CN104861331A - 一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料及其制备方法。本发明的一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯60%～70%、改性碳纤维6%～12%、PETG 2%～6%、ACR 4%～6%、SMA 2%～3%、羧基改性有机硅柔软剂1%～2%、邻苯二甲酸二辛酯5%～8%、紫外线吸收剂UV-326 0.5%～2%、钙锌稳定剂0.5%～1.5%、季戊四醇硬脂酸酯0.5%～1%、抗氧剂1010 0.1%～0.5%。本发明的有益效果是，本发明具有高强度、高模量、高韧性、高耐热和良好导电、耐磨、防老化和尺寸稳定性等优点，而且加工性好，成本低，耐化学性强，适应范围广，便于推广应用。

Description

一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物。聚氯乙烯为无定形结构的白色粉末，支化度较小，分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，无固定熔点，有较好的机械性能和优异的介电性能，而且价格低廉，是一种用途很广的通用塑料，现已广泛应用于建材、轻工、农业等领域。但聚氯乙烯的热稳定性差、耐磨防老化性不好等原因，一般不能被直接使用，通常需要进行改性混配，添加相关助剂，旨在提高其使用性能和应用领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种性能优良、耐磨和防老化性好的碳纤维填充改性聚氯乙烯材料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯60%～70%、改性碳纤维6%～12%、PETG 2%～6%、ACR 4%～6%、SMA 2%～3%、羧基改性有机硅柔软剂1%～2%、邻苯二甲酸二辛酯5%～8%、紫外线吸收剂UV-326 0.5%～2%、钙锌稳定剂0.5%～1.5%、季戊四醇硬脂酸酯0.5%～1%、抗氧剂1010 0.1%～0.5%。
所述聚氯乙烯的平均聚合度在800～1200、重均分子量在50000～120000、粒度在100～300目范围。
所述改性碳纤维为表面经过高氯酸溶液改性氧化处理、且直径在0.5～20μm的短切聚丙烯腈碳纤维。
所述PETG为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯。
所述ACR为具有核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯聚合物。
所述SMA为苯乙烯接枝马来酸酐共聚物。
上述一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将直径在0.5～20μm的短切聚丙烯腈碳纤维加入质量浓度为98%的高氯酸溶液中，于60℃～90℃温度下和超声波振荡与机械搅拌的条件下，处理2～4h，然后用去离子水冲洗至中性，再将得到的碳纤维置于质量含量在0.1%～1%的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述的改性碳纤维，待用；
（2）、按重量配比称取各组分，包括步骤（1）得到的改性碳纤维；
（3）、将聚氯乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、钙锌稳定剂、季戊四醇硬脂酸酯和抗氧剂1010依次加入混合机中，加热搅拌至60℃～80℃后，加入步骤（1）得到的改性碳纤维，并加入其它组分，加热搅拌至90℃～115℃后，保持搅拌20～40min，然后停止加热，待物料降温至40℃～60℃时，出料；
（4）、将步骤（3）得到的物料加入双螺杆挤出机进行塑化风冷造粒，控制双螺杆挤出机温度在150℃～185℃、螺杆转速在20～40r/min范围，即得所述的一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料。
本发明的有益效果是，本发明具有高强度、高模量、高韧性、高耐热和良好导电、耐磨、防老化和尺寸稳定性等优点，而且加工性好，成本低，耐化学性强，适应范围广，便于推广应用。
具体实施方式
下面结合具体的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯60%、改性碳纤维12%、PETG 6%、ACR 6%、SMA 3%、羧基改性有机硅柔软剂2%、邻苯二甲酸二辛酯8%、紫外线吸收剂UV-326 1.2%、钙锌稳定剂1%、季戊四醇硬脂酸酯0.5%、抗氧剂1010 0.3%，所述聚氯乙烯的平均聚合度在800～1200、重均分子量在50000～120000、粒度在100～300目范围，所述改性碳纤维为表面经过高氯酸溶液改性氧化处理、且直径在0.5～20μm的短切聚丙烯腈碳纤维。
制备方法：（1）、将直径在0.5～20μm的短切聚丙烯腈碳纤维加入质量浓度为98%的高氯酸溶液中，于60℃～90℃温度下和超声波振荡与机械搅拌的条件下，处理2～4h，然后用去离子水冲洗至中性，再将得到的碳纤维置于质量含量在0.1%～1%的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述的改性碳纤维，待用；（2）、按重量配比称取各组分，包括步骤（1）得到的改性碳纤维；（3）、将聚氯乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、钙锌稳定剂、季戊四醇硬脂酸酯和抗氧剂1010依次加入混合机中，加热搅拌至60℃～80℃后，加入步骤（1）得到的改性碳纤维，并加入其它组分，加热搅拌至90℃～115℃后，保持搅拌20～40min，然后停止加热，待物料降温至40℃～60℃时，出料；（4）、将步骤（3）得到的物料加入双螺杆挤出机进行塑化风冷造粒，控制双螺杆挤出机温度在150℃～185℃、螺杆转速在20～40r/min范围，即得所述的一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料。
实施例2：
一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯70%、改性碳纤维12%、PETG 4%、ACR 4%、SMA 2%、羧基改性有机硅柔软剂1%、邻苯二甲酸二辛酯5%、紫外线吸收剂UV-326 0.5%、钙锌稳定剂0.5%、季戊四醇硬脂酸酯0.9%、抗氧剂1010 0.1%，所述聚氯乙烯的平均聚合度在800～1200、重均分子量在50000～120000、粒度在100～300目范围，所述改性碳纤维为表面经过高氯酸溶液改性氧化处理、且直径在0.5～20μm的短切聚丙烯腈碳纤维。
制备方法：（1）、将直径在0.5～20μm的短切聚丙烯腈碳纤维加入质量浓度为98%的高氯酸溶液中，于60℃～90℃温度下和超声波振荡与机械搅拌的条件下，处理2～4h，然后用去离子水冲洗至中性，再将得到的碳纤维置于质量含量在0.1%～1%的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述的改性碳纤维，待用；（2）、按重量配比称取各组分，包括步骤（1）得到的改性碳纤维；（3）、将聚氯乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、钙锌稳定剂、季戊四醇硬脂酸酯和抗氧剂1010依次加入混合机中，加热搅拌至60℃～80℃后，加入步骤（1）得到的改性碳纤维，并加入其它组分，加热搅拌至90℃～115℃后，保持搅拌20～40min，然后停止加热，待物料降温至40℃～60℃时，出料；（4）、将步骤（3）得到的物料加入双螺杆挤出机进行塑化风冷造粒，控制双螺杆挤出机温度在150℃～185℃、螺杆转速在20～40r/min范围，即得所述的一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料。

