一种碳纤维增强聚丙烯复合材料及应用
【专利摘要】本发明公开了一种碳纤维增强聚丙烯复合材料及应用。包括如下重量份数的组分：PP树脂30?70份，碳纤维10?30份，聚酰亚胺树脂12?22份，滑石粉1?5份，纳米二氧化硅4?6份，抗氧剂2?5份，相容剂1?2份。本发明的聚丙烯复合材料制备的汽车部件相对于传统的汽车部件质量轻达50％，添加环氧改性PP树脂，与聚酰亚胺和碳纤维的相容性优异，降低了加工难度，所制备得到的复合材料具有优异的耐高温性、耐低温冲击性和耐磨擦力。
【专利说明】
一种碳纤维増强聚丙烯复合材料及应用
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及应用。
【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。
[0003] 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、高档体育器材等高端领域。
[0004] 由于聚酰亚胺本身结构的特性，体现出一系列优良的性质:耐热性和耐低温性、化 学稳定性和耐磨性高，在航空航天、电子工业等领域得到广泛应用。
[0005] 通过结合PP、碳纤维和聚酰亚胺的优点，可制备出高强度、轻量化、耐高低温的复 合材料。中国专利201210570684X公布了应用聚丙烯、碳纤维和聚酰亚胺制得预浸片材，其 中聚丙烯树脂浸渍于碳纤维内，然后将该预浸渍片材通过切割建材、铺叠、压制工艺制备成 防撞部件，该专利未对这种预浸片材中各组分的比例作出说明，其加工设备成本较高。
【发明内容】
[0006] 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碳纤维增强聚丙 稀复合材料。
[0007] 技术方案:为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] 本发明的碳纤维增强聚丙烯复合材料，包括如下重量份数的组分:PP树脂30-70 份，碳纤维10-30份，聚酰亚胺树脂12-22份，滑石粉1-5份，纳米二氧化硅4-6份，抗氧剂2-5 份，相容剂1-2份。
[0009] 作为优选，本发明的碳纤维增强聚丙烯复合材料，包括如下重量份数的组分:PP树 月旨40-60份，碳纤维17-25份，聚酰亚胺树脂15-20份，滑石粉1-4份，纳米二氧化硅4-6份，抗 氧剂2-3份，相容剂1-2份。
[0010] 作为优选，本发明的碳纤维增强聚丙烯复合材料，包括如下重量份数的组分:PP树 脂52份，碳纤维20份，聚酰亚胺树脂15份，滑石粉4份，纳米二氧化硅6份，抗氧剂2份，相容剂 1-2 份。
[0011]作为优选，所述PP树脂为环氧改性PP树脂，所述环氧改性PP树脂是由乙烯基环氧 环己烷和线性PP树脂在月硅酸二丁基锡的催化作用下反应制备得到的。
[0012] 作为优选，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。
[0013] 作为优选，所述碳纤维的长度为35-55nm，该碳纤维选用日本东丽Τ300碳纤维。
[0014] 作为优选，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。
[0015] 本发明进一步提出了碳纤维增强聚丙烯复合材料在汽车、航天领域的应用。特别 是应用在汽车防撞梁、水箱支架和/或刹车片上。
[0016] 有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0017] 1、本发明的聚丙烯复合材料制备的汽车部件相对于传统的汽车部件质量轻达 50% ；
[0018] 2、本发明采用环氧改性PP树脂，与聚酰亚胺和碳纤维的相容性优异，降低了加工 难度，所制备得到的复合材料具有优异的耐高温性、耐低温冲击性和耐磨擦力。
【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，该复合材料包括如下重量份数 的组分：
[0022]环氧改性PP树脂70份，日本东丽T300碳纤维10份，聚酰亚胺树脂12份，滑石粉1份， 纳米二氧化硅4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1份。
[0023]按照配方量称取上述原料，球磨干燥后，将环氧改性PP树脂、碳纤维、聚酰亚胺树 脂和马来酸酐接枝聚丙烯相容剂从双螺旋挤出机的主喂料口加入，进行熔融共混40-90min，然后在侧喂料口加入纳米二氧化娃和滑石粉，与其他原料恪融共混20-40min，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，不同之处在于该复 合材料包括如下重量份数的组分：
[0026]环氧改性PP树脂45份，日本东丽T300碳纤维20份，聚酰亚胺树脂20份，滑石粉4份， 纳米二氧化硅6份，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯3份，马来酸酐接枝聚丙烯2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，，不同之处在于该复 合材料包括如下重量份数的组分：
[0029]环氧改性PP树脂52份，日本东丽T300碳纤维20份，聚酰亚胺树脂15份，滑石粉4份， 纳米二氧化硅6份，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯2份，聚乙烯接枝马 来酸酐1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;性能测试结果见表1。
[0037] 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
[0038]
[0039]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，其特征在于:包括如下重量份数的组分： PP树脂30-70份，碳纤维10-30份，聚酰亚胺树脂12-22份，滑石粉1-5份，纳米二氧化硅 4-6份，抗氧剂2-5份，相容剂1-2份。2. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于:包括如下重量份数 的组分： PP树脂40-60份，碳纤维17-25份，聚酰亚胺树脂15-20份，滑石粉1-4份，纳米二氧化硅 4-6份，抗氧剂2-3份，相容剂1-2份。3. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于:包括如下重量份数 的组分： PP树脂52份，碳纤维20份，聚酰亚胺树脂15份，滑石粉4份，纳米二氧化硅6份，抗氧剂2 份，相容剂1份。4. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于:所述PP树脂为环氧 改性PP树脂，所述环氧改性PP树脂是由乙烯基环氧环己烷和线性PP树脂在月硅酸二丁基锡 的催化作用下反应制备得到的。5. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，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。6. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于:所述碳纤维的长度 为35_55nm〇7. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于:所述纳米二氧化硅 的粒径为10-80nm。8. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于: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、聚乙稀接枝马来酸酐中的一种 或几种。9. 一种根据权利要求1-8中任一项所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料的应用，将所述 复合材料应用在汽车、航天领域。10. 根据权利要求9所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料的应用，将所述复合材料应用在 汽车防撞梁、水箱支架、刹车片上。
【文档编号】C08L51/06GK106009333SQ201610542408
【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