一种碳纳米管改性聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

文档序号:12054898阅读:587来源:国知局

本发明属于聚合物复合材料领域,具体说的是一种碳纳米管改性聚丙烯复合材料及其制备方法。



背景技术:

聚丙烯作为通用型热塑性塑料,由丙烯单体聚合而成,因其具有密度小、易加工、无毒,有良好的机械性能、耐疲劳屈服性和耐应力龟裂性,并且可以回收再次利用,因而在汽车工业、电器工业、日用品及包装工业等方面具有广泛的应用。但是聚丙烯收缩率大、表面易划伤、易老化,并且其分子链含有甲基,增大了整个分子链刚性,降低其冲击性能,从而限制了聚丙烯材料在特殊领域的用途,因此为扩大聚丙烯材料的使用领域范围,需要对聚丙烯进行改性处理。

聚丙烯复合材料在有些使用领域不仅要求具有一定力学强度,还需要具有导电性能,目前现有技术中已经对增强和导电聚丙烯复合材料的研究已经做了大量工作,如中国专利申请号为201010558492.8,名称为一种增强抗静电材料及其制备方法;中国专利申请号为201110424974.9,名称为一种无卤阻燃抗静电增强改性聚丙烯材料及其制备方法;中国专利申请号201510024356.3,名称为一种埃洛石纳米管增强的导电聚丙烯材料及其制备方法。但是,想要产品具备良好的抗静电效果,必须添加较大量的导电炭黑,达到了渗阈值,使得材料的生产成本增加。而且大量的导电填料的添加会导致材料的强度和韧性都大幅度降低,使材料的使用性能下降,降低材料使用寿命。所以市场急需一种具有良好的抗静电效果同时具备良好的强度和韧性的聚丙烯复合材料。



技术实现要素:

本发明的目的是克服现有技术中聚丙烯复合材料抗静电效果和力学强度不能同时良好兼具的问题,提供一种通过碳纳米管母粒、碳纤维、改性蒙脱土、填料的复配协同,进而提出一种具有抗静电效果和满足力学使用的碳纳米管改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为:

一种碳纳米管改性聚丙烯复合材料,由聚丙烯基体、碳纳米管母粒、碳纤维、改性蒙脱土、填料、改性钛酸钾晶须、相容剂和抗氧化剂制成,按重量比,聚丙烯基体55-65份、碳纳米管母粒20-25份、短切碳纤维5-8份、改性蒙脱土10-15份、填料15-18份、改性钛酸钾晶须8-12份、相容剂5-10份和抗氧化剂1-2份;所述的碳纳米管母粒由重量比为10-15:1的聚丙烯基体和多壁碳纳米管混熔而成,多壁碳纳米管经过十二烷基苯磺酸钠、正硅酸乙酯和KH550改性处理,所述的改性蒙脱土由市售蒙脱土与KH550、月桂醇硫酸钠、氯化钠按照重量比100:3:2:5-8混合而成,所述的填料由重量比3:2的铜粉和炭黑组成,所述的改性钛酸钾晶须由重量比3:100的钛酸酯偶联剂和市售钛酸钾晶须混合而成。

所述的改性蒙脱土改性过程中,还加入相对蒙脱土重量3-5%的氯化钾。

所述的填料中还加入3-5份银粉。

所述的碳纤维长度为2-3mm,对表面进行电镀处理:首先将短切碳纤维在丙酮中70℃恒温水浴条件下浸泡24h,然后室温条件下在浓度为65%的浓硝酸中浸泡40min,用去离子水洗去表面残液,然后在450-500℃烘箱中空气氧化处理1h;然后取浓度30g/L的硫酸镍,浓度30g/L的次亚磷酸钠,浓度30g/L的氯化铵,浓度30g/L的柠檬酸钠,浓度30g/L的硫酸镁配制成电镀液,调节镀液PH为8.0,镀液温度20-40℃,电镀时间10-20min;最后用去离子水冲洗将电镀好的镀镍短切碳纤维表面的残液冲洗干净,并干燥。

