CN106009258A - 一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料及其制备方法，由以下重量份原料制成：均聚聚丙烯85‑95份、碳纤维5‑10份、有机蒙脱土2‑3份和发泡母料3‑5份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯60‑70份、发泡剂20‑30份、匀泡剂1‑3份、成核剂3‑5份、氧化锌0.5‑1.5份、钛酸酯偶联剂NDZ‑2010.5‑1份、PE蜡3‑5份和硬脂酸锌0.5‑1份。本发明所制备的均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料力学性能优越，拉伸强度达到36.9MPa，冲击强度达到了55.1kJ/m2，弯曲模量达到1590MPa。发泡材料的发泡最好，泡孔密度最大，泡孔密度达到2.3×107个/cm3，孔隙率为17.7％。

Description

一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料，尤其是一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料及其制备方法。
背景技术
二十一世纪的前十年，中国乃至全世界的各个经济体在全球范围内对新能源、新材料的研究和开发已经达到了新的更高的层面，大分子聚合物的蓬勃发展对于新材料领域的开发提供了新起点，新契机，对聚合物的要求要求也趋向多功能化，上个世纪八十年代由麻省理工学院提出的微发泡聚合物新技术，显著地提高了材料的力学性能，同时赋予聚合物优异的崭新的性能，成为了众多科研人员研究的新领域、新方向，微孔发泡材料一般而言，泡孔的直径比较小，约在1μm～100μm，泡孔分布均匀。泡孔的存在使得聚合物材料内部具有较大的韧性，类似于弹性颗粒增韧聚合物材料的作用，在受到单向外力或者多向外力的作用下，能够在泡孔附近产生大量的银纹和剪切带，吸收外力作用下产生的能量，达到增韧的效果。开辟了一条聚合物功能化、低成本化、高性能化的技术路线，当前美国、德国、日本等工业经济强国正在致力于替代传统发泡的高性能发泡材料，工业生产应用中,聚丙烯微发泡塑料被认为是PS和PE泡沫塑料的替代品。注塑成型工艺技术能够制备截面制品复杂，具有特定的花纹，形状的聚合物发泡材料，能够实现自动化的计算机控制，因而聚合物微孔发泡技术受到越来越多的关注，诸如美国、日本等都在加紧研发注塑发泡成型的工艺和设备，通过简单的物理或者化学的发泡方法将低分子气体，或者能够经过加热分解放出气体的发泡剂与熔融状态的树脂混合后进行注塑发泡或挤出发泡来制备聚烯烃微发泡材料。
聚丙烯微发泡材料与微发泡材料相比，具有比强度高、密度低、吸收冲击功强、隔音隔热等特点，已经在汽车行业、包装工业、军事工业、日化用品等得到了广泛应用。聚丙烯发泡材料的最高使用温度达130℃、力学性能优异、微波适应性好，日趋成为发泡材料的研究的重点。为了制备聚丙烯微发泡材料，得到泡孔均匀的孔径尺寸，聚丙烯选择具有很重要的作用。聚丙烯结晶能力强，熔体强度低,很大程度上限制了聚丙烯发泡，选择熔体强度较高的聚丙烯材料，或者通过该性能提高聚丙烯熔体强度的复合材料来发泡，成为制备的重要步骤和方法，能够有效地控制泡孔的聚集现象,防止泡孔结构的开裂。
公开号CN102532720 A，发明名称：一种微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法，微发泡聚丙烯复合材料由下述重量份数的组分组成：聚丙烯树脂100份、竹粉40-60份、发泡剂10-15份、发泡助剂1-5份、抗氧剂1-5份、成核剂1-3份、相容剂5-10份。该发明原料来源广泛，成本低廉，操作简单，可制得泡孔细小、均匀致密、质轻、冲击性能好且环保的微发泡聚丙烯复合材料，具有广阔的应用前景。
CN102675734B，发明名称：一种玻纤增强聚丙烯微发泡材料、制备方法及其应用。该材料包括以下组分和重量份：聚丙烯35～80份、增韧剂1～10份、相容剂1～10份、抗氧剂0.2～0.4份和玻璃纤维15～45份。该材料的制备方法包括以下步骤：将上述配比的原料放入高速混合机中混合3～5分钟后加入挤出机中，再将15～45份玻璃纤维从入纤口加到双螺杆挤出机中挤出切粒得到所需玻纤增强聚丙烯材料；将超临界流体注入注塑机螺杆均化段熔融的玻纤增强聚丙烯材料中，形成均相溶液，然后通过注塑成型，将均相溶液注射入模具中，得到玻纤增强聚丙烯微发泡材料。该发明的材料是工程塑料沼气池最适合的材料。
