一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及到增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料以及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維是一種含碳量在95%以上的剛強(qiáng)度、高模量纖維的新型材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化，處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維外柔內(nèi)剛，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。
[0003]由于碳纖維具有高強(qiáng)度、低密度、高耐溫、耐水、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，可作為一種優(yōu)良的增強(qiáng)材料。將碳纖維添加至高聚物得到增強(qiáng)的高聚物復(fù)合材料，可顯著提高聚合物的綜合性能。
[0004]聚丙烯是一種常用的樹脂，力學(xué)性能一般，現(xiàn)有技術(shù)中碳纖維增強(qiáng)聚丙烯材料由于碳纖維與聚丙烯的相容性較差，需要提高碳纖維與聚丙烯的相容性。另外，在制備的過程中，浸漬效果很難控制且浸漬成本高。在性能方面只是做了力學(xué)性能的研究，對其使用溫度并未闡述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種短切纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，不僅大幅度提高了其力學(xué)性能，而且對其熱變形溫度也有了大幅度的提高。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材，其組分為:均聚聚丙烯聚丙烯為20-80份，共聚聚丙烯為80-20份，相容劑1-10份，抗氧劑為0.2-0.3份，P0E1-3份，碳纖維1-10份。
[0007]所述的均聚聚丙烯為:T30S、Z30s或者二者的混合物。
[0008]所述的共聚聚丙烯為:PP1700、PP9026、PP7227或者兩者混合物，也或者三者的混合物。
[0009]所述的POE 為 P0E8842、P0E7467、P0E8200、P0E8150、P0E9061 或者多種的混合物。
[0010]所述的抗氧劑:抗氧劑300、抗氧劑168、抗氧劑1010或者幾種復(fù)配。
[0011]—種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材的制備工藝，將基體材料聚丙烯以及相容劑、POE等以及各種相混合均勻，然后在擠出機(jī)中擠出，在擠出時(shí)放碳纖維，通過螺桿的轉(zhuǎn)速和喂料速度控制碳纖維的量或者通過碳纖維的股數(shù)。
[0012]本發(fā)明的有益效果:相對浸漬工藝而言，更簡單，普通的擠出機(jī)都可以生產(chǎn)，無需特殊的浸漬室。另外，碳纖維與聚丙烯的相容性較好，可以從復(fù)合材料的力學(xué)性能看出。在提高復(fù)合材料力學(xué)性能的同時(shí)，使用的碳纖維的量很少。在使用在8%質(zhì)量的短切碳纖維可以達(dá)到30%長玻纖增強(qiáng)聚丙烯的性能。另外，熱變形能溫度也得到了大幅度的提高，從聚丙烯的50 °C，提高到了 160 °C。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)例1:
PP (T30S)20 份，PP (7227) 70 份，POE (8842) I 份，相容劑(CA100) 7 份，抗氧劑 0.2份，碳纖維9份，擠出機(jī)長徑比為40:1，主機(jī)的轉(zhuǎn)速為240轉(zhuǎn)/分鐘，喂料速度為35轉(zhuǎn)/分鐘，主機(jī)擠出的各段溫度為I區(qū)180°C，2區(qū)190°C，3區(qū)190°C，4區(qū)200°C，5區(qū)200°C，6區(qū)210°C，7區(qū)210°C，8區(qū)220°C，機(jī)頭220°C。碳纖維的喂料為9股，每股6K。所得性能為:拉伸強(qiáng)度為70Mpa，斷裂伸長率為5.2%，彎曲強(qiáng)度lOOMPa，彎曲模量為5500Mpa，沖擊強(qiáng)度7kJ/m2,熱變形溫度為160°C，熔融指數(shù)為14g/10mim。
[0014]實(shí)例2:
