一种聚乙烯碳纤维增强母粒

一种聚乙烯碳纤维增强母粒

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种聚乙烯碳纤维增强母粒。

背景技术

聚乙烯是一种质轻无毒，具有优良的电绝缘性能和耐化学腐蚀性能的热塑性材料，其价格低廉，成型加工容易，广泛应用于电器、化工、食品、机械等行业。碳纤维具有高强度、低密度、高耐温、耐水、耐腐蚀等特点，是一种优异的高强度增强材料，已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。因此，碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表，为世人所瞩目。碳纤维增强聚乙烯具有非常高的比强度，但是由于碳纤维表面平滑、活性官能团少、表面能低，呈现表面化学惰性，与树脂基体浸润性差，使得复合材料界面粘合力较弱，严重地影响了复合材料整体优异性能的发挥，并且聚乙烯的化学惰性也使碳纤维与基体树脂的粘合性差，从而影响应力的传递。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相容性好和使用方便的聚乙烯碳纤维增强母粒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚乙烯碳纤维增强母粒，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯树脂20%～40%、碳纤维60%～80%、偶联剂0.5%～3%、润滑剂1%～3%、抗氧剂0.1%～1%。

所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维，其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维；其中，所述的聚丙烯腈溶液为液态聚丙烯腈低聚物或液态聚丙烯腈低聚物与溶剂配制而成的溶液，所述液态聚丙烯腈低聚物的质量百分比为10%～100%，所述溶剂为水、乙醇、丙酮中的一种。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种。

所述的润滑分散剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、EVA蜡、OP蜡中的一种。

所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。

上述的一种聚乙烯碳纤维增强母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）碳纤维表面处理：首先制备聚丙烯腈溶液，然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维，待用；

（2）按重量配比称取聚乙烯树脂、偶联剂、润滑剂和抗氧剂，加入高速混合器中混合均匀；

（3）将上述混合均匀的物料和表面改性的碳纤维分别加入双螺杆挤出机的主料口和侧料口，经熔融混炼5～30分钟，然后挤出、冷却、造粒、干燥、包装，即得本发明的一种聚乙烯碳纤维增强母粒。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明制得的一种聚乙烯碳纤维增强母粒应用于生产聚乙烯材料，具有材料强度高、韧性好、耐腐蚀性强和生产工艺简单、使用方便等特点。本发明的碳纤维经过聚丙烯腈表面处理，极大的改善碳纤维与树脂基体的粘结力，起到了非常好的碳纤维增强作用。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种聚乙烯碳纤维增强母粒，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯树脂30%、碳纤维65%、硅烷偶联剂2%、聚乙烯蜡2%、受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物1%。所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维，其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维；其中，所述的聚丙烯腈溶液为液态聚丙烯腈低聚物，所述液态聚丙烯腈低聚物的质量百分比为10%～100%。

制备方法：（1）碳纤维表面处理：首先制备聚丙烯腈溶液，然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维，待用；（2）按重量配比称取聚乙烯树脂、硅烷偶联剂、聚乙烯蜡和受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，加入高速混合器中混合均匀；（3）将上述混合均匀的物料和表面改性的碳纤维分别加入双螺杆挤出机的主料口和侧料口，经熔融混炼5～30分钟，然后挤出、冷却、造粒、干燥、包装，即得本发明的一种聚乙烯碳纤维增强母粒。

实施例2：

一种聚乙烯碳纤维增强母粒，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯树脂20%、碳纤维75%、钛酸酯偶联剂2%、聚丙烯蜡2.5%、受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.5%。所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维，其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维；其中，所述的聚丙烯腈溶液为液态聚丙烯腈低聚物与溶剂配制而成的溶液，所述液态聚丙烯腈低聚物的质量百分比为10%～100%，所述溶剂为乙醇。

制备方法：（1）碳纤维表面处理：首先制备聚丙烯腈溶液，然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维，待用；（2）按重量配比称取聚乙烯树脂、钛酸酯偶联剂、聚丙烯蜡和受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，加入高速混合器中混合均匀；（3）将上述混合均匀的物料和表面改性的碳纤维分别加入双螺杆挤出机的主料口和侧料口，经熔融混炼5～30分钟，然后挤出、冷却、造粒、干燥、包装，即得本发明的一种聚乙烯碳纤维增强母粒。