但是上述微发泡聚丙烯都存在生产工艺复杂，力学性能不好等问题。
发明内容
本发明提供了一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料及其制备方法，解决了现有生产工艺复杂，力学性能不好的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：
一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，由以下重量份原料制成：均聚聚丙烯85-95份、碳纤维5-10份、有机蒙脱土2-3份和发泡母料3-5份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯60-70份、发泡剂20-30份、匀泡剂1-3份、成核剂3-5份、氧化锌0.5-1.5份、钛酸酯偶联剂NDZ-2010.5-1份、PE蜡3-5份和硬脂酸锌0.5-1份。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料由以下重量份原料制成：均聚聚丙烯90份、碳纤维5份、有机蒙脱土2份和发泡母料3份。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的碳纤维为经过表面处理的碳纤维，表面处理步骤如下：第一步，表面去油，取碳纤维放入容器中，加入丙酮将碳纤维浸没其中，制温度在50-60℃，回流处理40-60分钟后，取出碳纤维，放入80℃的烘箱烘干；第二步，表面氧化，第一步取的碳纤维放入容器中，加入浓硝酸将碳纤维浸没其中，110-120℃回流2-3小时后取出碳纤维，用去离子水浸泡、洗涤并过滤，直至中性，最后放入80℃的烘箱烘干，备用。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的发泡剂按照重量份计，包括发泡剂TA-220为60-70份；PP发泡多功能母料30-40份和TA1000发泡剂3-5份。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的发泡剂按照重量份计，包括发泡剂TA-220为60份；PP发泡多功能母料35份和TA1000发泡剂5份。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的成核剂，按照重量份计，包括滑石粉20-30份，柠檬酸钙10-20份和纳米碳酸钙60-70份。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的成核剂，按照重量份计，包括滑石粉20份，柠檬酸钙15份和纳米碳酸钙65份。
本发明的一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)碳纤维表面处理：
(2)发泡剂活化：将发泡剂TA-220、PP发泡多功能母料、和TA1000发泡剂、氧化锌和硬脂酸锌在高速混合机中混合3～5min，混合温度为50～60℃，然后将所得的物料放出，制得活化的发泡剂；
(3)成核剂改性：将钛酸酯偶联剂溶于适量的丙酮溶液中，用玻璃棒搅拌3～5min，丙酮的用量(体积)为成核剂的1.5倍，然后将所得的混合液加入成核剂中，在高速中药粉碎机中10～15min，放出物料储存备用，
(4)发泡母料制备：照配方分别准确称量的各种原料，在高速混合机中混合5～8min,混合温度在60℃～80℃之间，然后将所得的混合物放入转矩流变仪中混合塑化制备母料，制得发泡母料‘
(5)均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料制备：将发泡母料、有机蒙脱土、碳纤维与聚丙烯进行共混，常温下在高速混合机中混合10min，然后将制得的物料在注塑机制成样条，既得均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料。
进一步，本发明的一种优选方案为：所述的转矩流变仪的第一区、第二区和第三区温度分别为126℃、132℃、127℃，转速为40r/min，塑化时间为250S。
本发明的有益效果：
本发明所制备的均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料力学性能优越，拉伸强度达到36.9MPa，冲击强度达到了55.1k J/m2，弯曲模量达到1590MPa。发泡材料的发泡最好，泡孔密度最大，泡孔密度达到2.3×107个/cm3，孔隙率为17.7％。