PP (Z30S)40 份，PP (9026) 50 份，POE (7467) 3 份，相容劑(CA100) 7 份，抗氧劑 0.2份，碳纖維8份，擠出機(jī)長徑比為40:1，主機(jī)的轉(zhuǎn)速為240轉(zhuǎn)/分鐘，喂料速度為35轉(zhuǎn)/分鐘，主機(jī)擠出的各段溫度為I區(qū)180°C，2區(qū)190°C，3區(qū)190°C，4區(qū)200°C，5區(qū)200°C，6區(qū)210°C，7區(qū)210°C，8區(qū)220°C，機(jī)頭220°C。碳纖維的喂料為9股，每股6K。所得性能為:拉伸強(qiáng)度為80Mpa，斷裂伸長率為5.4%，彎曲強(qiáng)度IlOMPa，彎曲模量為6300Mpa，沖擊強(qiáng)度8kJ/m2,熱變形溫度為161°C，恪融指數(shù)為16g/10mim。
[0015]實(shí)例3:
PP (T30S)60 份，PP (1700) 30 份，POE (8842) 2 份，相容劑(CA100) 7 份，抗氧劑 0.2份，碳纖維9份，擠出機(jī)長徑比為40:1，主機(jī)的轉(zhuǎn)速為240轉(zhuǎn)/分鐘，喂料速度為35轉(zhuǎn)/分鐘，主機(jī)擠出的各段溫度為I區(qū)180°C，2區(qū)190°C，3區(qū)190°C，4區(qū)200°C，5區(qū)200°C，6區(qū)210°C，7區(qū)210°C，8區(qū)220°C，機(jī)頭220°C。碳纖維的喂料為9股，每股6K。所得性能為:拉伸強(qiáng)度為82Mpa，斷裂伸長率為5.2%，彎曲強(qiáng)度106MPa，彎曲模量為5573Mpa，沖擊強(qiáng)度7.5kJ/m2,熱變形溫度為162°C，熔融指數(shù)為15g/10mim。
[0016]實(shí)例3:
PP (1700) 40 份，PP (7227) 50 份，POE (8200) 3 份，相容劑(CA100) 7 份，抗氧劑 0.2份，碳纖維7份，擠出機(jī)長徑比為40:1，主機(jī)的轉(zhuǎn)速為240轉(zhuǎn)/分鐘，喂料速度為35轉(zhuǎn)/分鐘，主機(jī)擠出的各段溫度為I區(qū)180°C，2區(qū)190°C，3區(qū)190°C，4區(qū)200°C，5區(qū)200°C，6區(qū)210°C，7區(qū)210°C，8區(qū)220°C，機(jī)頭220°C。碳纖維的喂料為9股，每股6K。所得性能為:拉伸強(qiáng)度為86Mpa，斷裂伸長率為5%，彎曲強(qiáng)度120MPa，彎曲模量為6900Mpa，沖擊強(qiáng)度8.6kJ/m2,熱變形溫度為162°C，熔融指數(shù)為17g/10mim。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材，其特征在于:其組分為:均聚聚丙烯聚丙烯為20-80份，共聚聚丙烯為80-20份，相容劑1-10份，抗氧劑為0.2-0.3份，POE1-3份，碳纖維1-10份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材，其特征在于:所述的均聚聚丙烯為:T30S、Z30s或者二者的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材，其特征在于:所述的共聚聚丙烯為:PP1700、PP9026、PP7227或者兩者混合物，也或者三者的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材，其特征在于:所述的POE為P0E8842、P0E7467、P0E8200、P0E8150、P0E9061 或者多種的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材，其特征在于:所述的抗氧劑:抗氧劑300、抗氧劑168、抗氧劑1010或者幾種復(fù)配。6.如權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材的制備工藝，其特征在于:將基體材料聚丙烯以及相容劑、POE等以及各種相混合均勻，然后在擠出機(jī)中擠出，在擠出時(shí)放碳纖維，通過螺桿的轉(zhuǎn)速和喂料速度控制碳纖維的量或者通過碳纖維的股數(shù)。
【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，其特征在于：其組分為：均聚聚丙烯為20-80份，共聚聚丙烯為80-20份，相容劑1-10份，抗氧劑為0.2-0.3份，POE1-3份，碳纖維1-10份。相對浸漬工藝而言，更簡單，普通的擠出機(jī)都可以生產(chǎn)，無需特殊的浸漬室。另外，碳纖維與聚丙烯的相容性較好，可以從復(fù)合材料的力學(xué)性能看出。在提高復(fù)合材料力學(xué)性能的同時(shí)，使用的碳纖維的量很少。
【IPC分類】C08K5/526, C08K5/375, C08L23/08, C08K5/134, C08K7/06, C08K13/04, C08L23/12, C08L23/14
【公開號(hào)】CN105199234
【申請?zhí)枴緾N201510763483
【發(fā)明人】何敏, 劉玉飛, 粟多文, 高京
【申請人】貴州凱科特材料有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年11月11日