高模量碳纖維改性聚乙烯復(fù)合材料的制作方法
【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(shuō)是一種高模量碳纖維改性聚乙烯復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯是一種質(zhì)輕、無(wú)毒和具有優(yōu)良電性能及耐化學(xué)腐蝕性能的熱塑性材料，目前已廣泛應(yīng)用于電器、化工、機(jī)械、管材等行業(yè)。碳纖維具有高模量、高強(qiáng)度、低密度、高耐溫、耐水、耐腐蝕等特點(diǎn)，是一種優(yōu)異的高模量、高強(qiáng)度增強(qiáng)材料，已在軍事及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。碳纖維填充增強(qiáng)聚乙烯具有非常高的比強(qiáng)度，但由于碳纖維表面平滑、活性官能團(tuán)少、表面能低，呈現(xiàn)表面化學(xué)惰性，與聚乙烯的浸潤(rùn)性差，使得共混的界面粘合力較弱，嚴(yán)重地影響了復(fù)合材料整體優(yōu)異性能的發(fā)揮。

【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)性能的高模量碳纖維改性聚乙烯復(fù)合材料。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:高模量碳纖維改性聚乙烯復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚乙烯80%?90%、表面改性碳纖維5%?15%、納米滑石粉2%?5%、苯乙烯-馬來(lái)酸酐無(wú)規(guī)共聚物1%?3%、硅烷偶聯(lián)劑0.1%?0.5%、1010抗氧劑0.1%?0.5%、168抗氧劑0.1%?0.5%、季戊四醇硬脂酸酯0.1%?1%。
[0005]所述表面改性碳纖維為表面經(jīng)過(guò)聚丙烯腈處理過(guò)的碳纖維。
[0006]本發(fā)明的高模量碳纖維改性聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)、制備表面改性碳纖維:首先將聚丙烯腈用丙酮配制成(質(zhì)量)10%?25%溶液，然后加入碳纖維浸潤(rùn)，再將經(jīng)浸潤(rùn)處理的碳纖維于50°C?300°C烘箱內(nèi)預(yù)氧化0.1?100小時(shí)，烘干，制得表面改性碳纖維，待用；
(2)、按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比稱取納米滑石粉和硅烷偶聯(lián)劑，加入高速混合機(jī)中于85°C?130°C溫度下攪拌10?60分鐘，得到表面改性納米滑石粉，然后冷卻至低于40°C出料，待用；
(3)、按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比稱取聚乙烯、苯乙烯-馬來(lái)酸酐無(wú)規(guī)共聚物、1010抗氧劑、168抗氧劑、季戊四醇硬脂酸酯，加入高速混合機(jī)，同時(shí)加入步驟(2)得到的物料，使一起攪拌3?10分鐘，待充分混合均勻后，出料；
(4)、將步驟(3)的混合物料和步驟(I)得到的表面改性碳纖維分別加入雙螺桿擠出機(jī)的主料口和側(cè)料口，經(jīng)熔融混煉3?15分鐘，然后擠出、冷卻、造粒、干燥，即得到本發(fā)明。
[0007]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明具有高強(qiáng)度、高模量、高耐熱性能等優(yōu)點(diǎn)，而且分散性好，耐環(huán)境應(yīng)力性能強(qiáng)，在電器、化工、醫(yī)療、機(jī)械等行業(yè)中應(yīng)用具有很好的前景和經(jīng)濟(jì)效.、
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【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0009]一種高模量碳纖維改性聚乙烯復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚乙烯82%、表面改性碳纖維10%、納米滑石粉5%、苯乙烯-馬來(lái)酸酐無(wú)規(guī)共聚物1.5%、硅烷偶聯(lián)劑0.3%、1010抗氧劑0.2%、168抗氧劑0.2%、季戊四醇硬脂酸酯0.8%。其中，所述表面改性碳纖維為表面經(jīng)過(guò)聚丙烯腈處理過(guò)的碳纖維。
