一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚乙烯是一种质轻、无毒和具有优良耐化学腐蚀性能的热塑性材料，而且价格低廉，成型加工容易，目前已被广泛应用于电器、化工、食品、机械等领域。纳米碳纤维是一种新型亚微米增强材料，具有较高的强度和杨氏模量，较好的导电、导热及热稳定性以及极好的表面尺寸效应等，因而受到了人们极大的关注。将纳米碳纤维改性聚乙烯材料具有其独特的优点，在国防军工或民用工业将具有非常广泛应用前景。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种力学性能优异的纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料及其制备方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料，其组分按质量百分数配比为:聚乙烯50%?70%、纳米碳纤维5%?15%、增韧剂5%?10%、阻燃剂10%?15%、马来酸酐接枝聚乙烯2%?5%、季戊四醇硬脂酸酯0.1%?2%、抗氧剂 0.1% ?1%。
[0005]所述纳米碳纤维为表面经氧等离子体处理过的纳米碳纤维。
[0006]所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物Ρ0Ε、三元乙丙橡胶EPDM、丁腈橡胶NBR、热塑性聚氨酯TPU中的一种。
[0007]所述阻燃剂为磷酸三苯酯、间苯二酚双偶-磷酸二苯酯、二磷酸二苯基季戊四醇、双酚A双偶-(磷酸二苯酯)、红磷母粒中的一种或几种。
[0008]所述抗氧剂为质量比1:2的受阻酚类抗氧剂1010或1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。
[0009]本发明的一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)、纳米碳纤维表面氧等离子处理:将纳米碳纤维置入真空度为I?0.2mmHg、输入电压为220V的氧等离子体的箱内，处理2?5分钟，再在干燥空气中暴露15?30分钟，即得到表面经氧等离子处理过的纳米碳纤维，并烘干后待用；
(2)、按重量配比称取聚乙烯、增韧剂、阻燃剂、马来酸酐接枝聚乙烯、季戊四醇硬脂酸酯、抗氧剂，加入高速混合器中搅拌3?15分钟，待充分混合均匀后，出料；
(3)、将步骤(2)得到的混合物加入双螺杆挤出机的主料口，在双螺杆挤出机的侧料口加入按重量配比称取步骤(I)得到的物料，调整双螺杆挤出机的主侧料口转速以均匀纳米碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼、挤出后，经过冷却、造粒和干燥，即得到本发明。
[0010]本发明的有益效果是，本发明采用氧等离子处理纳米碳纤维，使纳米碳纤维表面发生氧化改性和含有大量的含氧活性基团，从而大大提高了纳米碳纤维的表面浸润性和粘结力，在用于改性聚乙烯时其具有显著的增强、增刚和提高耐热性能、导电性能的作用，在汽车、化工、机械等领域作为高性能结构材料具有非常广泛应用前景。
【具体实施方式】
[0011 ] 下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
[0012]一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料，其组分按质量百分数配比为:聚乙烯58%、纳米碳纤维10%、乙烯-辛烯共聚物POE 10%、双酚A双偶-(磷酸二苯酯)15%、马来酸酐接枝聚乙烯5%、季戊四醇硬脂酸酯1.5%、抗氧剂0.5%。其中，所述纳米碳纤维为表面经氧等离子体处理过的纳米碳纤维；所述抗氧剂为质量比1:2的受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。
[0013]其制备方法为:(1)、纳米碳纤维表面氧等离子处理:将纳米碳纤维置入真空度为I?0.2mmHg、输入电压为220V的氧等离子体的箱内，处理2?5分钟，再在干燥空气中暴露15?30分钟，即得到表面经氧等离子处理过的纳米碳纤维，并烘干后待用；(2)、按重量配比称取聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物POE、双酚A双偶-(磷酸二苯酯)、马来酸酐接枝聚乙烯、季戊四醇硬脂酸酯、抗氧剂，加入高速混合器中搅拌3?15分钟，待充分混合均匀后，出料；
(3)、将步骤(2)得到的混合物加入双螺杆挤出机的主料口，在双螺杆挤出机的侧料口加入按重量配比称取步骤(I)得到的物料，调整双螺杆挤出机的主侧料口转速以均匀纳米碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼、挤出后，经过冷却、造粒和干燥，即得到本发明。
【主权项】
1.一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料，其特征在于，其组分按质量百分数配比为:聚乙烯50%?70%、纳米碳纤维5%?15%、增韧剂5%?10%、阻燃剂10%?15%、马来酸酐接枝聚乙烯2%?5%、季戊四醇硬脂酸酯0.1%?2%、抗氧剂0.1%?1%。
2.根据权利要求1所述的一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料，其特征在于，所述纳米碳纤维为表面经氧等离子体处理过的纳米碳纤维。
3.根据权利要求1所述的一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物POE、三元乙丙橡胶EPDM、丁腈橡胶NBR、热塑性聚氨酯TPU中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为磷酸三苯酯、间苯二酚双偶-磷酸二苯酯、二磷酸二苯基季戊四醇、双酚A双偶-(磷酸二苯酯)、红磷母粒中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为质量比1:2的受阻酚类抗氧剂1010或1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。
6.根据权利要求1所述的一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、纳米碳纤维表面氧等离子处理:将纳米碳纤维置入真空度为I?0.2mmHg、输入电压为220V的氧等离子体的箱内，处理2?5分钟，再在干燥空气中暴露15?30分钟，即得到表面经氧等离子处理过的纳米碳纤维，并烘干后待用； (2)、按重量配比称取聚乙烯、增韧剂、阻燃剂、马来酸酐接枝聚乙烯、季戊四醇硬脂酸酯、抗氧剂，加入高速混合器中搅拌3?15分钟，待充分混合均匀后，出料； (3 )、将步骤(2 )得到的混合物加入双螺杆挤出机的主料口，在双螺杆挤出机的侧料口加入按重量配比称取步骤(I)得到的物料，调整双螺杆挤出机的主侧料口转速以均匀纳米碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼、挤出后，经过冷却、造粒和干燥，即得到本发明。
【专利摘要】本发明公开了一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料及其制备方法。本发明的一种纳米碳纤维改性聚乙烯复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯50%～70%、纳米碳纤维5%～15%、增韧剂5%～10%、阻燃剂10%～15%、马来酸酐接枝聚乙烯2%～5%、季戊四醇硬脂酸酯0.1%～2%、抗氧剂0.1%～1%，所述纳米碳纤维为表面经氧等离子体处理过的纳米碳纤维。本发明的有益效果是，本发明采用氧等离子处理纳米碳纤维，使纳米碳纤维表面发生氧化改性和含有大量的含氧活性基团，从而大大提高了纳米碳纤维的表面浸润性和粘结力，在用于改性聚乙烯时其具有显著的增强、增刚和提高耐热性能、导电性能的作用。
【IPC分类】C08K9-02, C08L23-06, C08K13-06, C08K5-103, C08L51-06, C08K7-06
【公开号】CN104744779
【申请号】CN201310742696
【发明人】不公告发明人
【申请人】青岛万力科技有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月30日