上述增强抗静电型聚丙烯复合材料的制备方法,首先按照上述比例称取原料并对原料进行改性处理,然后制备碳纳米管母粒,最后,将碳纳米管母粒与聚丙烯基体与其他原料按比例进行熔融混合制得产品,其特征在于:所述对原料进行处理是对市售蒙脱土进行改性处理:1)、用相对于蒙脱土重量的20-30%的去离子水溶解蒙脱土,然后用-20至-10℃的冷源将其快速冷冻,接着用60-85℃的热源将其解冻,冷冻、解冻交替反复进行三次;2)、将氯化钠溶解在去离子水中,氯化钠与去离子水的比为1g:10-15ml,再将上述冷源、热源交替处理过的蒙脱土加入氯化钠溶液中,超声30-40min,然后抽滤、烘干;3)、将KH550和月桂醇硫酸钠加到无水乙醇中50-70℃条件下搅拌,KH550和月桂醇硫酸钠总重量与无水乙醇体积的比为1g:15-20ml,搅拌均匀后,加入2)中的蒙脱土,60-70℃条件下搅拌2-2.5h,最后烘干,得到改性蒙脱土。

所述碳纳米管母粒制备,首先对多壁碳纳米管进行改性,其步骤为:(1)称取的多壁碳纳米管放入烧杯中,然后加入100ml体积比为2:1的浓硫酸和浓硝酸混合酸浸泡24h,浸泡结束后用去离子水洗涤过滤,再连续洗涤至中性,烘干备用;(2)称取十二烷基苯磺酸钠溶于无水乙醇,配制成0.5%溶液,超声30min,然后加入步骤(2)中多壁碳纳米管混合,超声1h,过滤、洗涤,然后再加入体积比为2:1:5的正硅酸乙酯、去离子水和无水乙醇配制的混合液,超声处理1h,然后搅拌12h,过滤、洗涤,然后再加入KH550与无水乙醇按照1g:300ml配制的改性液,80℃下磁力搅拌5-6h,最后离心分离去除上层清液,干燥,得到改性多壁碳纳米管;(3)将接枝改性过的多壁碳纳米管与聚丙烯基体按上述比例加入造粒机中造粒,造粒机机筒温度:一区160-170℃、二区170-175℃、三区175-180℃、四区180-185℃,模具温度为190℃。

按上述比例,首先将聚丙烯基体、碳纳米管母粒、碳纤维、改性蒙脱土、填料、改性钛酸钾晶须、相容剂和抗氧化剂,加入混料机中,混合0.5h,然后将混合均匀的混合料加入双螺杆挤出机,螺杆转速为40~50r/min,挤出机机筒内温度设置为:一区155-160℃、二区165-170℃、三区175-180℃、四区180-185℃,混合料经挤出机挤出,制得阻燃增强型聚丙烯复合材料。

所述的混料过程中,在混料机中还加入1-3份羟基硅油。

本发明中,所述的聚丙烯基体为等规聚丙烯或间规聚丙烯,其熔值为1-10g/min;所述的多壁碳纳米管纯度大于95%,内径:3-5nm,外径:8-15nm,长度:10-30μm;所述的碳纤维直径为6-7μm,长度为2-3mm;所述铜粉粒度为500目,银粉粒度为600目;所述的炭黑为乙炔炭黑,粒径为30-50nm,电阻率小于3.0;所述的钛酸钾晶须为六钛酸钾晶须;所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物(POE);所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯,所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按重量比1:3混合而成。

