CN105670263A - 一种碳纤维耐老化塑料及其制备方法 - Google Patents

一种碳纤维耐老化塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

<b>本发明公开了一种碳纤维耐老化塑料，其由下列重量份的原料制成：聚碳酸酯</b><b>20-40</b><b>份、聚丙烯腈基碳纤维</b><b>25-45</b><b>份、沥青基碳纤维</b><b>15-25</b><b>份、酚醛基碳纤维</b><b>15-35</b><b>份、二甲基亚砜</b><b>5-10</b><b>份、十二烷基磺酸钠</b><b>5-10</b><b>份、聚氧乙烯醚</b><b>5-10</b><b>份、</b><b>6-</b><b>甲氧基</b><b>-2-</b><b>萘甲醛</b><b>2-5</b><b>份、</b><b>N-</b><b>甲基四氢吡洛</b><b>1-3</b><b>份、吡啶甲酸镁</b><b>2-5</b><b>份、对甲苯亚磺酸钠</b><b>5-10</b><b>份、邻氯环己酮</b><b>5-10</b><b>份、催化剂</b><b>1-3</b><b>份、助剂</b><b>1-3</b><b>份、胶黏剂</b><b>5-10</b><b>份，从而能够实现使得制备而成的塑料产品具有良好的拉伸性能和耐老化性能。同时，还公开了相应的制备方法。</b>

Description

一种碳纤维耐老化塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及特种塑料技术领域，特别涉及一种碳纤维耐老化塑料及其制备方法。
背景技术
塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，可以自由改变成分及形体样式，通常是由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。塑料具有多种优点，如可塑性强、耐久性好、质量轻等，在工业生产、日常生活中被广泛使用。
然而，对于大多数塑料产品而言，一般比较容易老化，其耐老化性能不佳，使用寿命短，对产品的性能是致命的伤害。因此，对于塑料材料行业而言，急需开发一种具备较高的拉伸性能及耐老化性能的塑料产品延长其使用寿命，提高产品的整体性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种碳纤维耐老化塑料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了一种新型塑料产品，具有良好的拉伸性能及耐老化性能，产品的整体使用寿命得到较大的提升，具有良好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种碳纤维耐老化塑料，由下列重量份的原料组成：聚碳酸酯20-40份、聚丙烯腈基碳纤维25-45份、沥青基碳纤维15-25份、酚醛基碳纤维15-35份、二甲基亚砜5-10份、十二烷基磺酸钠5-10份、聚氧乙烯醚5-10份、6-甲氧基-2-萘甲醛2-5份、N-甲基四氢吡洛1-3份、吡啶甲酸镁2-5份、对甲苯亚磺酸钠5-10份、邻氯环己酮5-10份、催化剂1-3份、助剂1-3份、胶黏剂5-10份。
优选地，所述的催化剂为四丁基溴化铵、醋酸锰、甲基丙烯酸缩水甘油酯和三氟甲烷磺酸甲酯中的一种或几种。
优选地，所述的助剂为椰油酰胺丙基甜菜碱、3,6-二氧-1,8-辛二硫醇、对溴氟苯和二甲基硅油中的一种或几种。
优选地，所述的胶黏剂为羟丙基甲基纤维素、烷基烯酮二聚体、N,N-二异丙醇对甲苯胺和羧甲基纤维素中的一种或几种。
所述的碳纤维耐老化塑料的制备方法包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将聚碳酸酯、聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维混合，加入等质量的浓度为0.5%的磷酸溶液超声震荡30-50min，再加入10%的NaHCO 3 溶液调节pH至8.5，然后加入二甲基亚砜、十二烷基磺酸钠和聚氧乙烯醚，搅拌60min；