本发明采用对碳纤维的表面进行预处理以除去杂质并增加表面的粗糙度，从而增强成核效率，提高均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料力学性能。
发泡剂TA-220：具有分解彻底，残留发泡剂少，有效发气量大等特点。PP发泡多功能母料：发泡效果更好，具有显著地促进均匀发泡、稳定泡孔、防止泡孔塌陷的作用，还具有强润滑、助分散、抗粘连、降低功耗等功能，达到简化发泡工艺，改善发泡成型条件和泡孔质量的目的。TA1000发泡剂分解气体为N2，CO2以及少量CO等。分解残留物为白色物质。分解气体成分稳定，能够获得泡孔结构良好的制品，发泡剂分解无诱导期，分解速度快，放气平缓无突发等特点，使得发泡过程易于控制。发泡剂要选择的热稳定性好、发气量大，在200℃之前分解率小于0.1％，制得的发泡母料不会提前发泡而出现干瘪、塌陷等情况，这对发泡母料的制备至关重要，是需要考虑的首要因素。本发明采用上述三者的组合可以有效地避开三者之间的缺点，使其优点得到最大程度的发挥。氧化锌是金属氧化物，不存在分子链较短的脂肪链，对发泡剂的活化的突发性降低，使得发泡剂在180℃开始分解，在3-5℃之内，发泡剂的分解率急剧的增大，在达到发泡剂的分解温度的范围内，快速的扩散分布在聚合物树脂中，有利于泡孔的均匀性，防止泡孔的塌陷、并泡现象的出现。聚丙烯属于结晶性聚合物,其熔体流动速率随温度的升高而增大，而熔体强度则逐渐减小，较大的熔体强度有利于气泡的包覆，在185-195℃的成型加工温度范围内，气泡既可以流动扩散，又不影响熔体对树脂的包覆，采用氧化锌和硬脂酸锌复合助剂活化后，其分解温度变化的最为明显，能够发泡的温度区间增大，更接近聚丙烯的熔融温度，也有利于发泡母料的制备。
在发泡母料的制备中，通过加入成核剂在聚合物熔体和成核剂界面之间可以形成大量的低势能点，因而能够提供更多的发泡成核点来制备微发泡材料，不加成核剂，或者用于发泡的基体树脂中不含能够引导成核的粉体颗粒，则气泡的成核点会急剧的减少，泡孔并泡、破裂塌陷的情况增加，导致成型的泡孔尺寸大并且直径分布很不均匀。可知，成核剂的加入对于微发泡材料的制备具有重要的意义。本发明采用滑石粉，柠檬酸钙和纳米碳酸钙的组合。成核剂作为聚丙烯发泡的关键因素，采用单一的滑石粉，柠檬酸钙或纳米碳酸钙都存在或多或少的问题，本发明通过将三者组合，并通过改性处理，所得成核剂在聚丙烯中的分散均匀，与聚丙烯相容性比较好，可以提供较多的成核点，有利于微发泡材料的制备。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，由以下重量份原料制成：由以下重量份原料制成：均聚聚丙烯90份、碳纤维5份、有机蒙脱土2份和发泡母料3份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯60份、发泡剂25份、成核剂3份、氧化锌0.5份、钛酸酯偶联剂NDZ-2010.5份、PE蜡4份和硬脂酸锌0.7份。发泡剂按照重量份计，包括发泡剂TA-220为65份；PP发泡多功能母料35份和TA1000发泡剂5份。成核剂，按照重量份计，包括滑石粉20份，柠檬酸钙15份和纳米碳酸钙65份。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)碳纤维表面处理：所述的碳纤维为经过表面处理的碳纤维，表面处理步骤如下：第一步，表面去油，取碳纤维放入容器中，加入丙酮将碳纤维浸没其中，制温度在50℃，回流处理60分钟后，取出碳纤维，放入80℃的烘箱烘干；第二步，表面氧化，第一步取的碳纤维放入容器中，加入浓硝酸将碳纤维浸没其中，120℃回流3小时后取出碳纤维，用去离子水浸泡、洗涤并过滤，直至中性，最后放入80℃的烘箱烘干，备用；
(2)发泡剂活化：将发泡剂TA-220、PP发泡多功能母料、和TA1000发泡剂、氧化锌和硬脂酸锌在高速混合机中混合5min，混合温度为50℃，然后将所得的物料放出，制得活化的发泡剂；
(3)成核剂改性：将钛酸酯偶联剂溶于适量的丙酮溶液中，用玻璃棒搅拌3～5min，丙酮的用量(体积)为成核剂的1.5倍，然后将所得的混合液加入成核剂中，在高速中药粉碎机中15min，放出物料储存备用，
