CN105199234A - 一种碳纤维增强聚丙烯复合材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维增强聚丙烯复合材，其特征在于：其组分为：均聚聚丙烯为20-80份，共聚聚丙烯为80-20份，相容剂1-10份，抗氧剂为0.2-0.3份，POE1-3份，碳纤维1-10份。相对浸渍工艺而言，更简单，普通的挤出机都可以生产，无需特殊的浸渍室。另外，碳纤维与聚丙烯的相容性较好，可以从复合材料的力学性能看出。在提高复合材料力学性能的同时，使用的碳纤维的量很少。

Description

一种碳纤维增强聚丙烯复合材及其制备方法
技术领域
本发明属于碳纤维增强复合材料领域，具体涉及到增强聚丙烯复合材料以及其制备方法。
背景技术
碳纤维是一种含碳量在95%以上的刚强度、高模量纤维的新型材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化，处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维外柔内刚，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。
由于碳纤维具有高强度、低密度、高耐温、耐水、耐腐蚀等优点，可作为一种优良的增强材料。将碳纤维添加至高聚物得到增强的高聚物复合材料，可显著提高聚合物的综合性能。
聚丙烯是一种常用的树脂，力学性能一般，现有技术中碳纤维增强聚丙烯材料由于碳纤维与聚丙烯的相容性较差，需要提高碳纤维与聚丙烯的相容性。另外，在制备的过程中，浸渍效果很难控制且浸渍成本高。在性能方面只是做了力学性能的研究，对其使用温度并未阐述。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种短切纤维增强聚丙烯复合材料，不仅大幅度提高了其力学性能，而且对其热变形温度也有了大幅度的提高。
本发明的技术方案是：一种碳纤维增强聚丙烯复合材，其组分为：均聚聚丙烯聚丙烯为20-80份，共聚聚丙烯为80-20份，相容剂1-10份，抗氧剂为0.2-0.3份，POE1-3份，碳纤维1-10份。
所述的均聚聚丙烯为：T30S、Z30s或者二者的混合物。
所述的共聚聚丙烯为：PP1700、PP9026、PP7227或者两者混合物，也或者三者的混合物。
所述的POE为POE8842、POE7467、POE8200、POE8150、POE9061或者多种的混合物。
所述的抗氧剂：抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1010或者几种复配。
一种碳纤维增强聚丙烯复合材的制备工艺，将基体材料聚丙烯以及相容剂、POE等以及各种相混合均匀，然后在挤出机中挤出，在挤出时放碳纤维，通过螺杆的转速和喂料速度控制碳纤维的量或者通过碳纤维的股数。
本发明的有益效果：相对浸渍工艺而言，更简单，普通的挤出机都可以生产，无需特殊的浸渍室。另外，碳纤维与聚丙烯的相容性较好，可以从复合材料的力学性能看出。在提高复合材料力学性能的同时，使用的碳纤维的量很少。在使用在8%质量的短切碳纤维可以达到30%长玻纤增强聚丙烯的性能。另外，热变形能温度也得到了大幅度的提高，从聚丙烯的50℃，提高到了160℃。
具体实施方式
实例1：
PP（T30S）20份，PP（7227）70份，POE（8842）1份，相容剂（CA100）7份，抗氧剂0.2份，碳纤维9份，挤出机长径比为40:1，主机的转速为240转/分钟，喂料速度为35转/分钟，主机挤出的各段温度为1区180℃，2区190℃，3区190℃，4区200℃，5区200℃，6区210℃，7区210℃，8区220℃，机头220℃。碳纤维的喂料为9股，每股6K。所得性能为：拉伸强度为70Mpa，断裂伸长率为5.2%，弯曲强度100MPa，弯曲模量为5500Mpa，冲击强度7kJ/m2,热变形温度为160℃，熔融指数为14g/10mim。
实例2：
PP（Z30S）40份，PP（9026）50份，POE（7467）3份，相容剂（CA100）7份，抗氧剂0.2份，碳纤维8份，挤出机长径比为40:1，主机的转速为240转/分钟，喂料速度为35转/分钟，主机挤出的各段温度为1区180℃，2区190℃，3区190℃，4区200℃，5区200℃，6区210℃，7区210℃，8区220℃，机头220℃。碳纤维的喂料为9股，每股6K。所得性能为：拉伸强度为80Mpa，断裂伸长率为5.4%，弯曲强度110MPa，弯曲模量为6300Mpa，冲击强度8kJ/m2,热变形温度为161℃，熔融指数为16g/10mim。
实例3：
PP（T30S）60份，PP（1700）30份，POE（8842）2份，相容剂（CA100）7份，抗氧剂0.2份，碳纤维9份，挤出机长径比为40:1，主机的转速为240转/分钟，喂料速度为35转/分钟，主机挤出的各段温度为1区180℃，2区190℃，3区190℃，4区200℃，5区200℃，6区210℃，7区210℃，8区220℃，机头220℃。碳纤维的喂料为9股，每股6K。所得性能为：拉伸强度为82Mpa，断裂伸长率为5.2%，弯曲强度106MPa，弯曲模量为5573Mpa，冲击强度7.5kJ/m2,热变形温度为162℃，熔融指数为15g/10mim。
实例3：
PP（1700）40份，PP（7227）50份，POE（8200）3份，相容剂（CA100）7份，抗氧剂0.2份，碳纤维7份，挤出机长径比为40:1，主机的转速为240转/分钟，喂料速度为35转/分钟，主机挤出的各段温度为1区180℃，2区190℃，3区190℃，4区200℃，5区200℃，6区210℃，7区210℃，8区220℃，机头220℃。碳纤维的喂料为9股，每股6K。所得性能为：拉伸强度为86Mpa，断裂伸长率为5%，弯曲强度120MPa，弯曲模量为6900Mpa，冲击强度8.6kJ/m2,热变形温度为162℃，熔融指数为17g/10mim。

Claims (6)

1.一种碳纤维增强聚丙烯复合材，其特征在于：其组分为：均聚聚丙烯聚丙烯为20-80份，共聚聚丙烯为80-20份，相容剂1-10份，抗氧剂为0.2-0.3份，POE1-3份，碳纤维1-10份。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强聚丙烯复合材，其特征在于：所述的均聚聚丙烯为：T30S、Z30s或者二者的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强聚丙烯复合材，其特征在于：所述的共聚聚丙烯为：PP1700、PP9026、PP7227或者两者混合物，也或者三者的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强聚丙烯复合材，其特征在于：所述的POE为POE8842、POE7467、POE8200、POE8150、POE9061或者多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强聚丙烯复合材，其特征在于：所述的抗氧剂：抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1010或者几种复配。
6.如权利要求1所述的一种碳纤维增强聚丙烯复合材的制备工艺，其特征在于：将基体材料聚丙烯以及相容剂、POE等以及各种相混合均匀，然后在挤出机中挤出，在挤出时放碳纤维，通过螺杆的转速和喂料速度控制碳纤维的量或者通过碳纤维的股数。
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