本发明中,多壁碳纳米管经过改性后,表面活性提高,在聚丙烯基体中分散性提高,并且与聚丙烯能够更好地相容,同时碳纳米管的加入也起到异相成核,提高聚丙烯结晶强度,有效减小聚丙烯球晶尺寸,但晶型没有改变;分散在聚丙烯基体中的多壁碳纳米管与改性钛酸钾晶须在聚丙烯基体中相互穿插桥连成三维网络结构,形成顺畅的导电网路,使复合材料导电性能良好,进一步填充的炭黑、铜粉和银粉使三维网络连接更加密集,导电网路更加顺畅,使复合材料的导电性和抗静电效果进一步提高;于此同时在加工工程中在剪切力的作用下,多壁碳纳米管、晶须以及填料之间也相互作用,提高彼此在聚丙烯基体中的分散范围,桥连成复杂的三维网状结构,在形成密集导电网路的同时,也有效提高复合材料的强度和耐冲击韧性。

此外,对多壁碳纳米管进行改性处理,其在复合材料中分散性有所提高,为进一步提高多壁碳纳米管在复合材料中的分散性,首先将改性过的多壁碳纳米管与聚丙烯基体混合制成多壁碳纳米管母粒,然后将母粒再与聚丙烯复合材料混合,通过两次机械混合,使多壁碳纳米管在复合材料中分散性最大程度提高。

再者,在聚丙烯基体中添加改性蒙脱土,对蒙脱土改性过程中,通过冷、热源的交替作用,打开蒙脱土片层间距,同时使用超声处理进一步打开片层间距并在其片层间填充氯化钠溶液,然后对蒙脱土表面改性处理,一方面提高了蒙脱土与聚丙烯基体的相容性,同时由于在其片层间填充有离子化合物,分布在基体表面的改性蒙脱土能够吸收一定空气中的水分,在蒙脱土片层间也能够形成导电通路,进一步提高复合材料表面导电率,提高抗静电效果。

碳纤维镀镍处理后,碳纤维表面的内层虽然均匀、连续,但是与碳纤维表面相比,镍层表面粗糙,这有利于提高碳纤维与聚丙烯基体直接的界面结合,提高复合材料的力学强度,同时与多壁碳纳米管、填料以及晶须桥接的导电网路更加完善,导电性能和抗静电效果更加良好。

本发明中在混料机中混料的过程中还可加入少量羟基硅油,一方面能提高填料和晶须与聚丙烯基体和多壁碳纳米管母粒的粘附力,防止粉末粒子加工过程中在挤出机料斗中沉积,这样有利于粉末粒子在聚丙烯基体中的分散,另一方面少许的羟基硅油在物料混熔中有利于增强填料、晶须与聚丙烯基体的相容性,提高它们与聚丙烯基体界面间的结合力。

此外本发明中还可以加入5-8份载银空心玻璃微球,微球粒径为20-30μm,一方面载银空心玻璃微球分布在聚丙烯基体中的多壁碳纳米管和改性钛酸钾晶须桥接的三维网络中,能够连通更多的导电网路,提高复合材料的导电性能和抗静电效果,另一方面,由于玻璃微球呈圆珠,在加工过程中能够起到“滚珠效应”,提高复合材料的流动性能,改善填料和晶须对复合材料流动性能够的影响,有利于加工工艺优化。

有益效果:

1)、多壁碳纳米管经过改性后,表面活性提高,在聚丙烯基体中分散性提高,并且与聚丙烯基体能够更好地相容,同时与改性钛酸钾晶须在聚丙烯基体中相互穿插桥连成三维网络结构,形成顺畅的导电网路,使复合材料导电性能良好,进一步填充的炭黑、铜粉和银粉使三维网络连接更加密集,导电网路更加顺畅,使复合材料的导电性和抗静电效果进一步提高;于此同时在加工工程中在剪切力的作用下,多壁碳纳米管、晶须以及填料之间也相互作用,提高彼此在聚丙烯基体中的分散范围,桥连成复杂的三维网状结构,在形成密集导电网路的同时,也有效提高复合材料的强度和耐冲击韧性;

2)、对蒙脱土进行改性,通过冷、热源的交替作用,打开蒙脱土片层间距,同时使用超声处理进一步打开片层间距并在其片层间填充氯化钠溶液,然后对蒙脱土表面用偶联剂处理,对蒙脱土的改性,一方面提高了蒙脱土与聚丙烯基体的相容性,同时由于在其片层间填充有离子化合物,分布在基体表面的改性蒙脱土能够吸收一定空气中的水分,在蒙脱土片层间也能够形成导电通路,提高复合材料表面导电率,提高抗静电效果;

