一种聚碳酸酯-碳纤维复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种聚碳酸酯-碳纤维复合材料的制备方法，其步骤如下：(1)将咖啡渣、栗子壳干燥、粉碎，过筛得到混合粉，放入氢氧化钾溶液中，浸泡后得到混合液，抽滤得到滤饼，置于烘箱中干燥后移入管式炉，得到混合炭粉；(2)将异氰酸酯偶联剂加入去离子水中，得到偶联剂溶液，将混合炭粉加入，恒温水浴搅拌，取出、置于烘箱中烘干，得到改性炭粉；(3)将聚碳酸酯干燥，与抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、阻燃剂、改性炭粉混合均匀后得到混合料；(4)将混合料加入双螺杆挤出机熔融挤出，将碳纤维加入侧喂料口，冷却，造粒、干燥，得到聚碳酸酯-碳纤维复合材料。本发明专利技术制备出的复合材料具有较好的负离子释放性能，能净化周围空气。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种碳纤维复合材料，特别是涉及一种用于自行车配件方面的聚碳酸酯-碳纤维复合材料的制备方法。
技术介绍
：自行车的材料除已往使用的铬钼钢以外，还有铝、钛、碳纤、镁等不断出现的新材料。碳纤维车架的特征是轻、不弯曲、冲击吸收性好，但是充分发挥碳纤维的优异性能，在技术上看起来不是那么容易，各碳纤维材料厂家之间的品质差异也较大。自行车厂家考虑到成本问题，不大可能使用高等级的碳纤维来制作车架。虽然存在上述的现实问题，但是碳纤维车架还是具有其他素材所没有的优点：其可以制造8、9kg左右的轻量自行车，这种碳纤维轻量自行车，登坡时最能体现其优点，登坡顺利而爽快，而不会像一些轻的铝合金车架，登坡时感到有一种向后拉的力量。自行车用的碳纤维复合材料是将碳纤维用树脂凝固成形的一种材料，非常轻，但它是具有方向性的材料(拉伸强但容易断)，因此采用把薄料层层重叠的方法来解决缺点。目前，人们骑行的户外环境中的空气污染越来越严重，尤其是凌晨的空气比较污浊，往往需要佩戴口罩等辅助用具来降低污染的影响，现阶段还没有任何一种自行车材料可起到净化周围空气的作用。公开号为CN103958612A、公开日为2014.07.30、申请人为东丽株式会社的中国专利公开了“碳纤维增强热塑性树脂组合物、该组合物的粒料和成型品”，所述成型品为使用含有(A)热塑性树脂、(B)碳纤维和(C)钛化合物的热塑性树脂组合物进行成型而成的成型品，以(A)热塑性树脂与(B)碳纤维的总量为100重量％计，(A)热塑性树脂为10～65重量％，(B)碳纤维为35～90重量％，以(A)热塑性树脂与(B)碳纤维的总量为100重量份计，(C)钛化合物为0.1～5重量份。该专利技术提供一种机械特性、表面外观等优异、特别是弯曲弹性模量、强度、外观/设计性优异的碳纤维增强热塑性树脂组合物及其成型品，可用于制作自行车的框架、踏板、前叉、把手、制动器支架、曲轴、座柱、车轮、专用鞋等零件，然而该专利技术提供的产品同样不具备净化空气的功能。
技术实现思路
：本专利技术要解决的技术问题是提供一种聚碳酸酯-碳纤维复合材料的制备方法，制备出的复合材料具有较好的负离子释放性能，能净化周围空气。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种聚碳酸酯-碳纤维复合材料的制备方法，其步骤如下：(1)将咖啡渣、栗子壳干燥后用粉碎机粉碎，过50目筛得到混合粉，将混合粉放入质量分数为16％的氢氧化钾溶液中，浸泡20小时后得到混合液，将混合液抽滤后得到滤饼，将滤饼置于烘箱中100℃下干燥5小时后移入管式炉中，以150mL/min的流速通入氮气，以8℃/min的速度升温至250℃，恒温碳化3小时后将氮气换为流速为25mL/min的二氧化碳，继续升温至600℃，保温2小时，关闭管式炉，将二氧化钛换为氮气，冷却至室温，烘干后粉碎，过200目筛，得到混合炭粉；(2)将异氰酸酯偶联剂加入去离子水中，分散均匀后得到质量分数为1％的偶联剂溶液，将步骤(1)得到的混合炭粉加入偶联剂溶液中，90℃下恒温水浴搅拌4小时，取出后置于烘箱中110℃下烘干4小时，得到改性炭粉；(3)将聚碳酸酯用鼓风干燥机95℃下干燥3小时，与抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、阻燃剂、步骤(2)得到的改性炭粉一起加入混合机中，混合均匀后得到混合料；(4)将步骤(3)得到的混合料通过主喂料口加入双螺杆挤出机熔融挤出，同时将碳纤维用带有失重计量秤的侧喂料装置加入中段的侧喂料口，开启真空泵，控制螺杆转速为220r/min，料筒各段的温度为230-255℃，机头温度为245℃，将挤出的材料用冷水槽冷却，造粒、干燥，得到聚碳酸酯-碳纤维复合材料。优选地，本专利技术所述步骤(1)中，咖啡渣、栗子壳的重量比为2:3。优选地，本专利技术所述步骤(1)中，混合粉与氢氧化钾溶液的重量比为3:5。优选地，本专利技术所述步骤(2)中，混合碳粉与异氰酸酯偶联剂的重量比为50:1。优选地，按重量份数计，聚碳酸酯80-88份，抗氧剂0.5-1份，光稳定剂0.1-0.6份，润滑剂0.5-1份，阻燃剂6-9份，改性炭粉10-15份，碳纤维9-12份。优选地，本专利技术所述步骤(3)中，聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯。优选地，本专利技术所述步骤(3)中，抗氧剂为抗氧剂1076。优选地，本专利技术所述步骤(3)中，光稳定剂为光稳定剂944。