[發(fā)明專利]高浸潤性連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410563240.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN104292640A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉媛;楊斌;王新靈;袁角亮;宋晨晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12;C08L23/14;C08K13/06;C08K7/06;C08K3/04;C08J5/06;B29C47/92
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高浸潤性連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

連續(xù)纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料是以連續(xù)纖維，如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等無機(jī)或有機(jī)纖維作為增強(qiáng)材料，以聚丙烯樹脂為基體，通過特殊工藝制造的新型復(fù)合材料；與短纖維或長纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料相比，連續(xù)纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料具有重量輕、比強(qiáng)度高、比模量高、耐腐蝕性好等優(yōu)異性能，特別適合用于汽車、飛機(jī)、防護(hù)及其他對(duì)力學(xué)性能要求較高、需要減輕重量的用途，是當(dāng)今復(fù)合材料市場(chǎng)中發(fā)展最快的材料之一。

但是連續(xù)纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料制備的技術(shù)關(guān)鍵在于纖維的分散與浸漬。纖維分散效果的好壞、樹脂能否完全浸潤到纖維當(dāng)中、以及纖維與樹脂的相容性直接決定著最終產(chǎn)品性能的優(yōu)劣。為了解決纖維的分散與浸漬問題，中國發(fā)明專利CN1386778A采用粉末浸漬法、即將纖維通過分紗裝置分散后牽引進(jìn)入浸漬槽，在浸漬槽中通過超頻震動(dòng)方式將樹脂粉末分散在纖維上，實(shí)現(xiàn)熔融浸潤；該方法具有的問題是生產(chǎn)工藝復(fù)雜、效率低。為了提高纖維與樹脂的相容性，中國發(fā)明專利CN102532864A中將樹脂、加工助劑和相容劑在高速混合機(jī)中混合均勻后，加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出，然后再通過擠出機(jī)頭配置的擠出模頭將擠出的樹脂混合物與分散好的纖維進(jìn)行包覆浸潤，得到連續(xù)纖維增強(qiáng)的樹脂復(fù)合材料；該方法將相容劑先混合在樹脂中，然后將含有相容劑的樹脂來浸潤纖維，由于在浸潤纖維的工序中，不存在混合作用，若相容劑在樹脂中含量低時(shí)容易出現(xiàn)纖維與樹脂界面處不含相容劑，所以對(duì)其相容性改善的均一性差。

碳纖維是一種具有很高強(qiáng)度和模量的耐高溫纖維、密度低，這些優(yōu)異的特性賦予了碳纖維復(fù)合材料具有很高的力學(xué)性能，是其他玻璃纖維等增強(qiáng)復(fù)合材料所無法比擬的，因此被廣泛的應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、軌道交通、新能源、體育用品等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。而采用連續(xù)碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料性能與其他連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比，具有更高的力學(xué)性能，同時(shí)重量輕，具有很廣的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種高浸潤性連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種高浸潤性連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，包含以下重量份的組分：

纖維表面處理劑，其含量為相對(duì)于連續(xù)碳纖維的質(zhì)量百分含量為1-3％。

所述的聚丙烯為均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。

所述的連續(xù)碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維或?yàn)r青基碳纖維。

所述的纖維表面處理劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規(guī)三元共聚物(AX8900)、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。

所述的光穩(wěn)定劑為雙(2，2，6，6-四甲基苯哌啶劑)葵二酸酯、二(1，2，2，6，6-戊甲基-4-哌啶基)葵二酸鹽中的一種或一種以上。

所述的紫外線吸收劑為2，2-二羥基-4-甲基氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮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。

所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、聚乙烯臘中的一種或一種以上。

一種高浸潤性連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)將60-95份聚丙烯樹脂、0.1-1份光穩(wěn)定劑、0.1-1份紫外線吸收劑、0.1-0.7份抗氧劑、0.1-0.6份潤滑劑加入到高混機(jī)中，常溫下高速混合3-5min后停止，然后將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)中；

(2)采用連接于擠出機(jī)頭的連續(xù)纖維增強(qiáng)聚丙烯樹脂的浸漬設(shè)備，將擠出機(jī)擠出的熔體從浸漬設(shè)備的熔體入口處擠入到浸漬槽中；

(3)連續(xù)碳纖維先從浸漬設(shè)備的纖維入口處進(jìn)入到浸漬設(shè)備中的表面處理室，表面處理室中的纖維表面處理劑對(duì)連續(xù)碳纖維進(jìn)行表面處理，然后表面處理好的碳纖維緊接著進(jìn)入浸漬設(shè)備的浸漬槽中，在浸漬槽中碳纖維進(jìn)行分散并與步驟(2)所得聚丙烯熔體進(jìn)行充分浸潤；

(4)步驟(3)所得充分浸潤有聚丙烯樹脂后的碳纖維通過牽引機(jī)從浸漬設(shè)備的定型口模牽出，并通過切粒機(jī)切粒得到復(fù)合材料產(chǎn)品。