3)、料的过程中还可加入少量羟基硅油,一方面能提高填料和晶须与聚丙烯基体和多壁碳纳米管母粒的粘附力,防止粉末粒子加工过程中在挤出机料斗中沉积,这样有利于粉末粒子在聚丙烯基体中的分散,另一方面少许的羟基硅油在物料混熔中有利于增强填料、晶须与聚丙烯基体的相容性,提高它们与聚丙烯基体界面间的结合力。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述,以下各实施例中所用的原料均为本领域常规的原料或者是从市面上能够购买得到。

实施例1

一种增强抗静电型聚丙烯复合材料,由聚丙烯基体、碳纳米管母粒、碳纤维、改性蒙脱土、填料、改性钛酸钾晶须、相容剂和抗氧化剂制成,按重量比,聚丙烯基体55份、碳纳米管母粒20份、短切碳纤维5份、改性蒙脱土10份、填料15份、改性钛酸钾晶须占8份、相容剂5份和抗氧化剂1份;所述的碳纳米管母粒由重量比为10:1的聚丙烯基体和多壁碳纳米管混熔而成,多壁碳纳米管经过十二烷基苯磺酸钠、正硅酸乙酯和KH550改性处理,所述的改性蒙脱土由市售蒙脱土与KH550、月桂醇硫酸钠、氯化钠按照重量比100:3:2:5混合而成,所述的填料由重量比3:2的铜粉和炭黑组成,所述的改性钛酸钾晶须由重量比3:100的钛酸酯偶联剂和市售钛酸钾晶须混合而成。

上述增强抗静电型聚丙烯复合材料的制备方法,首先按照上述比例称取原料并对原料进行改性处理,然后制备碳纳米管母粒,最后,将碳纳米管母粒与聚丙烯基体与其他原料按比例进行熔融混合制得产品,其特征在于:所述对原料进行处理是对市售蒙脱土进行改性处理:1)、用相对于蒙脱土重量的20%的去离子水溶解蒙脱土,然后用-20至-10℃的冷源将其快速冷冻,接着用60℃的热源将其解冻,冷冻、解冻交替反复进行三次;2)、将氯化钠溶解在去离子水中,氯化钠与去离子水的比为1g:10ml,再将上述冷源、热源交替处理过的蒙脱土加入氯化钠溶液中,超声30min,然后抽滤、烘干;3)、将KH550和月桂醇硫酸钠加到无水乙醇中50℃条件下搅拌,KH550和月桂醇硫酸钠总重量与无水乙醇体积的比为1g:15ml,搅拌均匀后,加入2)中的蒙脱土,60℃条件下搅拌2h,最后烘干,得到改性蒙脱土。

所述碳纳米管母粒制备,首先对多壁碳纳米管进行改性,其步骤为:(1)称取的多壁碳纳米管放入烧杯中,然后加入100ml体积比为2:1的浓硫酸和浓硝酸混合酸浸泡24h,浸泡结束后用去离子水洗涤过滤,再连续洗涤至中性,烘干备用;(2)称取十二烷基苯磺酸钠溶于无水乙醇,配制成0.5%溶液,超声30min,然后加入步骤(2)中多壁碳纳米管混合,超声1h,过滤、洗涤,然后再加入体积比为2:1:5的正硅酸乙酯、去离子水和无水乙醇配制的混合液,超声处理1h,然后搅拌12h,过滤、洗涤,然后再加入KH550与无水乙醇按照1g:300ml配制的改性液,80℃下磁力搅拌5h,最后离心分离去除上层清液,干燥,得到改性多壁碳纳米管;(3)将接枝改性过的多壁碳纳米管与聚丙烯基体按上述比例加入造粒机中造粒,造粒机机筒温度:一区160℃、二区170℃、三区175℃、四区180℃,模具温度为190℃。

