[發明專利]廢棄CFRP粉再生利用增強聚丙烯的組合物及其制法

有效

• 申請號: 201310526442.5
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103554667A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 袁角亮;楊斌;王新靈;蘇躍增
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/14;C08L101/00;C08L51/06;C08L23/08;C08L23/16;C08L9/06;C08K13/04;C08K5/544;C08K5/09;C08K5/134;C08K5/526;C08K3/26
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術領域

本發明屬于高分子材料回收技術領域，具體涉及一種廢棄碳纖維復合材料粉再生利用增強聚丙烯的組合物及其制備方法。

背景技術

碳纖維復合材料(CFRP)具有質輕、高強度、高模量等優異的性能，是其他玻璃纖維增強復合材料所無法比擬的，因此被廣泛的應用于航空航天、汽車工業、軌道交通、新能源、體育用品等高新技術產業領域。隨著經濟的高速發展，CFRP在各個領域的使用量迅猛增長，所產生的廢棄樹脂也與日俱增，而廢棄的CFRP中的成分都不可降解，若直接丟棄到環境中的話，一方面會給環境帶來嚴重的污染；另一方面，這些廢棄的CFRP中往往含有高附加值碳纖維，而碳纖維的生產是一個高耗能的過程，若不加以回收利用也將造成資源的嚴重浪費。

聚丙烯(PP)作為一種通用塑料，由于其具有密度低，機械性能和加工性能優異，且價格便宜等優點，已被廣泛的應用于汽車，家電，電器等領域。而純PP樹脂由于其強度，硬度，尺寸穩定性和耐熱性等性能往往存在些不足，需要對其改性方能將其應用于上述領域。為了改善PP的這些性能，目前常用的方法是通過采用玻璃纖維增強聚丙烯或采用無機填料如碳酸鈣，滑石粉等來填充改性聚丙烯，如專利CN1125127所述。而玻璃纖維或無機填料密度較大，填充改性PP后得到組合物密度也隨之大幅增加，這會導致產品的市場競爭力下降，同時，受玻璃纖維或無機填料本身性能限制，采用玻纖或無機填料增強改性的PP性能提高有限，在一些性能要求較高的場合應用將受限制。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種強度高，成本低的廢棄碳纖維復合材料粉再生利用增強聚丙烯的組合物及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種廢棄碳纖維復合材料粉再生利用增強聚丙烯的組合物，其特征在于，該組合物包含以下重量份的組分制成：

所述的聚丙烯為均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。

所述的廢棄CFRP粉末為將廢棄的CFRP材料破碎所得，優選破碎后的粒徑在40-400目之間的廢棄CFRP粉末。

所述的表面處理劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑中的一種或一種以上。由于廢棄CFRP粉末的主要成分是碳纖維和樹脂基體，樹脂基體尤其以熱固性樹脂居多，其與聚丙烯表面的極性相差較大，所以兩者的相容性差，采用表面處理劑對廢棄CFRP粉末處理后可提高其表面極性，改善其與填充樹脂的相容性。

所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)，丙烯酸接枝聚丙烯(PP-g-AA)中的一種或一種以上。相容劑的一端帶有活性反應基團，可以與表面改性后的廢棄CFRP粉末表面的活性基團發生化學反應，使廢棄CFRP粉末與相容劑形成化學鍵相連，同時相容劑另一端為PP，與基體PP具有很好的相容性，這樣可以改善廢棄CFRP粉末與基體PP的相容性。

所述的增韌劑為乙烯-辛烯共聚物(POE)、三元乙丙橡膠(EPDM)、丁苯橡膠(SBS)、乙丙橡膠(EPR)中的一種或一種以上。增韌劑可以改善組合物的韌性，提高其抗沖擊性能，但是增韌劑含量過多會使組合物的強度下降，彎曲模量降低，除非對材料韌性要求較高的產品，否則增韌劑含量不宜過多。

所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鋅、聚乙烯臘、白油中的一種或一種以上；

所述的抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑1098、抗氧劑168中的一種或一種以上；

所述的填料為碳酸鈣、滑石粉、云母、蒙脫土等無機填料，優選粒徑為800-3000目。填料添加量不宜過大，否則將會使組合物的性能下降較大。

一種廢棄碳纖維復合材料粉再生利用增強聚丙烯的組合物的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)將廢棄的CFRP材料破碎，過篩，得到粒徑均勻的廢棄CFRP粉末；

(2)按上述配比，稱取5-40份的廢棄CFRP粉末在高混機中干燥處理，然后加入0.1-3份的表面處理劑對CFRP粉末表面處理；

(3)再按配比稱取60-95份聚丙烯，3-20份相容劑，0-20份增韌劑，0.1-0.6份潤滑劑，0.1-0.5份抗氧劑，0-20份填料于高混機中，混合均勻。

(4)將步驟(3)混合均勻的原料加入到雙螺桿機中熔融共混，擠出，水冷，拉條切粒得廢棄CFRP增強的PP組合物。

步驟(2)中所述的高混機的干燥溫度為80-120℃，干燥時間為10-30min。