[發明專利]回收碳纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310572259.9
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103571036A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 宋晨晨;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: C08L23/10
• 分類號: C08L23/10;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/06;C08J5/06;B29C47/92
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 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，具體涉及一種回收碳纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法。

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后得到的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性能有限，在一些性能要求較高的場合應用將受限制。為了進一步提高改性PP復合材料的性能，并使改性材料輕量化，使其滿足對性能要求較高領域的應用，一種方法是采用碳纖維增強改性PP，如專利CN100368471、CN100478386所述，制備得到的復合材料不僅強度高，性能優異，而且密度低；但是新碳纖維價格昂貴，這也導致了用其增強改性得到的PP復合材料成本較高，這直接限制了其廣泛使用。

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、力學性能優異、成本低的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，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。

所述的回收碳纖維是從廢棄的CFRP中回收所得，碳纖維長度為0.1mm-100mm。

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)和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規三元共聚物(AX8900)中的一種或一種以上。

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。

所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、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。

一種回收碳纖維增強聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)按上述配比，稱取5-40份的回收碳纖維加入到高混機中，然后加入0.1-3份的表面處理劑對回收碳纖維進行表面處理；

(2)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；

(3)將步驟(2)混合均勻的原料加入到雙螺桿機中熔融共混，擠出，水冷，拉條切粒得到回收碳纖維增強的PP組合物。

所述的步驟(3)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180-230℃，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回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，該復合材料不僅具有強度高、力學性能優異、成本低等優點；同時該復合材料采用的是從廢棄的CFRP材料中回收的碳纖維對基體樹脂進行增強改性，使廢棄的碳纖維得以重新利用，減少了其對環境的污染，增加了其附加值，節約了資源。

本發明的另一目的是提供一種上述回收碳纖維增強聚丙烯復合材料的制備方法，該制備方法加工操作簡單。