一种碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法。包括以下步骤：首先将PP树脂、碳纤维、VOC抑制剂、滑石粉、纳米二氧化硅、抗氧剂、相容剂干燥球磨，再将PP树脂、碳纤维、滑石粉、纳米二氧化硅、抗氧剂、相容剂加入至双螺杆挤出机的主喂料口，将VOC抑制剂加入侧喂料口，熔融共混，经挤出机挤出、冷却切粒，既得。本发明制备方法工艺简单、成本低廉，所制备得到的聚丙烯复合材料有效解决了低VOC和高性能兼具的问题。
【专利说明】
一种碳纤维増强聚丙烯复合材料的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯(PP)是一种重要的塑料，其原料丰富、价格低廉、工艺简便、应用广泛。然 而，聚丙烯的冲击韧性较低，收缩率较大，导致聚丙烯在使用过程中易受到拉伸、弯曲、冲击 等外力的影响而出现应力发白现象，严重时还会影响产品的性能和质量，因而在一定程度 上限制了它应用的广泛性。碳纤维是一种高比强度、高比模量、耐高温、抗腐蚀、抗蠕变性能 好、导电、导热及热膨胀系数小的优异材料，其被广泛应用于航天航空、汽车、高档体育器材 等尚端领域。
[0003] 将碳纤维应用至聚丙烯中的研究越来越多，所获得的复合材料机械强度高、耐候 性能好，但是在加工过程中聚丙烯会发生自氧化降解，产生的低分子化合物对人体健康具 有危害。现有技术中多采用化学反应、物理吸附以及熔体脱挥技术来改善原有聚丙烯材料 中V0C的散发问题并取得一定成果，但是复合材料低V0C和力学性能常不能兼备。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种力学性能优异，生 产工艺简单，成本低，且低气味的碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法。
[0005] 技术方案:为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] 本发明碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007] (1)将PP树脂、碳纤维、V0C抑制剂、滑石粉、纳米二氧化硅、抗氧剂、相容剂干燥4h， 然后放入球磨机内球磨至200目；
[0008] (2)将步骤（1)干燥后的PP树脂、碳纤维、滑石粉、纳米二氧化硅、抗氧剂、相容剂混 合均匀后，得到预混料，所述预混料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将V0C抑制剂加入侧喂 料口，熔融共混，经挤出机挤出、冷却切粒，既得。
[0009] 进一步地，所述V0C抑制剂包括凹凸棒土、海泡石和硅藻土。
[0010]进一步地，所述纳米二氧化娃的粒径为50-80nm。纳米二氧化娃起的作用是协同碳 纤维增强复合材料的弯曲强度和拉伸强度。
[0011 ]进一步地，所述PP树脂、碳纤维、V0C抑制剂、滑石粉、纳米二氧化硅、抗氧剂、相容 剂的质量比分别为1:0.2-0.4:0.02-0.03:0.08-0.15:0.03-0.05:0.01-0.02:0.03-0.06。
[0012]进一步地，所述相容剂选自马来酸酐接枝聚丙稀PP-g-MAH、乙稀-醋酸乙稀接枝马 来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐中的一种或几种。
[0013]进一步地，所述抗氧剂选自受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几 种;其中所述受阻酚类为四[β-(3,5_二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，硫代酯类为 硫代二丙酸二硬脂醇酯，亚磷酸酯类为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
[0014] 进一步地，所述步骤（2)熔融共混的加工条件为：一区温度195-230°c，二区温度 210-230°(：，三区温度220-240°(：，四区温度230-250°(：，五区温度210-230°(：，六区温度200-210 °C，熔融共混的时间为40-90min。
[0015] 有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0016] 1、本发明的聚丙烯复合材料中V0C抑制剂能够吸附有机挥发气体，解决了在使用 聚丙烯复合材料时可能对人体产生的健康问题；
[0017] 2、本发明添加了碳纤维，提升了材料的韧性和强度，具有广泛的应用价值；
[0018] 3、本发明的制备方法工艺简单、成本低廉，可用于工业化生产。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例对本发明进一步解释说明。
[0020] 实施例1
[0021] 本实施例提供了一种碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法：
[0022] 按照配方比例称取原料，干燥4h后采用球磨机球磨至200目，其中PP树脂100份，日 本东丽T300碳纤维25份，V0C抑制剂2份，滑石粉8份，纳米二氧化硅3份，三(2，4-二叔丁基苯 基)亚磷酸酯2份，马来酸酐接枝聚丙烯3份。
