[發明專利]廢棄碳纖維復合材料粉增強尼龍組合物及其制備方法

無效

• 申請號: 201310571219.2
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103571186A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 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: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L77/06;C08L77/00;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/06;C08J5/06;B29C47/92
• 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增強尼龍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中的成份都不可降解，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60％左右的高附加值碳纖維，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。

尼龍作為一種工程塑料，其具有很好的彈性，力學性能較好，耐磨，耐油性和加工性能良好，因此被廣泛的應用于汽車，家電，電子電器，機械等領域。但是尼龍在使用過程中易脆化，抗沖擊性能差，吸水率高，耐熱性和強度稍低等缺陷，為了改善尼龍的這些性能，目前常用的方法是通過采用玻璃纖維或無機填料如碳酸鈣，滑石粉等來填充改性尼龍。而玻璃纖維或無機填料密度較大，填充改性尼龍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尼龍性能提高有限，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成本低、減少污染的廢棄碳纖維復合材料粉增強尼龍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增強尼龍組合物，其特征在于，該組合物包含以下重量份的組分制成：

所述的尼龍為尼龍6(PA6)、尼龍66(PA66)、尼龍11(PA11)、尼龍12(PA12)、尼龍1010(PA1010)、尼龍610T(PA610T)中的一種或一種以上。

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。

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，其與尼龍表面的親和性較差，所以兩者往往不相容，采用表面處理劑對廢棄CFRP粉末處理后可提高其表面親和性，改善其與填充樹脂的相容性。

所述的表面處理劑為硅烷偶聯劑，鈦酸酯偶聯劑和鋁酸酯偶聯劑中的一種或一種以上。

所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、聚乙烯臘、白油、乙撐雙硬脂酰胺(EBS)、芥酸酰胺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。

一種廢棄碳纖維復合材料粉增強尼龍組合物的制備方法，其特征在于，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份尼龍，0.1-0.6份潤滑劑，0.1-0.5份抗氧劑于高混機中，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增強的尼龍組合物。

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

所述的步驟(4)的雙螺桿擠出機為同向或異向雙螺桿擠出機，擠出機溫度為190-290℃，螺桿轉速為150-400rpm，螺桿長徑比L／D為30-50：1。

本發明的目的之一是提供一種廢棄碳纖維復合材料粉增強尼龍組合物，該組合物采用回收的廢棄碳纖維復合材料粉作為增強改性組分，以較低的成本實現了對尼龍的高性能改性，得到的組合物密度也低；同時該組合物使廢棄的CFRP材料得以重新利用，減少了其對環境的污染，增加了其附加值，節約了資源，保護了環境。

本發明的另一目的是提供一種上述廢棄碳纖維復合材料粉增強尼龍組合物的制備方法，該制備方法加工操作簡單。