本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種氧化石墨烯和碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，包括以下步驟：(1)按照配比，稱取碳纖維表面處理劑氧化石墨烯0-1份配成0.2mg/ml的溶液，稱取5-30份的碳纖維，分散到氧化石墨烯溶液中，對(duì)碳纖維進(jìn)行表面處理；(2)再按配比稱取60-90份聚丙烯樹脂，步驟(1)中的氧化石墨烯處理的5-30份碳纖維，0.1-0.5份抗氧化劑，0.1-1份穩(wěn)定劑，3-15份相容劑，0-15份增韌劑，0.1-0.5份潤(rùn)滑劑，0-1份填料氧化石墨烯，于高溫混煉機(jī)中，混合均勻；(3)?步驟(2)混合均勻的原料經(jīng)擠出、注塑制得氧化石墨烯和碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)復(fù)合材料具有制備方法簡(jiǎn)單、力學(xué)性能優(yōu)異、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于碳纖維復(fù)合材料
，具體設(shè)及一種氧化石墨締和碳纖維增強(qiáng)聚 丙締復(fù)合材料，本專利技術(shù)還設(shè)及該復(fù)合材料的制備方法。
技術(shù)介紹
碳纖維復(fù)合材料具有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、高模量等優(yōu)異的性能，是其他玻璃纖維增強(qiáng)復(fù) 合材料所無法比擬的，因此被廣泛的應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、軌道交通、新能源、體育用 品等局新技術(shù)廣業(yè)領(lǐng)域。 聚丙締樹脂作為一種通用塑料，由于其具有密度低，機(jī)械性能和加工性能優(yōu)異，且 價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛的應(yīng)用于汽車，家電，電器等領(lǐng)域。而純聚丙締樹脂由于其強(qiáng)度， 硬度，尺寸穩(wěn)定性和耐熱性等性能往往存在些不足，需要對(duì)其改性方能將其應(yīng)用于上述領(lǐng) 域。為了改善聚丙締的運(yùn)些性能，目前常用的方法是通過采用玻璃纖維增強(qiáng)聚丙締或采用 無機(jī)填料如碳酸巧，滑石粉等來填充改性聚丙締，如專利CN1125127所述。而玻璃纖維或無 機(jī)填料密度較大，填充改性即后得到的組合物密度也隨之大幅增加，運(yùn)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)力下降，同時(shí)，受玻璃纖維或無機(jī)填料本身性能限制，采用玻纖或無機(jī)填料增強(qiáng)改性的 即性能有限，在一些性能要求較高的場(chǎng)合應(yīng)用將受限制。 為了進(jìn)一步提高改性即復(fù)合材料的性能，并使改性材料輕量化，使其滿 足對(duì)性能要求較高領(lǐng)域的應(yīng)用，一種方法是采用碳纖維增強(qiáng)改性聚丙締，如專利 CN100368471，CN100478386所述，制備得到的復(fù)合材料不僅強(qiáng)度高，性能優(yōu)異，而且密度低。 然而，由于碳纖維和樹脂之間粘結(jié)性不好，使得復(fù)合材料的力學(xué)性能很難達(dá)到理論值。碳纖 維的表面改性，比如：電化學(xué)腐蝕，氣液相氧化和等離子體處理等可W使碳纖維表面暴露一 些官能團(tuán)進(jìn)而和樹脂基體進(jìn)行反應(yīng)。但是，對(duì)于熱塑性樹脂來說，基體內(nèi)的含氧官能團(tuán)較 少，而不能和上述方法處理的碳纖維進(jìn)行化學(xué)接枝反應(yīng)。況且用上述方法處理的碳纖維雖 然在表面得到了一些官能團(tuán)，但犧牲了纖維表面存在的石墨結(jié)構(gòu)，對(duì)纖維和復(fù)合材料的力 學(xué)性能有所影響且成本較高。專利CN103850123A公布了一種界面改性的碳纖維/聚丙締 復(fù)合材料及其制備方法。具體的是通過在碳纖維表面接枝聚麟臘，獲得了表面帶有大量氨 基的改性碳纖維，再將石墨締和氨基化的碳纖維進(jìn)行化學(xué)接枝反應(yīng)，在碳纖維表面接枝上 具有系列不同密度的石墨締，能夠有效的增加碳纖維/聚丙締復(fù)合材料的力學(xué)性能。但是， 上述方法先經(jīng)過對(duì)碳纖維表面的酸化接枝改性，再進(jìn)行接枝石墨締，步驟繁瑣，復(fù)雜，且碳 纖維用酸進(jìn)行表面氧化后會(huì)破壞纖維表面結(jié)構(gòu)，對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能不利。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種強(qiáng)度高、力學(xué)性 能優(yōu)異、成本低的氧化石墨締和碳纖維增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料及其制備方法。 本專利技術(shù)的目的可W通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種氧化石墨締和碳纖維增強(qiáng)聚 丙締復(fù)合材料，其特征在于，該組合物包含w下重量份的組分制成： 聚丙締樹脂：60-90份； 短切碳纖維：5-30份； 碳纖維表面處理劑氧化石墨締：〇-1份； 抗氧劑：〇. 1-0. 5份； 光穩(wěn)定劑：〇. 1-1份； 相容劑：3-15份； 增初劑：〇-15份； 潤(rùn)滑劑：〇. 1-0. 5份； 填料氧化石墨締：〇-1份； 所述的聚丙締為均聚聚丙締或共聚聚丙締。 所述的碳纖維的為日本東麗有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為T700SC的碳纖維，長(zhǎng)度為3-5 mm〇 所述的抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑1098、抗氧劑168中的一種或一 種W上。 