然后,按上述比例,首先将聚丙烯基体、碳纳米管母粒、碳纤维、改性蒙脱土、填料、改性钛酸钾晶须、相容剂和抗氧化剂,加入混料机中,混合0.5h,然后将混合均匀的混合料加入双螺杆挤出机,螺杆转速为40r/min,挤出机机筒内温度设置为:一区155℃、二区165℃、三区175℃、四区180℃,混合料经挤出机挤出,制得阻燃增强型聚丙烯复合材料。

以上为本实施例的基本实施方式,可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定:

如,所述的改性蒙脱土改性过程中,还加入相对蒙脱土重量3%的氯化钾;

如,所述的填料中还加入3份银粉;

再如,所述的碳纤维长度为2mm,对表面进行电镀处理:首先将短切碳纤维在丙酮中70℃恒温水浴条件下浸泡24h,然后室温条件下在浓度为65%的浓硝酸中浸泡40min,用去离子水洗去表面残液,然后在450℃烘箱中空气氧化处理1h;然后取浓度30g/L的硫酸镍,浓度30g/L的次亚磷酸钠,浓度30g/L的氯化铵,浓度30g/L的柠檬酸钠,浓度30g/L的硫酸镁配制成电镀液,调节镀液PH为8.0,镀液温度20℃,电镀时间10min;最后用去离子水冲洗将电镀好的镀镍短切碳纤维表面的残液冲洗干净,并干燥;

最后,所述的混料过程中,在混料机中还加入1份羟基硅油。

实施例2

一种增强抗静电型聚丙烯复合材料,由聚丙烯基体、碳纳米管母粒、碳纤维、改性蒙脱土、填料、改性钛酸钾晶须、相容剂和抗氧化剂制成,按重量比,聚丙烯基体60份、碳纳米管母粒22份、短切碳纤维7份、改性蒙脱土12份、填料16份、改性钛酸钾晶须10份、相容剂7份和抗氧化剂1份;所述的碳纳米管母粒由重量比为13:1的聚丙烯基体和多壁碳纳米管混熔而成,多壁碳纳米管经过十二烷基苯磺酸钠、正硅酸乙酯和KH550改性处理,所述的改性蒙脱土由市售蒙脱土与KH550、月桂醇硫酸钠、氯化钠按照重量比100:3:2:7混合而成,所述的填料由重量比3:2的铜粉和炭黑组成,所述的改性钛酸钾晶须由重量比3:100的钛酸酯偶联剂和市售钛酸钾晶须混合而成。

上述增强抗静电型聚丙烯复合材料的制备方法,首先按照上述比例称取原料并对原料进行改性处理,然后制备碳纳米管母粒,最后,将碳纳米管母粒与聚丙烯基体与其他原料按比例进行熔融混合制得产品,其特征在于:所述对原料进行处理是对市售蒙脱土进行改性处理:1)、用相对于蒙脱土重量的25%的去离子水溶解蒙脱土,然后用-20至-10℃的冷源将其快速冷冻,接着用70℃的热源将其解冻,冷冻、解冻交替反复进行三次;2)、将氯化钠溶解在去离子水中,氯化钠与去离子水的比为1g:13ml,再将上述冷源、热源交替处理过的蒙脱土加入氯化钠溶液中,超声35min,然后抽滤、烘干;3)、将KH550和月桂醇硫酸钠加到无水乙醇中60℃条件下搅拌,KH550和月桂醇硫酸钠总重量与无水乙醇体积的比为1g:17ml,搅拌均匀后,加入2)中的蒙脱土,60℃条件下搅拌2.5h,最后烘干,得到改性蒙脱土。

