一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。包括以下步驟：首先將PP樹脂、碳纖維、VOC抑制劑、滑石粉、納米二氧化硅、抗氧劑、相容劑干燥球磨，再將PP樹脂、碳纖維、滑石粉、納米二氧化硅、抗氧劑、相容劑加入至雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口，將VOC抑制劑加入側(cè)喂料口，熔融共混，經(jīng)擠出機(jī)擠出、冷卻切粒，既得。本發(fā)明制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，所制備得到的聚丙烯復(fù)合材料有效解決了低VOC和高性能兼具的問題。
【專利說明】
一種碳纖維増強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯(PP)是一種重要的塑料，其原料豐富、價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛。然 而，聚丙烯的沖擊韌性較低，收縮率較大，導(dǎo)致聚丙烯在使用過程中易受到拉伸、彎曲、沖擊 等外力的影響而出現(xiàn)應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，因而在一定程度 上限制了它應(yīng)用的廣泛性。碳纖維是一種高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、抗腐蝕、抗蠕變性能 好、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及熱膨脹系數(shù)小的優(yōu)異材料，其被廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車、高檔體育器材 等尚端領(lǐng)域。
[0003] 將碳纖維應(yīng)用至聚丙烯中的研究越來越多，所獲得的復(fù)合材料機(jī)械強(qiáng)度高、耐候 性能好，但是在加工過程中聚丙烯會(huì)發(fā)生自氧化降解，產(chǎn)生的低分子化合物對(duì)人體健康具 有危害?，F(xiàn)有技術(shù)中多采用化學(xué)反應(yīng)、物理吸附以及熔體脫揮技術(shù)來改善原有聚丙烯材料 中V0C的散發(fā)問題并取得一定成果，但是復(fù)合材料低V0C和力學(xué)性能常不能兼?zhèn)洹?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種力學(xué)性能優(yōu)異，生 產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，且低氣味的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。
[0005] 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0007] (1)將PP樹脂、碳纖維、V0C抑制劑、滑石粉、納米二氧化硅、抗氧劑、相容劑干燥4h， 然后放入球磨機(jī)內(nèi)球磨至200目；
[0008] (2)將步驟（1)干燥后的PP樹脂、碳纖維、滑石粉、納米二氧化硅、抗氧劑、相容劑混 合均勻后，得到預(yù)混料，所述預(yù)混料加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口，將V0C抑制劑加入側(cè)喂 料口，熔融共混，經(jīng)擠出機(jī)擠出、冷卻切粒，既得。
[0009] 進(jìn)一步地，所述V0C抑制劑包括凹凸棒土、海泡石和硅藻土。
[0010]進(jìn)一步地，所述納米二氧化娃的粒徑為50-80nm。納米二氧化娃起的作用是協(xié)同碳 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述PP樹脂、碳纖維、V0C抑制劑、滑石粉、納米二氧化硅、抗氧劑、相容 劑的質(zhì)量比分別為1:0.2-0.4:0.02-0.03:0.08-0.15:0.03-0.05:0.01-0.02:0.03-0.06。
[0012]進(jìn)一步地，所述相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙稀PP-g-MAH、乙稀-醋酸乙稀接枝馬 來酸酐、聚乙烯接枝馬來酸酐中的一種或幾種。
[0013]進(jìn)一步地，所述抗氧劑選自受阻酚類、硫代酯類、亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或幾 種;其中所述受阻酚類為四[β-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，硫代酯類為 硫代二丙酸二硬脂醇酯，亞磷酸酯類為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟（2)熔融共混的加工條件為：一區(qū)溫度195-230°c，二區(qū)溫度 210-230°(：，三區(qū)溫度220-240°(：，四區(qū)溫度230-250°(：，五區(qū)溫度210-230°(：，六區(qū)溫度200-210 °C，熔融共混的時(shí)間為40-90min。
[0015] 有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 1、本發(fā)明的聚丙烯復(fù)合材料中V0C抑制劑能夠吸附有機(jī)揮發(fā)氣體，解決了在使用 聚丙烯復(fù)合材料時(shí)可能對(duì)人體產(chǎn)生的健康問題；
[0017] 2、本發(fā)明添加了碳纖維，提升了材料的韌性和強(qiáng)度，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值；
[0018] 3、本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步解釋說明。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 本實(shí)施例提供了一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法：
[0022] 按照配方比例稱取原料，干燥4h后采用球磨機(jī)球磨至200目，其中PP樹脂100份，日 本東麗T300碳纖維25份，V0C抑制劑2份，滑石粉8份，納米二氧化硅3份，三(2，4-二叔丁基苯 基)亞磷酸酯2份，馬來酸酐接枝聚丙烯3份。
