[發明專利]一種高強度、高韌性的碳纖維增強聚丙烯注塑料

有效

• 申請號: 201810820389.2
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN109206738B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 嚴兵;趙清新;施劉生;郎鳴華;何定軍;張林強;劉騰達;劉圣強;錢馨馨
• 申請（專利權）人: 江蘇澳盛復合材料科技有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/36;C08L63/00;C08K7/06;C08J7/12;C08J5/04;C08F8/30;C08F110/06
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發明涉及聚丙烯領域，具體涉及一種高強度、高韌性的碳纖維增強聚丙烯注塑料，包含以下組分：聚丙烯100重量份，氨基化聚丙烯10～25重量份，碳纖維10～30重量份；還含有5～15重量份的環氧樹脂微球。本發明的碳纖維增強聚丙烯注塑料原料中含有氨基化的聚丙烯，可以增強聚丙烯和碳纖維的相容性，提高碳纖維增強聚丙烯注塑料的強度，碳纖維的表面經過環氧化合物改性，既可以提高碳纖維與聚丙烯的相容性，環氧化合物又可以與氨基化聚丙烯中的氨基反應，增強碳纖維增強聚丙烯注塑料的強度。

技術領域

本發明涉及聚丙烯領域，具體涉及一種高強度、高韌性的碳纖維增強聚丙烯注塑料。

背景技術

聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。按甲基排列位置分為等規聚丙烯、無規聚丙烯和間規聚丙烯三種。聚丙烯(PP)由于具有優良的理化性能、可加工性能和經濟性而廣泛應用于薄膜、纖維、管材和注塑件制備等領域。

但是，純的聚丙烯材料機械強度不夠，不能用于制備高強度的材料。為此，人們通過在聚丙烯加入纖維材料，特別是碳纖維材料制備得到碳纖維增強聚丙烯復合材料，來增強聚丙烯制備的機械強度。相比其他纖維材料，碳纖維具有密度小、強度大，性質穩定等特點，但是，碳纖維與聚丙烯樹脂的相容性差，聚丙烯樹脂不能很好地浸潤碳纖維，導致碳纖維增強聚丙烯復合材料的強度不能進一步提升。

為了改善碳纖維與聚丙烯的相容性，提高碳纖維增強聚丙烯樹脂復合材料的強度。中國專利CN201280066385.0公開了一種碳纖維增強聚丙烯片材及其成型品，通過在碳纖維和聚丙烯的原料中添加酸改性聚丙烯基體樹脂，并保證碳纖維呈單纖維狀分散，來提高碳纖維和聚丙烯的相容性；其制備碳纖維增強聚丙烯片材的機械強度雖有所提高，但還是不盡如人意。

發明內容

為了解決上述問題，進一步提高碳纖維和聚丙烯樹脂的相容性，提高碳纖維增強聚丙烯的機械強度，本發明提供了一種高強度、高韌性的碳纖維增強聚丙烯注塑料，其包含以下組分：

聚丙烯100重量份；

氨基化聚丙烯10～25重量份；

碳纖維10～30重量份。

氨基化聚丙烯是指氨基通過接枝反應引入到聚丙烯分子主鏈上得到改性聚丙烯，氨基具有很好的極性和化學活性，可以提高聚丙烯與極性物質的相容性和化學活性，增強聚丙烯與碳纖維的相容性。氨基化聚丙烯的制備方法可以參考范舒陽等的《氨基功能化聚丙烯的制備和性能》(2015年8月發表于《高分子材料科學和工程》)。

碳纖維是由聚丙烯腈、瀝青、酚醛、黏膠等原料經過紡絲制備得到的一種纖維增強材料，具體包含有碳纖維束、碳纖維絲、短切碳纖維和碳纖維布等產品，添加到塑料等有機材料中，可以增強材料或產品的機械強度。

進一步的，所述的聚丙烯在230℃、2.16kg條件下的熔融指數為0.5～2g/10min。滿足上述條件的聚丙烯制備得到本發明的碳纖維增強聚丙烯注塑料具有更好的韌性和機械強度。

進一步的，所述的氨基化聚丙烯的接枝率為0.5％～3％。氨基化聚丙烯的接枝率小于0.5％，碳纖維和聚丙烯之間的界面相容性不佳，聚丙烯注塑料的韌性較差；當氨基化聚丙烯的接枝率大于3％，聚丙烯的拉伸強度較差。

進一步的，所述的碳纖維增強聚丙烯注塑料中碳纖維的長度為1～5mm。碳纖維的長度太短，不能明顯增強聚丙烯注塑料的機械強度；碳纖維的長度太長，碳纖維較難與聚丙烯樹脂等原料混合均勻，且在混煉過程中，容易發生斷裂。

進一步的，所述的碳纖維的表面經過環氧化合物改性。碳纖維通過表面改性處理，使碳纖維表面接枝有機官能團，提高碳纖維與聚丙烯的界面相容性，增強碳纖維增強聚丙烯注塑料的機械強度和韌性。環氧化合物通過環氧基與氨基化聚丙烯反應，提高聚丙烯樹脂和碳纖維的相容性，從而增強碳纖維增強聚丙烯注塑料的機械強度和韌性。