[0010]其制備方法為:(1)、制備表面改性碳纖維:首先將聚丙烯腈用丙酮配制成(質(zhì)量)10%?25%溶液，然后加入碳纖維浸潤(rùn)，再將經(jīng)浸潤(rùn)處理的碳纖維于50°C?300°C烘箱內(nèi)預(yù)氧化0.1?100小時(shí)，烘干，制得表面改性碳纖維，待用；(2)、按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比稱取納米滑石粉和硅烷偶聯(lián)劑，加入高速混合機(jī)中于85°C?130°C溫度下攪拌10?60分鐘，得到表面改性納米滑石粉，然后冷卻至低于40°C出料，待用；(3)、按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比稱取聚乙烯、苯乙烯-馬來(lái)酸酐無(wú)規(guī)共聚物、1010抗氧劑、168抗氧劑、季戊四醇硬脂酸酯，加入高速混合機(jī)，同時(shí)加入步驟(2)得到的物料，使一起攪拌3?10分鐘，待充分混合均勻后，出料；(4)、將步驟(3)的混合物料和步驟(I)得到的表面改性碳纖維分別加入雙螺桿擠出機(jī)的主料口和側(cè)料口，經(jīng)熔融混煉3?15分鐘，然后擠出、冷卻、造粒、干燥，即得到本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高模量碳纖維改性聚乙烯復(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80%?90%、表面改性碳纖維5%?15%、納米滑石粉2%?5%、苯乙烯-馬來(lái)酸酐無(wú)規(guī)共聚物1%?3%、硅烷偶聯(lián)劑0.1%?0.5%、1010抗氧劑0.1%?0.5%、168抗氧劑0.1%?0.5%、季戊四醇硬脂酸酯0.1%?1%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高模量碳纖維改性聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述表面改性碳纖維為表面經(jīng)過(guò)聚丙烯腈處理過(guò)的碳纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高模量碳纖維改性聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、制備表面改性碳纖維:首先將聚丙烯腈用丙酮配制成(質(zhì)量)10%?25%溶液，然后加入碳纖維浸潤(rùn)，再將經(jīng)浸潤(rùn)處理的碳纖維于50°C?300°C烘箱內(nèi)預(yù)氧化0.1?100小時(shí)，烘干，制得表面改性碳纖維，待用； (2)、按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比稱取納米滑石粉和硅烷偶聯(lián)劑，加入高速混合機(jī)中于85°C?130°C溫度下攪拌10?60分鐘，得到表面改性納米滑石粉，然后冷卻至低于40°C出料，待用； (3)、按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比稱取聚乙烯、苯乙烯-馬來(lái)酸酐無(wú)規(guī)共聚物、1010抗氧劑、168抗氧劑、季戊四醇硬脂酸酯，加入高速混合機(jī)，同時(shí)加入步驟(2)得到的物料，使一起攪拌3?10分鐘，待充分混合均勻后，出料； (4)、將步驟(3)的混合物料和步驟(I)得到的表面改性碳纖維分別加入雙螺桿擠出機(jī)的主料口和側(cè)料口，經(jīng)熔融混煉3?15分鐘，然后擠出、冷卻、造粒、干燥，即得到本發(fā)明。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高模量碳纖維改性聚乙烯復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：聚乙烯80%～90%、表面改性碳纖維5%～15%、納米滑石粉2%～5%、苯乙烯-馬來(lái)酸酐無(wú)規(guī)共聚物1%～3%、硅烷偶聯(lián)劑0.1%～0.5%、1010抗氧劑0.1%～0.5%、168抗氧劑0.1%～0.5%、季戊四醇硬脂酸酯0.1%～1%，所述表面改性碳纖維為表面經(jīng)過(guò)聚丙烯腈處理過(guò)的碳纖維。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明具有高強(qiáng)度、高模量、高耐熱性能等優(yōu)點(diǎn)，而且分散性好，耐環(huán)境應(yīng)力性能強(qiáng)，在電器、化工、醫(yī)療、機(jī)械等行業(yè)中應(yīng)用具有很好的前景和經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】C08K5-103, C08K5-134, C08L35-06, C08K3-34, C08K13-06, C08K9-06, C08K5-526, C08L23-06, C08K7-06, C08K9-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104844878
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410561389
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】青島萬(wàn)力科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2014年10月22日