CN108582959A - 一种可回收碳纤维复合板材的制备方法及配方 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可回收碳纤维复合板材的制备方法包括以下步骤：按重量份数称取ABS橡胶粉60‑80份，PVC1～5份，抗氧化剂0.1‑1份，耐热剂5‑20份，混合均匀，通过挤出设备挤出后进行辊压成板；按重量份数称取热可塑性塑料70‑90份，玻璃纤维5‑20份，以热固性液体树脂作为制备热可塑性层的粘合剂，通过挤拉、撕拉、剪切和揉搓，将玻璃纤维分散到热可塑性塑料中，形成热可塑性层，通过粘合剂对耐热层和热可塑性层进行辊压形成表层，表层之间增加碳纤维层，形成最终的板体。通过此方法制备在增加了板的机械性能的同时提高了热塑性。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳纤维复合板材，具体涉及一种可回收碳纤维复合板材配方及其制备方法。
背景技术
碳纤维复合板材在行业中运用越来越广泛，各行各业大量产生的碳纤维废弃物已经成为阻碍碳纤维应用和发展的突出问题，目前碳纤维复合板材在回收的过程中，如果在80 ℃以上的温度，碳纤维复合板材机械性能大大影响，回收再加工后无法达到原来标准的，次品率高，产品的一致性差。
中国专利公开号CN103737997A，公开了一种碳纤维复合板材的加工方法，步骤为：(1)复合碳纤维毡的制作：在无纺布生产线上，按重量份数为的碳纤维40～50份、的热塑性纤维40～60份、的聚酯纤维或尼龙纤维5～10份，加入的偶联剂4份和3～5份的阻燃剂，经混合、梳理、铺网，针刺成面积质量为400～800g/m2的碳纤维毡；（2）将上述碳纤维毡含浸于树脂溶液中，以形成碳纤维板材。本发明克服了现有技术的不足，充分利用碳原纤维，提出热塑性碳纤维复合板材，同时增加其他材料，曾板材高弯曲强度/模量，高低温冲击强度，并可回收利用，充分利用资源。其虽然也为碳纤维复合材料但在80 ℃以上的温度时，碳纤维复合板的各项性能大大减低，无法进行塑形再生产，有待进一步改进。
中国专利公开号CN201120279316.0公开了一种热再塑性复合式碳纤结构，它包括：一个由含有热可塑性材料的热可塑性碳纤维所构成的热可塑性碳纤维基材层，所述热可塑性碳纤维基材层的外表面还具有一由热可塑性材料所构成的热再塑层。本发明的特点在于可利用一次定型技术制成硬固的碳纤维板材，再以二次成型技术（加热加压成型）制成最终的产品形状。其结构及材料比较单一，无法在80 ℃以上的温度，或者具有一定腐蚀性液体的下任然保持优异的机械性能。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可回收碳纤维复合板材的制备方法及配方，通过结构上合理组合材料，改进制备工艺和配方，使碳纤维复合板材的耐高温从80 ℃提升到200 ℃左右，可以在保持不损失机械性能的情况下对板材进行回收再利用。
技术方案：为了达到上述发明目的，本发明具体是这样来实现的：
一种可回收碳纤维复合板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份数称取ABS橡胶粉60-80份，PVC1～5份，抗氧化剂0.1-1份，耐热剂5-20份，混合均匀，通过挤出设备挤出后进行辊压成板，然后冷却至20~40℃，进而形成耐热层；
（2）按重量份数称取热可塑性塑料70-90份，玻璃纤维5-20份，以热固性液体树脂作为制备热可塑性层的粘合剂，通过挤拉、撕拉、剪切和揉搓，将玻璃纤维嵌入到热可塑性塑料中，进而形成热可塑性层。
（3）通过粘合剂对步骤（1）所述的耐热层和步骤（2）所述的热可塑性层进行合并辊压形成表层。
（4）通过步骤（3）形成的表层之间增加碳纤维层，形成表层-碳纤维层-表层的板体，通过粘合剂对板体进行辊压，辊压温度为30-50℃。
（5）形成最终的板体。
通过增加ABS塑料增强板的耐热性能，在热可塑性塑料中增加玻璃纤维增强板的强度，最后以组合拼装的方式形成高强度高耐热的板体。
一种可回收碳纤维复合板材的制备方法的配方，其特征在于，所述热可塑性层按重量份数计含以下组份：热可塑性塑料70-90份，玻璃纤维5-20份；所述耐热层按重量份数计含以下组份：ABS橡胶粉60-80份，PVC1～5份，抗氧化剂0.1-1份，耐热剂5-20份。玻璃纤维耐热性强、抗腐蚀性好，但是性脆，耐磨性较差，把玻璃纤维嵌入到热可塑性塑料中，有效的弥补了玻璃纤维的缺点。ABS塑料兼有三种组元的共同性能，A使其耐化学腐蚀、耐热，并有一定的表面硬度，B使其具有高弹性和韧性，S使其具有热塑性塑料的加工成型特性并改善电性能，使包材的机械强度得到根本性改善。