(4)发泡母料制备：照配方分别准确称量的各种原料，在高速混合机中混合8min,混合温度在80℃之间，然后将所得的混合物放入转矩流变仪中混合塑化制备母料，转矩流变仪的第一区、第二区和第三区温度分别为126℃、132℃、127℃，转速为40r/min，塑化时间为250S，制得发泡母料；
(5)均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料制备：将发泡母料、碳纤维与聚丙烯进行共混，常温下在高速混合机中混合10min，然后将制得的物料在注塑机制成样条，既得均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料。
实施例2
一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，由以下重量份原料制成：由以下重量份原料制成：均聚聚丙烯85份、碳纤维10份、有机蒙脱土3份和发泡母料4份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯65份、发泡剂30份、成核剂4份、氧化锌1.5份、钛酸酯偶联剂NDZ-2010.8份、PE蜡3份和硬脂酸锌0.5份。发泡剂按照重量份计，包括发泡剂TA-220为60份；PP发泡多功能母料40份和TA1000发泡剂3份。成核剂，按照重量份计，包括滑石粉25份，柠檬酸钙20份和纳米碳酸钙60份。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)碳纤维表面处理：所述的碳纤维为经过表面处理的碳纤维，表面处理步骤如下：第一步，表面去油，取碳纤维放入容器中，加入丙酮将碳纤维浸没其中，制温度在60℃，回流处理40分钟后，取出碳纤维，放入80℃的烘箱烘干；第二步，表面氧化，第一步取的碳纤维放入容器中，加入浓硝酸将碳纤维浸没其中，110℃回流2小时后取出碳纤维，用去离子水浸泡、洗涤并过滤，直至中性，最后放入80℃的烘箱烘干，备用；
(2)发泡剂活化：将发泡剂TA-220、PP发泡多功能母料、和TA1000发泡剂、氧化锌和硬脂酸锌在高速混合机中混合5min，混合温度为60℃，然后将所得的物料放出，制得活化的发泡剂；
(3)成核剂改性：将钛酸酯偶联剂溶于适量的丙酮溶液中，用玻璃棒搅拌3min，丙酮的用量(体积)为成核剂的1.5倍，然后将所得的混合液加入成核剂中，在高速中药粉碎机中10min，放出物料储存备用，
(4)发泡母料制备：照配方分别准确称量的各种原料，在高速混合机中混合5min,混合温度在60℃℃之间，然后将所得的混合物放入转矩流变仪中混合塑化制备母料，转矩流变仪的第一区、第二区和第三区温度分别为126℃、132℃、127℃，转速为40r/min，塑化时间为250S，制得发泡母料；
(5)均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料制备：将发泡母料、碳纤维与聚丙烯进行共混，常温下在高速混合机中混合10min，然后将制得的物料在注塑机制成样条，既得均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料。
实施例3
一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，由以下重量份原料制成：由以下重量份原料制成：均聚聚丙烯95份、碳纤维8份、有机蒙脱土2份和发泡母料3份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯70份、发泡剂20份、成核剂5份、氧化锌1份、钛酸酯偶联剂NDZ-2011份、PE蜡5份和硬脂酸锌1份。发泡剂按照重量份计，包括发泡剂TA-220为,70份，PP发泡多功能母料30份和TA1000发泡剂4份。成核剂，按照重量份计，包括滑石粉30份，柠檬酸钙10份和纳米碳酸钙70份。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)碳纤维表面处理：所述的碳纤维为经过表面处理的碳纤维，表面处理步骤如下：第一步，表面去油，取碳纤维放入容器中，加入丙酮将碳纤维浸没其中，制温度在55℃，回流处理50分钟后，取出碳纤维，放入80℃的烘箱烘干；第二步，表面氧化，第一步取的碳纤维放入容器中，加入浓硝酸将碳纤维浸没其中，115℃回流2.5小时后取出碳纤维，用去离子水浸泡、洗涤并过滤，直至中性，最后放入80℃的烘箱烘干，备用；
(2)发泡剂活化：将发泡剂TA-220、PP发泡多功能母料、和TA1000发泡剂、氧化锌和硬脂酸锌在高速混合机中混合4min，混合温度为55℃，然后将所得的物料放出，制得活化的发泡剂；