（3）将搅拌后的混合物在烘箱中加热干燥至100℃，用超微粉碎机进行研磨，得到改性粉体，随后加入6-甲氧基-2-萘甲醛、N-甲基四氢吡洛、吡啶甲酸镁、对甲苯亚磺酸钠、邻氯环己酮、催化剂、助剂和胶黏剂，然后在300℃下经双辊混炼、粉碎后挤出成型，冷却；
（4）将得到的材料干燥后得到产品。
优选地，所述步骤（2）中，超声功率为220W，超声温度为100℃。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的塑料原料以聚碳酸酯、聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维为主要成分，通过加入二甲基亚砜、十二烷基磺酸钠、聚氧乙烯醚、6-甲氧基-2-萘甲醛、N-甲基四氢吡洛、吡啶甲酸镁、对甲苯亚磺酸钠、邻氯环己酮、催化剂、助剂和胶黏剂，辅以改性、干燥、粉碎、混炼、挤塑等工艺，使得制备而成的塑料产品具有较高的拉伸性能及耐老化性能。
（2）本发明的塑料产品原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
（1）按照重量份称取聚碳酸酯20份、聚丙烯腈基碳纤维25份、沥青基碳纤维15份、酚醛基碳纤维15份、二甲基亚砜5份、十二烷基磺酸钠5份、聚氧乙烯醚5份、6-甲氧基-2-萘甲醛2份、N-甲基四氢吡洛1份、吡啶甲酸镁2份、对甲苯亚磺酸钠5份、邻氯环己酮5份、四丁基溴化铵1份、椰油酰胺丙基甜菜碱1份、羟丙基甲基纤维素5份；
（2）将聚碳酸酯、聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维混合，加入等质量的浓度为0.5%的磷酸溶液超声震荡30min，超声功率为220W，超声温度为100℃，再加入10%的NaHCO 3 溶液调节pH至8.5，然后加入二甲基亚砜、十二烷基磺酸钠和聚氧乙烯醚，搅拌60min；
（3）将搅拌后的混合物在烘箱中加热干燥至100℃，用超微粉碎机进行研磨，得到改性粉体，随后加入6-甲氧基-2-萘甲醛、N-甲基四氢吡洛、吡啶甲酸镁、对甲苯亚磺酸钠、邻氯环己酮、四丁基溴化铵、椰油酰胺丙基甜菜碱和羟丙基甲基纤维素，然后在300℃下经双辊混炼、粉碎后挤出成型，冷却；
（4）将得到的材料干燥后得到产品。
制得的塑料产品的性能测试结果如表1所示。
实施例2
（1）按照重量份称取聚碳酸酯25份、聚丙烯腈基碳纤维30份、沥青基碳纤维20份、酚醛基碳纤维20份、二甲基亚砜6份、十二烷基磺酸钠6份、聚氧乙烯醚6份、6-甲氧基-2-萘甲醛3份、N-甲基四氢吡洛2份、吡啶甲酸镁3份、对甲苯亚磺酸钠6份、邻氯环己酮6份、醋酸锰1份、甲基丙烯酸缩水甘油酯1份、3,6-二氧-1,8-辛二硫醇1份、烷基烯酮二聚体8份；
（2）将聚碳酸酯、聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维混合，加入等质量的浓度为0.5%的磷酸溶液超声震荡40min，超声功率为220W，超声温度为100℃，再加入10%的NaHCO 3 溶液调节pH至8.5，然后加入二甲基亚砜、十二烷基磺酸钠和聚氧乙烯醚，搅拌60min；
（3）将搅拌后的混合物在烘箱中加热干燥至100℃，用超微粉碎机进行研磨，得到改性粉体，随后加入6-甲氧基-2-萘甲醛、N-甲基四氢吡洛、吡啶甲酸镁、对甲苯亚磺酸钠、邻氯环己酮、醋酸锰、甲基丙烯酸缩水甘油酯、3,6-二氧-1,8-辛二硫醇和烷基烯酮二聚体，然后在300℃下经双辊混炼、粉碎后挤出成型，冷却；
（4）将得到的材料干燥后得到产品。
制得的塑料产品的性能测试结果如表1所示。
实施例3
