[發(fā)明專利]一種再生碳纖維增強(qiáng)聚偏氟乙烯復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410620342.3
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104371228A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁角亮;宋晨晨;楊斌
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K13/06;C08K7/06;C08K3/04;C08K3/26;C08K3/34;B29C47/92;C08J5/06
• 代理公司: 上?？剖⒅R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，具體涉及一種再生碳纖維增強(qiáng)聚偏氟乙烯復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

碳纖維復(fù)合材料(CFRP)具有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、高模量等優(yōu)異的性能，是其他玻璃纖維增強(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。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，CFRP在各個領(lǐng)域的使用量迅猛增長，所產(chǎn)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(huán)境中的話，一方面會給環(huán)境帶來嚴(yán)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(chǎn)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(yán)重浪費。

聚偏氟乙烯(PVDF)在氟塑料中具有最強(qiáng)韌性、低摩擦系數(shù)、耐腐蝕性強(qiáng)、耐老化性、耐氣候，耐輻照性能好等特點，因此被廣泛的應(yīng)用于涂料、石油化工設(shè)備管道、功能膜等領(lǐng)域。但是PVDF自身強(qiáng)度低，限制了其在某些對制品強(qiáng)度要求較高領(lǐng)域的應(yīng)用。為了改善PVDF的強(qiáng)度，一種方法是將其與其他工程塑料共混，如ABS等(如文獻(xiàn)“聚偏氟乙烯-ABS復(fù)合材料”所述)；另一種方法可以采用填充改性技術(shù)提高PVDF的強(qiáng)度(如文獻(xiàn)“碳材料填充改性聚偏氟乙烯復(fù)合體系的結(jié)構(gòu)與性能”所述)。這些方法一方面對PVDF的強(qiáng)度提高有限，另一方面對PVDF本身所具有的其他優(yōu)異性能損失較大，或是增強(qiáng)后材料的改性成本較高。而再生碳纖維具有很高的強(qiáng)度，力學(xué)性能優(yōu)異；用其來增強(qiáng)改性PVDF，不僅可以賦予PVDF高強(qiáng)度特性，同時還可以很好的保持PVDF其他方面的優(yōu)異性能；另外，再生碳纖維成本低，所以還可以賦予改性的PVDF材料高的性價比，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭力。

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節(jié)能環(huán)保的高浸潤性高強(qiáng)度連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚偏氟乙烯復(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)方案來實現(xiàn)：一種再生碳纖維增強(qiáng)聚偏氟乙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，包含以下重量份的組分：

所述的再生碳纖維是從廢棄的CFRP中回收所得，切割成短切碳纖維，碳纖維長度為0.5mm-10mm。所述的聚偏氟乙烯為市售，無特別要求。

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

由于再生碳纖維和樹脂基體的表面極性相差較大，兩者的相容性差，尤其是再生碳纖維的表面處理劑在回收的過程中都被破壞，甚至有些再生碳纖維表面有些損傷，采用表面處理劑對再生碳纖維表面處理，可以改善其表面極性，提高與樹脂基體的相容性。

所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、聚乙烯臘、白油、乙撐雙硬脂酰胺(EBS)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、抗氧劑DSTDP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(jī)填料，優(yōu)選粒徑為800-3000目。

一種再生碳纖維增強(qiáng)聚偏氟乙烯復(fù)合材料及其制備方法的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)按上述配比，稱取5-40份的再生碳纖維加入到高混機(jī)中，然后加入0.1-3份的表面處理劑對再生碳纖維進(jìn)行表面處理；

(2)再按配比稱取60-95份PVDF，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(jī)中，混合均勻；

(3)將步驟(2)混合均勻的原料加入到雙螺桿機(jī)中熔融共混，擠出，水冷，拉條切粒得再生碳纖維增強(qiáng)的PVDF復(fù)合材料。

步驟(3)所述的雙螺桿擠出機(jī)為同向或異向雙螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)溫度為160-210℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200-350rpm，螺桿長徑比L/D為30-50∶1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的再生碳纖維增強(qiáng)PVDF復(fù)合材料密度低，強(qiáng)度高，力學(xué)性能優(yōu)異，采用再生碳纖維作為增強(qiáng)改性組分，以較低的成本實現(xiàn)了對PVDF的高性能改性；同時該復(fù)合材料使廢棄的CFRP材料得以重新利用，減少了其對環(huán)境的污染，增加了其附加值，節(jié)能環(huán)保；得到的復(fù)合材料可以廣泛的應(yīng)用于汽車、電子電器、家電、機(jī)械等產(chǎn)品零部件。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

以下實施例中，彎曲性能測試標(biāo)準(zhǔn)為ASTM?D790，無缺口沖擊強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)為ASTM?D256。

實施例1