[0023]将聚丙烯树脂、碳纤维、滑石粉、纳米二氧化硅、抗氧剂、相容剂在高混机中混匀 lOmin，然后从双螺旋挤出机的主喂料口加入，再将V0C抑制剂从侧喂料口加入，设置挤出机 一区温度195-230°(：，二区温度210-230°(：，三区温度220-240°(：，四区温度230-250°(：，五区 温度210-230°C，六区温度200-210°C，熔融共混80min，经挤出机真空挤出造粒、冷却、干燥， 得到所述产品。
[0024] 实施例2
[0025]采用与实施例1相同的方法制备碳纤维增强聚丙烯复合材料，不同之处在于:原料 的配比不同。
[0026] PP树脂100份，日本东丽T300碳纤维35份，V0C抑制剂2份，滑石粉15份，纳米二氧化 硅5份，三(2,4_二叔丁基苯基)亚磷酸酯1份，马来酸酐接枝聚乙烯6份。
[0027] 实施例3
[0028] 采用与实施例1相同的方法制备碳纤维增强聚丙烯复合材料，不同之处在于:原料 的配比不同，熔融共混的总时间为50min。
[0029] PP树脂100份，日本东丽T300碳纤维40份，V0C抑制剂3份，滑石粉12份，纳米二氧化 硅4份，三(2,4_二叔丁基苯基)亚磷酸酯1份，马来酸酐接枝聚乙烯5份。
[0030] 将实施例1-3所制得的产品进行注塑成型制备测试样条，其中：
[0031] (1)拉伸强度:按IS0527测试，速度50mm/min;
[0032] (2)悬臂梁缺口冲击强度：IS0180测试；
[0033] (3)弯曲模量:按IS0178测试，速度为2mm/min;
[0034] (4)弯曲强度:按IS0178测试；
[0035] (5)断裂伸长率:按ISO 527-2测试；
[0036] (6)低温缺口冲击强度(_40°C，24h): IS0180测试；
[0037] (7)总有机化合物排放(TV0C)测定按照德国汽车工业联合会的标准VDA277测试进 行测定，性能测试结果见表1。
[0038] 表1由实施例1-3制得的产品注塑成型制备的测试样条的性能结果
[0039]
[0040] 以上描述是用于实施本发明的一些最佳模式和其他实施方式，只是对本发明的技 术构思起到说明示例作用，并不能以此限制本发明的保护范围，本领域技术人员在不脱离 本发明技术方案的精神和范围内，进行修改和等同替换，均应落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： (1)将PP树脂、碳纤维、VOC抑制剂、滑石粉、纳米二氧化硅、抗氧剂、相容剂干燥4h，然后 放入球磨机内球磨至200目； ⑵将步骤（1)干燥后的PP树脂、碳纤维、滑石粉、纳米二氧化硅、抗氧剂、相容剂混合均 匀后，得到预混料，所述预混料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将VOC抑制剂加入侧喂料口， 熔融共混，经挤出机挤出、冷却切粒，既得。2. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述 VOC抑制剂包括凹凸棒土、海泡石和硅藻土。3. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于:所述纳 米二氧化娃的粒径为50_80nm〇4. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于:所述PP 树脂、碳纤维、VOC抑制剂、滑石粉、纳米二氧化硅、抗氧剂、相容剂的质量比分别为1:0.2_ 0.4:0.02-0.03:0.08-0.15:0.03-0.05:0.01-0.02:0.03-0.06〇5. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于:所述相 容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH、乙烯-醋酸乙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸 酐中的一种或几种。6. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于:所述抗 氧剂选自受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种;其中所述受阻酚类为四 [β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，硫代酯类为硫代二丙酸二硬脂醇酯，亚 磷酸酯类为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。7. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于:所述步 骤(2)熔融共混的加工条件为： 一区温度195-230°(：，二区温度210-230°(：，三区温度220-240°(：，四区温度230-250°(：， 五区温度210-230°C，六区温度200-210°C，熔融共混的时间为40-90min。
【文档编号】C08K7/06GK106009287SQ201610541966
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】黄仁军, 资玉明, 朱正华
【申请人】苏州荣昌复合材料有限公司