(3)成核剂改性：将钛酸酯偶联剂溶于适量的丙酮溶液中，用玻璃棒搅拌4min，丙酮的用量(体积)为成核剂的1.5倍，然后将所得的混合液加入成核剂中，在高速中药粉碎机中13min，放出物料储存备用，
(4)发泡母料制备：照配方分别准确称量的各种原料，在高速混合机中混合6min,混合温度在70℃之间，然后将所得的混合物放入转矩流变仪中混合塑化制备母料，转矩流变仪的第一区、第二区和第三区温度分别为126℃、132℃、127℃，转速为40r/min，塑化时间为250S，制得发泡母料；
(5)均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料制备：将发泡母料、碳纤维与聚丙烯进行共混，常温下在高速混合机中混合10min，然后将制得的物料在注塑机制成样条，既得均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料。
实施例4
一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，由以下重量份原料制成：由以下重量份原料制成：均聚聚丙烯88份、碳纤维10份、有机蒙脱土2.5份和发泡母料5份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯67份、发泡剂28份、成核剂3.5份、氧化锌1.2份、钛酸酯偶联剂NDZ-2010.7份、PE蜡4份和硬脂酸锌0.8份。发泡剂按照重量份计，包括发泡剂TA-220为65份；PP发泡多功能母料40份和TA1000发泡剂3份。成核剂，按照重量份计，包括滑石粉26份，柠檬酸钙17份和纳米碳酸钙68份。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)碳纤维表面处理：所述的碳纤维为经过表面处理的碳纤维，表面处理步骤如下：第一步，表面去油，取碳纤维放入容器中，加入丙酮将碳纤维浸没其中，制温度在60℃，回流处理40分钟后，取出碳纤维，放入80℃的烘箱烘干；第二步，表面氧化，第一步取的碳纤维放入容器中，加入浓硝酸将碳纤维浸没其中，120℃回流3小时后取出碳纤维，用去离子水浸泡、洗涤并过滤，直至中性，最后放入80℃的烘箱烘干，备用；
(2)发泡剂活化：将发泡剂TA-220、PP发泡多功能母料、和TA1000发泡剂、氧化锌和硬脂酸锌在高速混合机中混合5min，混合温度为60℃，然后将所得的物料放出，制得活化的发泡剂；
(3)成核剂改性：将钛酸酯偶联剂溶于适量的丙酮溶液中，用玻璃棒搅拌5min，丙酮的用量(体积)为成核剂的1.5倍，然后将所得的混合液加入成核剂中，在高速中药粉碎机中15min，放出物料储存备用，
(4)发泡母料制备：照配方分别准确称量的各种原料，在高速混合机中混合8min,混合温度在80℃之间，然后将所得的混合物放入转矩流变仪中混合塑化制备母料，转矩流变仪的第一区、第二区和第三区温度分别为126℃、132℃、127℃，转速为40r/min，塑化时间为250S，制得发泡母料；
(5)均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料制备：将发泡母料、碳纤维与聚丙烯进行共混，常温下在高速混合机中混合10min，然后将制得的物料在注塑机制成样条，既得均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料。
实施例5
一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，由以下重量份原料制成：由以下重量份原料制成：均聚聚丙烯91份、碳纤维7份、有机蒙脱土2份和发泡母料3份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯68份、发泡剂30份、成核剂5份、氧化锌1.5份、钛酸酯偶联剂NDZ-2011份、PE蜡3份和硬脂酸锌0.6份。发泡剂按照重量份计，包括发泡剂TA-220为64份；PP发泡多功能母料36份和TA1000发泡剂4份。成核剂，按照重量份计，包括滑石粉24份，柠檬酸钙18份和纳米碳酸钙66份。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)碳纤维表面处理：所述的碳纤维为经过表面处理的碳纤维，表面处理步骤如下：第一步，表面去油，取碳纤维放入容器中，加入丙酮将碳纤维浸没其中，制温度在50℃，回流处理40分钟后，取出碳纤维，放入80℃的烘箱烘干；第二步，表面氧化，第一步取的碳纤维放入容器中，加入浓硝酸将碳纤维浸没其中，120℃回流2小时后取出碳纤维，用去离子水浸泡、洗涤并过滤，直至中性，最后放入80℃的烘箱烘干，备用；