一种可回收碳纤维复合板材制备方法制备的板材，包括板体，所述板体包括表层、夹在表层之间的碳纤维层，所述表层包括热可塑性层、耐热层，其特征在于，所述热可塑性层为热可塑性塑料，所述耐热层为ABS树脂，所述板体由表及里依次为热可塑性层、耐热层、碳纤维层。通过三层结构，弥补了材料之间性能的短板。比如玻璃纤维和碳纤维层采用内嵌的方式，避免与外界直接接触发生磨损等情况。
进一步的，所述热可塑性层内嵌有玻璃纤维，所述热可塑性层的厚度为0.5-5mm；所述耐热层厚度为0.5-5mm；所述碳纤维层厚度为0.05-5mm。此厚度能适应绝大多数机械性能要求。
进一步的，所述耐热层内嵌有聚四氟乙烯，聚四氟乙烯的厚度为0.1-1mm。增强板材抗酸抗碱的性能。
进一步的，所述聚四氟乙烯以网状的形式镶嵌在耐热层内部，优选其规格在60-200目。通过网状的形式镶嵌在耐热层内部，使整个耐热层整体性得到加强，弥补了聚四氟乙烯不能有效与ABS塑料牢固结合的缺点。
有益效果：本发明与传统观技术相比，具有以下优点：
1.碳纤维复合板材在常温环境下的拉伸模量提升至6000MPa。
2.碳纤维复合板材耐疲劳性能提高1～2倍，抗蠕变性能提高1～4倍。
3.使碳纤维复合板材抗冲击性能提高1～3倍，线膨胀可降低到原来的1/2～1/4，板材的稳定性大大提高。
4.对碳纤维复合板材在200 ℃的高温下也能进行有效回收，不会因为高温导致其机械性能减弱或失效导致再加工后的次品率上升。
附图说明
图1为可回收碳纤维复合板材的结构示意图。
图2为可回收碳纤维复合板材热可塑性层的带玻璃纤维的结构示意图。
图3为可回收碳纤维复合板材耐热层带聚四氟乙烯的结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一：结合图1、图2所示的一种可回收碳纤维复合板材，按重量份数称取ABS橡胶粉60-80份，PVC1～5份，抗氧化剂0.1-1份，耐热剂5-20份，混合均匀，通过挤出设备挤出后进行辊压成板，然后冷却至20~40℃，进而形成耐热层2；按重量份数称取热可塑性塑料70-90份，玻璃纤维5-20份，以热固性液体树脂作为制备热可塑性层的粘合剂，通过挤拉、撕拉、剪切和揉搓，将玻璃纤维嵌入到热可塑性塑料中，进而形成热可塑性层1；通过粘合剂对耐热层2和热可塑性层1进行合并辊压形成表层，在表层之间增加碳纤维层3，形成表层-碳纤维层3-表层的板体，对板体进行辊压，辊压温度为30-50℃。
为增加可回收碳纤维复合板材的强度，在热可塑性层1中添加玻璃纤维1.1。
实施例二：在实施例一的基础上，结合图3，在耐热层2嵌入聚四氟乙烯2.1，在提高耐高温的情况下，进一步增加了板材抗酸抗碱的性能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种可回收碳纤维复合板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份数称取ABS橡胶粉60-80份，PVC1～5份，抗氧化剂0.1-1份，耐热剂5-20份，混合均匀，通过挤出设备挤出后进行辊压成板，然后冷却至20~40℃，进而形成耐热层；
（2）按重量份数称取热可塑性塑料70-90份，玻璃纤维5-20份，以热固性液体树脂作为制备热可塑性层的粘合剂，通过挤拉、撕拉、剪切和揉搓，将玻璃纤维嵌入到热可塑性塑料中，进而形成热可塑性层；
（3）通过粘合剂对步骤（1）所述的耐热层和步骤（2）所述的热可塑性层进行合并辊压形成表层；
（4）通过步骤（3）形成的表层之间增加碳纤维层，形成表层-碳纤维层-表层的板体，通过粘合剂对板体进行辊压，辊压温度为30-50℃；
（5）形成最终的板体。
2.一种根据权利要求1所述的可回收碳纤维复合板材的制备方法的配方，其特征在于，所述热可塑性层按重量份数计含以下组份：热可塑性塑料70-90份，玻璃纤维5-20份；所述耐热层按重量份数计含以下组份：ABS橡胶粉60-80份，PVC1～5份，抗氧化剂0.1-1份，耐热剂5-20份。
3.一种根据权利要求1所述的可回收碳纤维复合板材制备方法制备的板材，包括板体，所述板体包括表层、夹在表层之间的碳纤维层，所述表层包括热可塑性层、耐热层，其特征在于，所述热可塑性层为热可塑性塑料，所述耐热层为ABS树脂，所述板体由表及里依次为热可塑性层、耐热层、碳纤维层。
4.根据权利要求3所述的可回收碳纤维复合板材制备方法制备的板材，其特征在于，所述热可塑性层内嵌有玻璃纤维，所述热可塑性层的厚度为0.5-5mm；所述耐热层厚度为0.5-5mm；所述碳纤维层厚度为0.05-5mm。
5.根据权利要求4所述的可回收碳纤维复合板材制备方法制备的板材，其特征在于，所述耐热层内嵌有聚四氟乙烯，聚四氟乙烯的厚度为0.1-1mm。
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