碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯是一種質(zhì)輕無毒和具有優(yōu)良耐化學(xué)腐蝕性能的熱塑性材料，而且價(jià)格低廉，成型加工容易，目前廣泛應(yīng)用于電器、化工、食品、機(jī)械等行業(yè)。但聚乙烯作為一種工程塑料卻存在強(qiáng)度不足、耐燃性差的不足，因此在使用前需對(duì)其進(jìn)行必要的改性處理，以提高其性能和拓展應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)異力學(xué)性能和良好阻燃性的碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚乙烯60%?85%、納米碳纖維5%?15%、阻燃劑8%?15%、季戊四醇硬脂酸酯0.3%?1.5%、納米聚四氟乙烯0.1%?0.5%、抗氧劑0.1%?0.5%。
[0005]所述納米碳纖維為表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維。
[0006]所述阻燃劑為雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)阻燃劑。
[0007]所述抗氧劑是質(zhì)量比為1:1的受阻酚類抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類抗氧劑的復(fù)配物。
[0008]上述的一種碳纖維增強(qiáng)的阻燃聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)、納米碳纖維表面經(jīng)氧化預(yù)處理:將納米碳纖維加入體積比3:1的(質(zhì)量)98%濃硫酸和(質(zhì)量)70%濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)15?60分鐘，然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗，直至PH值不顯酸性，再在80°C?120°C烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，待用；
(2)、按重量配比稱取聚乙烯、阻燃劑、季戊四醇硬脂酸酯、納米聚四氟乙烯、抗氧劑，力口入高速混合器中攪拌3?15分鐘，待充分混合均勻后，出料；
(3 )、將步驟(2 )得到的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)的主料口，在雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)料口加入按重量配比稱取步驟(I)得到的物料，調(diào)整雙螺桿擠出機(jī)的主側(cè)料口轉(zhuǎn)速以均勻納米碳纖維含量，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融混煉、擠出后，經(jīng)過冷卻、造粒和干燥，即得到本發(fā)明。
[0009]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明具有高比強(qiáng)度、高比模量、高結(jié)晶取向度、高導(dǎo)電導(dǎo)熱性能等優(yōu)點(diǎn)，而且阻燃效果好、無熔滴現(xiàn)象，耐高溫和耐腐蝕性能優(yōu)良，在汽車、軍工器械、航空等領(lǐng)域應(yīng)用具有巨大的潛力和前景。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0011]一種碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚乙烯68%、納米碳纖維15%、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)阻燃劑15%、季戊四醇硬脂酸酯1.5%、納米聚四氟乙烯0.2%、抗氧劑0.3%。其中，所述納米碳纖維為表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，所述抗氧劑是質(zhì)量比為1:1的受阻酚類抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類抗氧劑的復(fù)配物。
[0012]其制備方法為:(1)、納米碳纖維表面經(jīng)氧化預(yù)處理:將納米碳纖維加入體積比3:I的(質(zhì)量)98%濃硫酸和(質(zhì)量)70%濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)15?60分鐘，然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗，直至pH值不顯酸性,再在80°C?120V烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，待用；(2)、按重量配比稱取聚乙烯、雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)阻燃劑、季戊四醇硬脂酸酯、納米聚四氟乙烯、抗氧劑，加入高速混合器中攪拌3?15分鐘，待充分混合均勻后，出料；(3)、將步驟(2)得到的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)的主料口，在雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)料口加入按重量配比稱取步驟(I)得到的物料，調(diào)整雙螺桿擠出機(jī)的主側(cè)料口轉(zhuǎn)速以均勻納米碳纖維含量，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融混煉、擠出后，經(jīng)過冷卻、造粒和干燥，即得到本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚乙烯60%?85%、納米碳纖維5%?15%、阻燃劑8%?15%、季戊四醇硬脂酸酯0.3%?1.5%、納米聚四氟乙烯0.1%?0.5%、抗氧劑0.1%?0.5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述納米碳纖維為表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述阻燃劑為雙酚A-雙(二苯基磷酸酯)阻燃劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑是質(zhì)量比為1:1的受阻酚類抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類抗氧劑的復(fù)配物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、納米碳纖維表面經(jīng)氧化預(yù)處理:將納米碳纖維加入體積比3:1的(質(zhì)量)98%濃硫酸和(質(zhì)量)70%濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)15?60分鐘，然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗，直至PH值不顯酸性，再在80°C?120°C烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，待用； (2)、按重量配比稱取聚乙烯、阻燃劑、季戊四醇硬脂酸酯、納米聚四氟乙烯、抗氧劑，力口入高速混合器中攪拌3?15分鐘，待充分混合均勻后，出料； (3)、將步驟(2)得到的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)的主料口，在雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)料口加入按重量配比稱取步驟(I)得到的物料，調(diào)整雙螺桿擠出機(jī)的主側(cè)料口轉(zhuǎn)速以均勻納米碳纖維含量，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融混煉、擠出后，經(jīng)過冷卻、造粒和干燥，即得到本發(fā)明。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：聚乙烯60%～85%、納米碳纖維5%～15%、阻燃劑8%～15%、季戊四醇硬脂酸酯0.3%～1.5%、納米聚四氟乙烯0.1%～0.5%、抗氧劑0.1%～0.5%，所述納米碳纖維為表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，所述阻燃劑為雙酚A-雙（二苯基磷酸酯）阻燃劑。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明具有高比強(qiáng)度、高比模量、高結(jié)晶取向度、高導(dǎo)電導(dǎo)熱性能等優(yōu)點(diǎn)，而且阻燃效果好、無熔滴現(xiàn)象，耐高溫和耐腐蝕性能優(yōu)良，在汽車、軍工器械、航空等領(lǐng)域應(yīng)用具有巨大的潛力和前景。
【IPC分類】C08K5-523, C08K5-103, C08K7-06, C08L27-18, C08L23-06, C08K9-02
【公開號(hào)】CN104744774
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310742509
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】青島萬力科技有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2013年12月30日