(2)发泡剂活化：将发泡剂TA-220、PP发泡多功能母料、和TA1000发泡剂、氧化锌和硬脂酸锌在高速混合机中混合5min，混合温度为60℃，然后将所得的物料放出，制得活化的发泡剂；
(3)成核剂改性：将钛酸酯偶联剂溶于适量的丙酮溶液中，用玻璃棒搅拌3～5min，丙酮的用量(体积)为成核剂的1.5倍，然后将所得的混合液加入成核剂中，在高速中药粉碎机中10～15min，放出物料储存备用，
(4)发泡母料制备：照配方分别准确称量的各种原料，在高速混合机中混合8min,混合温度在80℃之间，然后将所得的混合物放入转矩流变仪中混合塑化制备母料，转矩流变仪的第一区、第二区和第三区温度分别为126℃、132℃、127℃，转速为40r/min，塑化时间为250S，制得发泡母料；
(5)均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料制备：将发泡母料、碳纤维与聚丙烯进行共混，常温下在高速混合机中混合10min，然后将制得的物料在注塑机制成样条，既得均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料。
实施例6
一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，由以下重量份原料制成：由以下重量份原料制成：均聚聚丙烯89份、碳纤维5份、有机蒙脱土2.5份和发泡母料4份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯70份、发泡剂28份、成核剂4份、氧化锌1.3份、钛酸酯偶联剂NDZ-2010.7份、PE蜡4.5份和硬脂酸锌1份。发泡剂按照重量份计，包括发泡剂TA-220为64份；PP发泡多功能母料36份和TA1000发泡剂4份。成核剂，按照重量份计，包括滑石粉26份，柠檬酸钙18份和纳米碳酸钙64份。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)碳纤维表面处理：所述的碳纤维为经过表面处理的碳纤维，表面处理步骤如下：第一步，表面去油，取碳纤维放入容器中，加入丙酮将碳纤维浸没其中，制温度在60℃，回流处理60分钟后，取出碳纤维，放入80℃的烘箱烘干；第二步，表面氧化，第一步取的碳纤维放入容器中，加入浓硝酸将碳纤维浸没其中，120℃回流3小时后取出碳纤维，用去离子水浸泡、洗涤并过滤，直至中性，最后放入80℃的烘箱烘干，备用；
(2)发泡剂活化：将发泡剂TA-220、PP发泡多功能母料、和TA1000发泡剂、氧化锌和硬脂酸锌在高速混合机中混合5min，混合温度为60℃，然后将所得的物料放出，制得活化的发泡剂；
(3)成核剂改性：将钛酸酯偶联剂溶于适量的丙酮溶液中，用玻璃棒搅拌5min，丙酮的用量(体积)为成核剂的1.5倍，然后将所得的混合液加入成核剂中，在高速中药粉碎机中15min，放出物料储存备用，
(4)发泡母料制备：照配方分别准确称量的各种原料，在高速混合机中混合8min,混合温度在80℃之间，然后将所得的混合物放入转矩流变仪中混合塑化制备母料，转矩流变仪的第一区、第二区和第三区温度分别为126℃、132℃、127℃，转速为40r/min，塑化时间为250S，制得发泡母料；
(5)均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料制备：将发泡母料、碳纤维与聚丙烯进行共混，常温下在高速混合机中混合10min，然后将制得的物料在注塑机制成样条，既得均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料。
性能测试
测试条件：拉伸性能，速度50mm/min，标准GB/T1040-92；冲击强度，标准GB/T1043-93，摆锤能量为2.75J；弯曲强度，标准GB 9341-2000，下压速度2mm/min,定位移7mm。实施例1-6所测得的数据见表1。
表1性能参数测定
拉伸强度(MPa) 冲击强度(kJ/m2) 弯曲模量(MPa)
实施例1 36.9 55.1 1590
实施例2 33.2 52.3 1570