（1）按照重量份称取聚碳酸酯30份、聚丙烯腈基碳纤维35份、沥青基碳纤维24份、酚醛基碳纤维28份、二甲基亚砜8份、十二烷基磺酸钠8份、聚氧乙烯醚8份、6-甲氧基-2-萘甲醛3份、N-甲基四氢吡洛2份、吡啶甲酸镁4份、对甲苯亚磺酸钠8份、邻氯环己酮8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯2份、对溴氟苯1份、N,N-二异丙醇对甲苯胺5份；
（2）将聚碳酸酯、聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维混合，加入等质量的浓度为0.5%的磷酸溶液超声震荡45min，超声功率为220W，超声温度为100℃，再加入10%的NaHCO 3 溶液调节pH至8.5，然后加入二甲基亚砜、十二烷基磺酸钠和聚氧乙烯醚，搅拌60min；
（3）将搅拌后的混合物在烘箱中加热干燥至100℃，用超微粉碎机进行研磨，得到改性粉体，随后加入6-甲氧基-2-萘甲醛、N-甲基四氢吡洛、吡啶甲酸镁、对甲苯亚磺酸钠、邻氯环己酮、甲基丙烯酸缩水甘油酯、对溴氟苯和N,N-二异丙醇对甲苯胺，然后在300℃下经双辊混炼、粉碎后挤出成型，冷却；
（4）将得到的材料干燥后得到产品。
制得的塑料产品的性能测试结果如表1所示。
实施例4
（1）按照重量份称取聚碳酸酯40份、聚丙烯腈基碳纤维45份、沥青基碳纤维25份、酚醛基碳纤维35份、二甲基亚砜10份、十二烷基磺酸钠10份、聚氧乙烯醚10份、6-甲氧基-2-萘甲醛5份、N-甲基四氢吡洛3份、吡啶甲酸镁5份、对甲苯亚磺酸钠10份、邻氯环己酮10份、三氟甲烷磺酸甲酯3份、二甲基硅油3份、羧甲基纤维素10份；
（2）将聚碳酸酯、聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维混合，加入等质量的浓度为0.5%的磷酸溶液超声震荡50min，超声功率为220W，超声温度为100℃，再加入10%的NaHCO 3 溶液调节pH至8.5，然后加入二甲基亚砜、十二烷基磺酸钠和聚氧乙烯醚，搅拌60min；
（3）将搅拌后的混合物在烘箱中加热干燥至100℃，用超微粉碎机进行研磨，得到改性粉体，随后加入6-甲氧基-2-萘甲醛、N-甲基四氢吡洛、吡啶甲酸镁、对甲苯亚磺酸钠、邻氯环己酮、三氟甲烷磺酸甲酯、二甲基硅油和羧甲基纤维素，然后在300℃下经双辊混炼、粉碎后挤出成型，冷却；
（4）将得到的材料干燥后得到产品。
制得的塑料产品的性能测试结果如表1所示。
对比例1
（1）按照重量份称取聚碳酸酯40份、沥青基碳纤维25份、酚醛基碳纤维35份、二甲基亚砜10份、十二烷基磺酸钠10份、聚氧乙烯醚10份、6-甲氧基-2-萘甲醛5份、吡啶甲酸镁5份、对甲苯亚磺酸钠10份、邻氯环己酮10份、三氟甲烷磺酸甲酯3份、二甲基硅油3份、羧甲基纤维素10份；
（2）将聚碳酸酯、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维混合，加入等质量的浓度为0.5%的磷酸溶液超声震荡50min，超声功率为220W，超声温度为100℃，再加入10%的NaHCO 3 溶液调节pH至8.5，然后加入二甲基亚砜、十二烷基磺酸钠和聚氧乙烯醚，搅拌60min；
（3）将搅拌后的混合物在烘箱中加热干燥至100℃，用超微粉碎机进行研磨，得到改性粉体，随后加入6-甲氧基-2-萘甲醛、吡啶甲酸镁、对甲苯亚磺酸钠、邻氯环己酮、三氟甲烷磺酸甲酯、二甲基硅油和羧甲基纤维素，然后在300℃下经双辊混炼、粉碎后挤出成型，冷却；
（4）将得到的材料干燥后得到产品。
制得的塑料产品的性能测试结果如表1所示。
对比例2
（1）按照重量份称取聚碳酸酯20份、聚丙烯腈基碳纤维25份、酚醛基碳纤维15份、二甲基亚砜5份、十二烷基磺酸钠5份、聚氧乙烯醚5份、6-甲氧基-2-萘甲醛2份、N-甲基四氢吡洛1份、吡啶甲酸镁2份、对甲苯亚磺酸钠5份、四丁基溴化铵1份、椰油酰胺丙基甜菜碱1份、羟丙基甲基纤维素5份；
（2）将聚碳酸酯、聚丙烯腈基碳纤维、酚醛基碳纤维混合，加入等质量的浓度为0.5%的磷酸溶液超声震荡30min，超声功率为220W，超声温度为100℃，再加入10%的NaHCO 3 溶液调节pH至8.5，然后加入二甲基亚砜、十二烷基磺酸钠和聚氧乙烯醚，搅拌60min；