[0023]將聚丙烯樹脂、碳纖維、滑石粉、納米二氧化硅、抗氧劑、相容劑在高混機(jī)中混勻 lOmin，然后從雙螺旋擠出機(jī)的主喂料口加入，再將V0C抑制劑從側(cè)喂料口加入，設(shè)置擠出機(jī) 一區(qū)溫度195-230°(：，二區(qū)溫度210-230°(：，三區(qū)溫度220-240°(：，四區(qū)溫度230-250°(：，五區(qū) 溫度210-230°C，六區(qū)溫度200-210°C，熔融共混80min，經(jīng)擠出機(jī)真空擠出造粒、冷卻、干燥， 得到所述產(chǎn)品。
[0024] 實(shí)施例2
[0025]采用與實(shí)施例1相同的方法制備碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，不同之處在于:原料 的配比不同。
[0026] PP樹脂100份，日本東麗T300碳纖維35份，V0C抑制劑2份，滑石粉15份，納米二氧化 硅5份，三(2,4_二叔丁基苯基)亞磷酸酯1份，馬來酸酐接枝聚乙烯6份。
[0027] 實(shí)施例3
[0028] 采用與實(shí)施例1相同的方法制備碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，不同之處在于:原料 的配比不同，熔融共混的總時(shí)間為50min。
[0029] PP樹脂100份，日本東麗T300碳纖維40份，V0C抑制劑3份，滑石粉12份，納米二氧化 硅4份，三(2,4_二叔丁基苯基)亞磷酸酯1份，馬來酸酐接枝聚乙烯5份。
[0030] 將實(shí)施例1-3所制得的產(chǎn)品進(jìn)行注塑成型制備測(cè)試樣條，其中：
[0031] (1)拉伸強(qiáng)度:按IS0527測(cè)試，速度50mm/min;
[0032] (2)懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度：IS0180測(cè)試；
[0033] (3)彎曲模量:按IS0178測(cè)試，速度為2mm/min;
[0034] (4)彎曲強(qiáng)度:按IS0178測(cè)試；
[0035] (5)斷裂伸長(zhǎng)率:按ISO 527-2測(cè)試；
[0036] (6)低溫缺口沖擊強(qiáng)度(_40°C，24h): IS0180測(cè)試；
[0037] (7)總有機(jī)化合物排放(TV0C)測(cè)定按照德國汽車工業(yè)聯(lián)合會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)VDA277測(cè)試進(jìn) 行測(cè)定，性能測(cè)試結(jié)果見表1。
[0038] 表1由實(shí)施例1-3制得的產(chǎn)品注塑成型制備的測(cè)試樣條的性能結(jié)果
[0039]
[0040] 以上描述是用于實(shí)施本發(fā)明的一些最佳模式和其他實(shí)施方式，只是對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)構(gòu)思起到說明示例作用，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離 本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍內(nèi)，進(jìn)行修改和等同替換，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟： (1)將PP樹脂、碳纖維、VOC抑制劑、滑石粉、納米二氧化硅、抗氧劑、相容劑干燥4h，然后 放入球磨機(jī)內(nèi)球磨至200目； ⑵將步驟（1)干燥后的PP樹脂、碳纖維、滑石粉、納米二氧化硅、抗氧劑、相容劑混合均 勻后，得到預(yù)混料，所述預(yù)混料加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口，將VOC抑制劑加入側(cè)喂料口， 熔融共混，經(jīng)擠出機(jī)擠出、冷卻切粒，既得。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述 VOC抑制劑包括凹凸棒土、海泡石和硅藻土。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述納 米二氧化娃的粒徑為50_80nm〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述PP 樹脂、碳纖維、VOC抑制劑、滑石粉、納米二氧化硅、抗氧劑、相容劑的質(zhì)量比分別為1:0.2_ 0.4:0.02-0.03:0.08-0.15:0.03-0.05:0.01-0.02:0.03-0.06〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述相 容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH、乙烯-醋酸乙烯接枝馬來酸酐、聚乙烯接枝馬來酸 酐中的一種或幾種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述抗 氧劑選自受阻酚類、硫代酯類、亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或幾種;其中所述受阻酚類為四 [β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，硫代酯類為硫代二丙酸二硬脂醇酯，亞 磷酸酯類為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步 驟(2)熔融共混的加工條件為： 一區(qū)溫度195-230°(：，二區(qū)溫度210-230°(：，三區(qū)溫度220-240°(：，四區(qū)溫度230-250°(：， 五區(qū)溫度210-230°C，六區(qū)溫度200-210°C，熔融共混的時(shí)間為40-90min。
【文檔編號(hào)】C08K7/06GK106009287SQ201610541966
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月12日
【發(fā)明人】黃仁軍, 資玉明, 朱正華
【申請(qǐng)人】蘇州榮昌復(fù)合材料有限公司