高模量碳纤维改性聚乙烯复合材料

高模量碳纤维改性聚乙烯复合材料

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种高模量碳纤维改性聚乙烯复合材料。

背景技术

聚乙烯是一种质轻、无毒和具有优良电性能及耐化学腐蚀性能的热塑性材料，目前已广泛应用于电器、化工、机械、管材等行业。碳纤维具有高模量、高强度、低密度、高耐温、耐水、耐腐蚀等特点，是一种优异的高模量、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。碳纤维填充增强聚乙烯具有非常高的比强度，但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，与聚乙烯的浸润性差，使得共混的界面粘合力较弱，严重地影响了复合材料整体优异性能的发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异力学性能的高模量碳纤维改性聚乙烯复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高模量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80%～90%、表面改性碳纤维5%～15%、纳米滑石粉2%～5%、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物1%～3%、硅烷偶联剂0.1%～0.5%、1010抗氧剂0.1%～0.5%、168抗氧剂0.1%～0.5%、硬脂酸酯0.1%～1%。

所述表面改性碳纤维为表面经过聚丙烯腈处理过的碳纤维。

本发明的高模量碳纤维改性聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）、制备表面改性碳纤维：首先将聚丙烯腈用丙酮配制成（质量）10%～25%溶液，然后加入碳纤维浸润，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，烘干，制得表面改性碳纤维，待用；

（2）、按质量百分数配比称取纳米滑石粉和硅烷偶联剂，加入高速混合机中于85℃～130℃温度下搅拌10～60分钟，得到表面改性纳米滑石粉，然后冷却至低于40℃出料，待用；

（3）、按质量百分数配比称取聚乙烯、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物、1010抗氧剂、168抗氧剂、硬脂酸酯，加入高速混合机，同时加入步骤（2）得到的物料，使一起搅拌3～10分钟，待充分混合均匀后，出料；

（4）、将步骤（3）的混合物料和步骤（1）得到的表面改性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3～15分钟，然后挤出、冷却、造粒、干燥，即得到本发明。

本发明的有益效果是，本发明具有高强度、高模量、高耐热性能等优点，而且分散性好，耐环境应力性能强，在电器、化工、医疗、机械等行业中应用具有很好的前景和经济效益。

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。

一种高模量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82%、表面改性碳纤维10%、纳米滑石粉5%、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物1.5%、硅烷偶联剂0.3%、1010抗氧剂0.2%、168抗氧剂0.2%、硬脂酸酯0.8%。其中，所述表面改性碳纤维为表面经过聚丙烯腈处理过的碳纤维。

其制备方法为：（1）、制备表面改性碳纤维：首先将聚丙烯腈用丙酮配制成（质量）10%～25%溶液，然后加入碳纤维浸润，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，烘干，制得表面改性碳纤维，待用；（2）、按质量百分数配比称取纳米滑石粉和硅烷偶联剂，加入高速混合机中于85℃～130℃温度下搅拌10～60分钟，得到表面改性纳米滑石粉，然后冷却至低于40℃出料，待用；（3）、按质量百分数配比称取聚乙烯、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物、1010抗氧剂、168抗氧剂、硬脂酸酯，加入高速混合机，同时加入步骤（2）得到的物料，使一起搅拌3～10分钟，待充分混合均匀后，出料；（4）、将步骤（3）的混合物料和步骤（1）得到的表面改性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3～15分钟，然后挤出、冷却、造粒、干燥，即得到本发明。