（3）将搅拌后的混合物在烘箱中加热干燥至100℃，用超微粉碎机进行研磨，得到改性粉体，随后加入6-甲氧基-2-萘甲醛、N-甲基四氢吡洛、吡啶甲酸镁、对甲苯亚磺酸钠、四丁基溴化铵、椰油酰胺丙基甜菜碱和羟丙基甲基纤维素，然后在300℃下经双辊混炼、粉碎后挤出成型，冷却；
（4）将得到的材料干燥后得到产品。
制得的塑料产品的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的塑料产品分别测试其拉伸性能和耐老化性能。
表1
拉伸强度（MPa） 高温老化程度 抗氧化性能
实施例1 4500 轻微 良好
实施例2 4300 轻微 良好
实施例3 4200 轻微 良好
实施例4 4600 轻微 良好
对比例1 800 剧烈 一般
对比例2 500 剧烈 一般
本发明的塑料原料以聚碳酸酯、聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维为主要成分，通过加入二甲基亚砜、十二烷基磺酸钠、聚氧乙烯醚、6-甲氧基-2-萘甲醛、N-甲基四氢吡洛、吡啶甲酸镁、对甲苯亚磺酸钠、邻氯环己酮、催化剂、助剂和胶黏剂，辅以改性、干燥、粉碎、混炼、挤塑等工艺，使得制备而成的塑料产品具有较高的拉伸性能及耐老化性能。本发明的塑料产品原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种碳纤维耐老化塑料，其特征在于：由下列重量份的原料组成：聚碳酸酯20-40份、聚丙烯腈基碳纤维25-45份、沥青基碳纤维15-25份、酚醛基碳纤维15-35份、二甲基亚砜5-10份、十二烷基磺酸钠5-10份、聚氧乙烯醚5-10份、6-甲氧基-2-萘甲醛2-5份、N-甲基四氢吡洛1-3份、吡啶甲酸镁2-5份、对甲苯亚磺酸钠5-10份、邻氯环己酮5-10份、催化剂1-3份、助剂1-3份、胶黏剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的碳纤维耐老化塑料，其特征在于：所述的催化剂为四丁基溴化铵、醋酸锰、甲基丙烯酸缩水甘油酯和三氟甲烷磺酸甲酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的碳纤维耐老化塑料，其特征在于：所述的助剂为椰油酰胺丙基甜菜碱、3,6-二氧-1,8-辛二硫醇、对溴氟苯和二甲基硅油中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的碳纤维耐老化塑料，其特征在于：所述的胶黏剂为羟丙基甲基纤维素、烷基烯酮二聚体、N,N-二异丙醇对甲苯胺和羧甲基纤维素中的一种或几种。
5.根据权利要求1～4任一所述的碳纤维耐老化塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将聚碳酸酯、聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维混合，加入等质量的浓度为0.5%的磷酸溶液超声震荡30-50min，再加入10%的NaHCO3溶液调节pH至8.5，然后加入二甲基亚砜、十二烷基磺酸钠和聚氧乙烯醚，搅拌60min；
（3）将搅拌后的混合物在烘箱中加热干燥至100℃，用超微粉碎机进行研磨，得到改性粉体，随后加入6-甲氧基-2-萘甲醛、N-甲基四氢吡洛、吡啶甲酸镁、对甲苯亚磺酸钠、邻氯环己酮、催化剂、助剂和胶黏剂，然后在300℃下经双辊混炼、粉碎后挤出成型，冷却；
（4）将得到的材料干燥后得到产品。
6.根据权利要求5所述的碳纤维耐老化塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，超声功率为220W，超声温度为100℃。
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