Claims (3)

1.一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯60%～70%、改性碳纤维6%～12%、PETG 2%～6%、ACR 4%～6%、SMA 2%～3%、羧基改性有机硅柔软剂1%～2%、邻苯二甲酸二辛酯5%～8%、紫外线吸收剂UV-326 0.5%～2%、钙锌稳定剂0.5%～1.5%、季戊四醇硬脂酸酯0.5%～1%、抗氧剂1010 0.1%～0.5%。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料，其特征在于，所述改性碳纤维为表面经过高氯酸溶液改性氧化处理、且直径在0.5～20μm的短切聚丙烯腈碳纤维。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维填充改性聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、将直径在0.5～20μm的短切聚丙烯腈碳纤维加入质量浓度为98%的高氯酸溶液中，于60℃～90℃温度下和超声波振荡与机械搅拌的条件下，处理2～4h，然后用去离子水冲洗至中性，再将得到的碳纤维置于质量含量在0.1%～1%的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述的改性碳纤维，待用；
（2）、按重量配比称取各组分，包括步骤（1）得到的改性碳纤维；
（3）、将聚氯乙烯、邻苯二甲酸二辛酯、钙锌稳定剂、季戊四醇硬脂酸酯和抗氧剂1010依次加入混合机中，加热搅拌至60℃～80℃后，加入步骤（1）得到的改性碳纤维，并加入其它组分，加热搅拌至90℃～115℃后，保持搅拌20～40min，然后停止加热，待物料降温至40℃～60℃时，出料；
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