优选地，本专利技术所述步骤(3)中，润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。优选地，本专利技术所述步骤(3)中，阻燃剂为磷系阻燃剂。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：咖啡渣是人们煮完咖啡所剩下的废渣，栗子壳则是人们食用栗子之后剩下的壳，这两种往往被人们废弃的材料含有较多的炭质，经过氢氧化钾活化和高温炭化后形成了具有负离子释放功能的炭粉，不过炭粉与聚碳酸酯基体之间的相容性较差，容易团聚，直接共混会降低复合材料的力学性能，因此本专利技术通过异氰酸酯偶联剂对其进行表面改性处理，异氰酸酯偶联剂与炭粉表面发生化学反应并形成了包覆层，而异氰酸酯基团与聚碳酸酯之间的相容性很好，这样便大大改善了炭粉与聚碳酸酯基体之间的相容性，使二者之间形成了强度较高的界面结合，从而大大提高复合材料的负离子释放性能；此外，咖啡渣、栗子壳均为环保回收材料，因此还可有效提高复合材料的环保性能，降低生产成本。具体实施方式：下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1聚碳酸酯-碳纤维复合材料的制备方法，其步骤如下：(1)将重量比为2:3的咖啡渣、栗子壳干燥后用粉碎机粉碎，过50目筛得到混合粉，将混合粉放入质量分数为16％的氢氧化钾溶液中，混合粉与氢氧化钾溶液的重量比为3:5，浸泡20小时后得到混合液，将混合液抽滤后得到滤饼，将滤饼置于烘箱中100℃下干燥5小时后移入管式炉中，以150mL/min的流速通入氮气，以8℃/min的速度升温至250℃，恒温碳化3小时后将氮气换为流速为25mL/min的二氧化碳，继续升温至600℃，保温2小时，关闭管式炉，将二氧化钛换为氮气，冷却至室温，烘干后粉碎，过200目筛，得到混合炭粉；(2)将异氰酸酯偶联剂加入去离子水中，分散均匀后得到质量分数为1％的偶联剂溶液，将步骤(1)得到的混合炭粉加入偶联剂溶液中，混合碳粉与异氰酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚碳酸酯‑碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，其步骤如下：(1)将咖啡渣、栗子壳干燥后用粉碎机粉碎，过50目筛得到混合粉，将混合粉放入质量分数为16％的氢氧化钾溶液中，浸泡20小时后得到混合液，将混合液抽滤后得到滤饼，将滤饼置于烘箱中100℃下干燥5小时后移入管式炉中，以150mL/min的流速通入氮气，以8℃/min的速度升温至250℃，恒温碳化3小时后将氮气换为流速为25mL/min的二氧化碳，继续升温至600℃，保温2小时，关闭管式炉，将二氧化钛换为氮气，冷却至室温，烘干后粉碎，过200目筛，得到混合炭粉；(2)将异氰酸酯偶联剂加入去离子水中，分散均匀后得到质量分数为1％的偶联剂溶液，将步骤(1)得到的混合炭粉加入偶联剂溶液中，90℃下恒温水浴搅拌4小时，取出后置于烘箱中110℃下烘干4小时，得到改性炭粉；(3)将聚碳酸酯用鼓风干燥机95℃下干燥3小时，与抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、阻燃剂、步骤(2)得到的改性炭粉一起加入混合机中，混合均匀后得到混合料；(4)将步骤(3)得到的混合料通过主喂料口加入双螺杆挤出机熔融挤出，同时将碳纤维用带有失重计量秤的侧喂料装置加入中段的侧喂料口，开启真空泵，控制螺杆转速为220r/min，料筒各段的温度为230‑255℃，机头温度为245℃，将挤出的材料用冷水槽冷却，造粒、干燥，得到聚碳酸酯‑碳纤维复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种聚碳酸酯-碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，其
步骤如下：
(1)将咖啡渣、栗子壳干燥后用粉碎机粉碎，过50目筛得到混
合粉，将混合粉放入质量分数为16％的氢氧化钾溶液中，浸泡20小
时后得到混合液，将混合液抽滤后得到滤饼，将滤饼置于烘箱中100℃
下干燥5小时后移入管式炉中，以150mL/min的流速通入氮气，以8℃
/min的速度升温至250℃，恒温碳化3小时后将氮气换为流速为
25mL/min的二氧化碳，继续升温至600℃，保温2小时，关闭管式炉，
将二氧化钛换为氮气，冷却至室温，烘干后粉碎，过200目筛，得到
混合炭粉；
(2)将异氰酸酯偶联剂加入去离子水中，分散均匀后得到质量
分数为1％的偶联剂溶液，将步骤(1)得到的混合炭粉加入偶联剂溶
液中，90℃下恒温水浴搅拌4小时，取出后置于烘箱中110℃下烘干
4小时，得到改性炭粉；
(3)将聚碳酸酯用鼓风干燥机95℃下干燥3小时，与抗氧剂、
光稳定剂、润滑剂、阻燃剂、步骤(2)得到的改性炭粉一起加入混
合机中，混合均匀后得到混合料；
(4)将步骤(3)得到的混合料通过主喂料口加入双螺杆挤出机
熔融挤出，同时将碳纤维用带有失重计量秤的侧喂料装置加入中段的
侧喂料口，开启真空泵，控制螺杆转速为220r/min，料筒各段的温
度为230-255℃，机头温度为245℃，将挤出的材料用冷水槽冷却，
造粒、干燥，得到聚碳酸酯-碳纤维复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：严连庆，
申请(专利权)人：湖州新奥克化工有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33