所述的光穩(wěn)定劑為雙（2, 2, 6, 6-四甲基苯贓晚劑）葵二酸醋、二（1，2, 2, 6, 6-戊 甲基-4-贓晚基）葵二酸鹽中的一種或一種W上。所述的相容劑為馬來酸酢接枝聚丙締（PP-g-MH)、丙締酸接枝聚丙締（PP-g-AA) 和乙締-丙締酸甲醋-甲基丙締酸縮水甘油醋無規(guī)=元共聚物（AX8900)中的一種或一種 社。 所述的增初劑為乙締-辛締共聚物（P0E)、S元乙丙橡膠巧PDM)、下苯橡膠（SBS) 和乙丙橡膠巧PR)中的一種或一種W上。所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸、硬脂酸巧、硬脂酸鋒、聚 乙締蠟和娃酬粉中的一種或一種W上。 所述的氧化石墨締是實(shí)驗(yàn)室利用改進(jìn)的Hummers方法制備，氧化石墨締制備的具 體過程為： a. 室溫下，將0.5重量份硝酸鋼、1重量份石墨粉和46重量份98wt%濃硫酸在冰浴條 件下混合，攬拌30min,然后再緩慢加入3重量份高儘酸鐘，攬拌30min; b. 將步驟a中的反應(yīng)體系加熱至35 °C，攬拌2~48h，得到褐色懸浮液；向懸浮液中緩 慢地加入50重量份去離子水，攬拌，升溫至98 °C繼續(xù)反應(yīng)5~10min,冷卻至室溫； C.將步驟b的反應(yīng)液邊攬拌邊倒入167重量份去離子水中，加入5重量份30wt%雙 氧水，靜置24h; d.取下層沉淀，用去離子水在8000巧m條件下離屯、洗涂S次，每次5~10min;將沉淀 用去離子水透析，直至BaClz檢測(cè)無SO42，透析后將粘稠液體加入去離子水中，超聲處理1 h，然后將溶液在4000~8000巧m的條件下離屯、5~10min,所得上層液體即為氧化石墨締水 溶液。 將得到氧化石墨締水溶液利用冷凍干燥法得到氧化石墨締粉末。厚度為0. 9~1. 5 皿，片層直徑為2~5ym。 一種氧化石墨締和碳纖維增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括W 下步驟： (1) 按上述配比，稱取表面處理劑氧化石墨締0-1份配成0.2mg/ml的溶液，稱取5-30 份的碳纖維，分散到配制好的氧化石墨締溶液中，W200巧m的轉(zhuǎn)速攬拌24小時(shí)，放到烘箱 中蒸干掉水分后，待用； (2) 按上述配比，稱取60-90份聚丙締樹脂，步驟（1)中的氧化石墨締處理的5-30份 碳纖維，0. 1-0. 5份抗氧化劑，0. 1-1份穩(wěn)定劑，3-15份相容劑，0-15份增初劑，0. 1-0. 5份潤(rùn) 滑劑，0-1份填料氧化石墨締，于高溫混煉機(jī)中，混合均勻； (3) 將步驟（2)混合均勻的原料加入到雙螺桿擠出機(jī)中烙融共混，擠出，注塑制得氧 化石墨締和碳纖維增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料。 所述的步驟（3)的雙螺桿擠出機(jī)為同向或異向雙螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)溫度為 165-185 °C，進(jìn)料速度為1-10巧m，螺桿轉(zhuǎn)速為5-50巧m。 本專利技術(shù)的目的之一是提供一種氧化石墨締和碳纖維增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料，該復(fù)合 材料避免了碳纖維表面刻蝕的處理，減小了環(huán)境污染與成本；同時(shí)，還具有強(qiáng)度高、力學(xué)性 能優(yōu)異、成本低等優(yōu)點(diǎn)；另外，該復(fù)合材料使用氧化石墨締既對(duì)碳纖維表面改性又對(duì)聚丙締 樹脂基體改性，使碳纖維表面和聚丙締樹脂基體內(nèi)部都可W發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)一步提高了 復(fù)合材料的力學(xué)性能。 本專利技術(shù)的另一目的是提供一種上述氧化石墨締和碳纖維增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料的 制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單，制備的復(fù)合材料可W廣泛的應(yīng)用于航空航天、汽車、機(jī)械、電子 電器、家電等產(chǎn)品零部件。【具體實(shí)施方式】 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。 W下實(shí)施例中，拉伸性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為ISO527-2:2012,彎曲性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為ISO 178:2010,沖擊強(qiáng)度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為ISO180:2000。 實(shí)施例1 氧化石墨締和碳纖維增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料當(dāng)前第1頁(yè)1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氧化石墨烯和碳纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，包含以下重量份的組分制成：聚丙烯樹脂：60?90份；短切碳纖維：5?30份；碳纖維表面處理劑氧化石墨烯：0?1份；抗氧劑：0.1?0.5份；光穩(wěn)定劑：0.1?1份；相容劑：3?15份；增韌劑：0?15份；潤(rùn)滑劑：0.1?0.5份；填料氧化石墨烯：0?1份。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王翠翠，葛曷一，馬小龍，李陽(yáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：濟(jì)南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東;37
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