所述碳纳米管母粒制备,首先对多壁碳纳米管进行改性,其步骤为:(1)称取的多壁碳纳米管放入烧杯中,然后加入100ml体积比为2:1的浓硫酸和浓硝酸混合酸浸泡24h,浸泡结束后用去离子水洗涤过滤,再连续洗涤至中性,烘干备用;(2)称取十二烷基苯磺酸钠溶于无水乙醇,配制成0.5%溶液,超声30min,然后加入步骤(2)中多壁碳纳米管混合,超声1h,过滤、洗涤,然后再加入体积比为2:1:5的正硅酸乙酯、去离子水和无水乙醇配制的混合液,超声处理1h,然后搅拌12h,过滤、洗涤,然后再加入KH550与无水乙醇按照1g:300ml配制的改性液,80℃下磁力搅拌5.5h,最后离心分离去除上层清液,干燥,得到改性多壁碳纳米管;(3)将接枝改性过的多壁碳纳米管与聚丙烯基体按上述比例加入造粒机中造粒,造粒机机筒温度:一区165℃、二区172℃、三区177℃、四区183℃,模具温度为190℃。

然后,按上述比例,首先将聚丙烯基体、碳纳米管母粒、碳纤维、改性蒙脱土、填料、改性钛酸钾晶须、相容剂和抗氧化剂,加入混料机中,混合0.5h,然后将混合均匀的混合料加入双螺杆挤出机,螺杆转速为45r/min,挤出机机筒内温度设置为:一区157℃、二区167℃、三区177℃、四区183℃,混合料经挤出机挤出,制得阻燃增强型聚丙烯复合材料。

以上为本实施例的基本实施方式,可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定:

如,所述的改性蒙脱土改性过程中,还加入相对蒙脱土重量4%的氯化钾;

如,所述的填料中还加入4份银粉;

再如,所述的碳纤维长度为3mm,对表面进行电镀处理:首先将短切碳纤维在丙酮中70℃恒温水浴条件下浸泡24h,然后室温条件下在浓度为65%的浓硝酸中浸泡40min,用去离子水洗去表面残液,然后在500℃烘箱中空气氧化处理1h;然后取浓度30g/L的硫酸镍,浓度30g/L的次亚磷酸钠,浓度30g/L的氯化铵,浓度30g/L的柠檬酸钠,浓度30g/L的硫酸镁配制成电镀液,调节镀液PH为8.0,镀液温度30℃,电镀时间15min;最后用去离子水冲洗将电镀好的镀镍短切碳纤维表面的残液冲洗干净,并干燥;

最后,所述的混料过程中,在混料机中还加入2份羟基硅油。

实施例3

一种增强抗静电型聚丙烯复合材料,由聚丙烯基体、碳纳米管母粒、碳纤维、改性蒙脱土、填料、改性钛酸钾晶须、相容剂和抗氧化剂制成,按重量比,聚丙烯基体65份、碳纳米管母粒25份、短切碳纤维8份、改性蒙脱土15份、填料18份、改性钛酸钾晶须12份、相容剂10份和抗氧化剂2份;所述的碳纳米管母粒由重量比为15:1的聚丙烯基体和多壁碳纳米管混熔而成,多壁碳纳米管经过十二烷基苯磺酸钠、正硅酸乙酯和KH550改性处理,所述的改性蒙脱土由市售蒙脱土与KH550、月桂醇硫酸钠、氯化钠按照重量比100:3:2:8混合而成,所述的填料由重量比3:2的铜粉和炭黑组成,所述的改性钛酸钾晶须由重量比3:100的钛酸酯偶联剂和市售钛酸钾晶须混合而成。

上述增强抗静电型聚丙烯复合材料的制备方法,首先按照上述比例称取原料并对原料进行改性处理,然后制备碳纳米管母粒,最后,将碳纳米管母粒与聚丙烯基体与其他原料按比例进行熔融混合制得产品,其特征在于:所述对原料进行处理是对市售蒙脱土进行改性处理:1)、用相对于蒙脱土重量的30%的去离子水溶解蒙脱土,然后用-20至-10℃的冷源将其快速冷冻,接着用85℃的热源将其解冻,冷冻、解冻交替反复进行三次;2)、将氯化钠溶解在去离子水中,氯化钠与去离子水的比为1g:15ml,再将上述冷源、热源交替处理过的蒙脱土加入氯化钠溶液中,超声40min,然后抽滤、烘干;3)、将KH550和月桂醇硫酸钠加到无水乙醇中50-70℃条件下搅拌,KH550和月桂醇硫酸钠总重量与无水乙醇体积的比为1g:20ml,搅拌均匀后,加入2)中的蒙脱土,70℃条件下搅拌2.5h,最后烘干,得到改性蒙脱土。

