剂，HNTs作为协效剂，加入一定比例的膨胀型阻燃剂，制备一种韧性强、阻燃效果好的ABS无卤阻燃材料；其中，POE的加入增韧了ABS，一定量的HNTs对POE有细化作用，在POE增韧ABS过程中起到协同效应，达到增强增韧的效果；且膨胀型阻燃中的APP热解脱去NH3后生成的酸与HNTs层间的-OH在高温下发生脱羟基反应，形成致密碳层，并且反应生成H2O带走一部分热量，同时，HNTs含结晶水，燃烧时脱水带走部分热量，对阻燃效果有一定的促进作用，延缓了引燃时间，抑制了热释放速率。
2、本发明使用的加工方法为差速双螺杆加工法，与传统双螺杆加工法相比能够进一步提高材料的性能。传统双螺杆两根螺杆结构完全相同，安装时相差一定的相位角，导致流体沿着两根螺杆前行过程中经历的几何空间存在一致性，缺少流体加工空间几何形状的转换，剪切过程中界面的再取向作用减弱，混合效果有限，尤其是位于螺槽中部的大部分流体仍属于层流混合，界面随时间呈线性增加。对无卤阻燃材料，材料性能提升的关键之一为加工过程中分散性不发生团聚现象，均匀分散在连续相中，传统加工方法制备制约了阻燃剂的分散，为达到较高的阻燃性能和力学性能，常采用多步骤加工的方法，例如先制备母料亦或多次造粒，能耗损耗大，不利于节能环保且成本增加，本发明所述的加工方法能实现一次成型，且阻燃性能与力学性能相比传统加工方法有大幅提升。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无卤阻燃ABS材料，其特征在于：其原料包括按重量百分比计的如下成分：ABS55％-60％、POE 10％-20％、膨胀型阻燃剂25％-30％、埃洛石纳米管1％-5％、抗氧剂0.05-0.5％和液体石蜡0％-2％。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃ABS材料，其特征在于：所述膨胀型阻燃剂26％-28％，所述埃洛石纳米管1％-3％。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃ABS材料，其特征在于：所述膨胀型阻燃剂包含聚磷酸铵和季戊四醇。
4.根据权利要求3所述的无卤阻燃ABS材料，其特征在于：所述聚磷酸铵和所述季戊四醇的比例为(2-4)：1。
5.根据权利要求1所述的无卤阻燃ABS材料，其特征在于：所述埃洛石纳米管的外径尺寸为20-70nm，内径尺寸为10-30nm，长度为0.5-2μm。
6.根据权利要求1所述的无卤阻燃ABS材料，其特征在于：所述埃洛石纳米管为硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管。
7.根据权利要求6所述的无卤阻燃ABS材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
8.根据权利要求6所述的无卤阻燃ABS材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
9.权利要求1至8任一项所述的无卤阻燃ABS材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将原料按比例进行混合，采用差速双螺旋杆加工方式制备所述无卤阻燃ABS材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
1)将ABS和POE混合，加入膨胀型阻燃剂、埃洛石纳米管以及抗氧剂混合2-5min；
2)差速双螺杆挤出机温度设置为165℃-200℃，将混合后的原料加入差速双螺杆挤出机中进行分散；所述差速双螺杆挤出机包括一个单头螺纹杆和一个双头螺纹杆，所述单头螺纹杆的转速为所述双头螺纹杆的转速的两倍。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113930044A (zh) * 2021-11-10 2022-01-14 北京化工大学 一种阻燃abs复合材料、制备方法及其用途
CN117106292A (zh) * 2023-08-04 2023-11-24 山东乐佳达新材料科技有限公司 一种pc复合材料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103434113A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 广东轻工职业技术学院 自洁型同向差动旋转双螺杆挤出装置及方法
CN103937029A (zh) * 2014-04-02 2014-07-23 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种埃洛石纳米管作为聚合物阻燃抗滴落剂的用途及含有埃洛石纳米管的聚合物
CN105482355A (zh) * 2016-01-14 2016-04-13 惠州市昌亿科技股份有限公司 用于3d打印abs的增强增韧剂及其abs复合材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103434113A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 广东轻工职业技术学院 自洁型同向差动旋转双螺杆挤出装置及方法
CN103937029A (zh) * 2014-04-02 2014-07-23 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种埃洛石纳米管作为聚合物阻燃抗滴落剂的用途及含有埃洛石纳米管的聚合物
CN105482355A (zh) * 2016-01-14 2016-04-13 惠州市昌亿科技股份有限公司 用于3d打印abs的增强增韧剂及其abs复合材料

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
喻慧文等: "非对称双螺杆制备ABS/PUR-T/HNTs阻燃复合材料的性能", 《工程塑料应用》 *
徐百平: "一种新型差速同向双螺杆挤出机", 《橡塑技术与装备》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113930044A (zh) * 2021-11-10 2022-01-14 北京化工大学 一种阻燃abs复合材料、制备方法及其用途
CN113930044B (zh) * 2021-11-10 2022-11-01 北京化工大学 一种阻燃abs复合材料、制备方法及其用途
CN117106292A (zh) * 2023-08-04 2023-11-24 山东乐佳达新材料科技有限公司 一种pc复合材料及其制备方法和应用
CN117106292B (zh) * 2023-08-04 2024-07-19 东莞市远泽新材料科技有限公司 一种pc复合材料及其制备方法和应用

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