实施例3 30.4 53.2 1565
实施例4 28.6 48.7 1530
实施例5 32.4 50.6 1550
实施例6 30.6 51.3 1560
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，其特征在于：由以下重量份原料制成：均聚聚丙烯85-95份、碳纤维5-10份、有机蒙脱土2-3份和发泡母料3-5份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯60-70份、发泡剂20-30份、匀泡剂1-3份、成核剂3-5份、氧化锌0.5-1.5份、钛酸酯偶联剂NDZ-2010.5-1份、PE蜡3-5份和硬脂酸锌0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，其特征在于：所述的均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料由以下重量份原料制成：均聚聚丙烯90份、碳纤维5份、有机蒙脱土2份和发泡母料3份。
3.根据权利要求1或2所示的所述的一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，其特征在于：所述的碳纤维为经过表面处理的碳纤维，表面处理步骤如下：第一步，表面去油，取碳纤维放入容器中，加入丙酮将碳纤维浸没其中，制温度在50-60℃，回流处理40-60分钟后，取出碳纤维，放入80℃的烘箱烘干；第二步，表面氧化，第一步取的碳纤维放入容器中，加入浓硝酸将碳纤维浸没其中，110-120℃同流2-3小时后取出碳纤维，用去离子水浸泡、洗涤并过滤，直至中性，最后放入80℃的烘箱烘干，备用。
4.根据权利要求1或2所示的所述的一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，其特征在于：所述的发泡剂由发泡剂TA-220为60-70份；PP发泡多功能母料30-40份和TA1000发泡剂3-5份。
5.根据权利要求4所示的所述的一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，其特征在于：所述的发泡剂由发泡剂TA-220为60份；PP发泡多功能母料35份和TA1000发泡剂5份。
6.根据权利要求1或2所示的所述的一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，其特征在于：所述的成核剂，按照重量份计，包括滑石粉20-30份，柠檬酸钙10-20份和纳米碳酸钙60-70份。
7.根据权利要求6所示的所述的一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，其特征在于：所述的成核剂，按照重量份计，包括滑石粉20份，柠檬酸钙15份和纳米碳酸钙65份。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，其特征在于，包括以下步骤：
(1)碳纤维表面处理：
(2)发泡剂活化：将发泡剂TA-220、PP发泡多功能母料、和TA1000发泡剂、氧化锌和硬脂酸锌在高速混合机中混合3～5min，混合温度为50～60℃，然后将所得的物料放出，制得活化的发泡剂；
(3)成核剂改性：将钛酸酯偶联剂溶于适量的丙酮溶液中，用玻璃棒搅拌3～5min，丙酮的用量(体积)为成核剂的1.5倍，然后将所得的混合液加入成核剂中，在高速中药粉碎机中10～15min，放出物料储存备用，
(4)发泡母料制备：照配方分别准确称量的各种原料，在高速混合机中混合5～8min,混合温度在60℃～80℃之间，然后将所得的混合物放入转矩流变仪中混合塑化制备母料，制得发泡母料‘
(5)聚丙烯微发泡复合材料制备：将发泡母料、有机蒙脱土、碳纤维与聚丙烯进行共混，常温下在高速混合机中混合10min，然后将制得的物料在注塑机制成样条，既得均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料。
9.根据权利要求8所述的一种均聚聚丙烯/碳纤维/蒙脱土复合材料，其特征在于，包括以下步骤：所述的转矩流变仪的第一区、第二区和第三区温度分别为126℃、132℃、127℃，转速为40r/min，塑化时间为250S。
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