所述碳纳米管母粒制备,首先对多壁碳纳米管进行改性,其步骤为:(1)称取的多壁碳纳米管放入烧杯中,然后加入100ml体积比为2:1的浓硫酸和浓硝酸混合酸浸泡24h,浸泡结束后用去离子水洗涤过滤,再连续洗涤至中性,烘干备用;(2)称取十二烷基苯磺酸钠溶于无水乙醇,配制成0.5%溶液,超声30min,然后加入步骤(2)中多壁碳纳米管混合,超声1h,过滤、洗涤,然后再加入体积比为2:1:5的正硅酸乙酯、去离子水和无水乙醇配制的混合液,超声处理1h,然后搅拌12h,过滤、洗涤,然后再加入KH550与无水乙醇按照1g:300ml配制的改性液,80℃下磁力搅拌6h,最后离心分离去除上层清液,干燥,得到改性多壁碳纳米管;(3)将接枝改性过的多壁碳纳米管与聚丙烯基体按上述比例加入造粒机中造粒,造粒机机筒温度:一区170℃、二区175℃、三区180℃、四区185℃,模具温度为190℃。

然后,按上述比例,首先将聚丙烯基体、碳纳米管母粒、碳纤维、改性蒙脱土、填料、改性钛酸钾晶须、相容剂和抗氧化剂,加入混料机中,混合0.5h,然后将混合均匀的混合料加入双螺杆挤出机,螺杆转速为50r/min,挤出机机筒内温度设置为:一区160℃、二区170℃、三区180℃、四区185℃,混合料经挤出机挤出,制得阻燃增强型聚丙烯复合材料。

以上为本实施例的基本实施方式,可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定:

如,所述的改性蒙脱土改性过程中,还加入相对蒙脱土重量5%的氯化钾;

如,所述的填料中还加入5份银粉;

再如,所述的碳纤维长度为3mm,对表面进行电镀处理:首先将短切碳纤维在丙酮中70℃恒温水浴条件下浸泡24h,然后室温条件下在浓度为65%的浓硝酸中浸泡40min,用去离子水洗去表面残液,然后在500℃烘箱中空气氧化处理1h;然后取浓度30g/L的硫酸镍,浓度30g/L的次亚磷酸钠,浓度30g/L的氯化铵,浓度30g/L的柠檬酸钠,浓度30g/L的硫酸镁配制成电镀液,调节镀液PH为8.0,镀液温度40℃,电镀时间20min;最后用去离子水冲洗将电镀好的镀镍短切碳纤维表面的残液冲洗干净,并干燥;

最后,所述的混料过程中,在混料机中还加入3份羟基硅油。

对比试验

按照本发明实施例1-3的方法分别制备三个尺寸规格完全相同的增强抗静电型聚丙烯复合材料试样,并编记为样品1、样品2、样品3,然后采用本发明的方法另外制备与样品1、样品2、样品3尺寸规格完全相同的增强抗静电型聚丙烯复合材料试样,记为样品4,样品4与样品2的区别为碳纤维没有经过改性处理;按照本发明的方法制备样品5,且样品5中使用原料及其填料的重量比与样品2完全相同,二者的区别在于:多壁碳纳米管没有与聚丙烯基体混熔制成多壁碳纳米管母粒,而是直接和其他物料混合均匀后挤出制得最终产品;按照本发明的方法制备样品6,与样品2的区别为样品6中添加有载银空心玻璃微球。

分别对以上样品在相同条件下进行力学强度和导电性能测定,实验数据如下:

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