一种阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，包括以下重量份数的组分：100份聚酮、10‑60份碳纤维、5‑30份磷系阻燃剂、1‑5份抗氧剂、1‑5份润滑剂，另外还公开了该组合物的制备方法；本发明专利技术通过在聚酮中添加一定量的碳纤维及磷系阻燃剂，相对于玻纤增强耐高温尼龙，具有高流动性易于产品成型、减少浮纤、成型温度更低、生产效率更高、拉伸强度和冲击强度更大，并且价格便宜，工艺科学，制作方便，使用寿命长，适用性广，有利于大批量工业化生产；可以应用在发动机盖罩、燃油罐、燃油管等对材料刚性要求高的产品上，也可应用于笔电等薄壁化的产品上。

Flame retardant type carbon fiber reinforced poly (ketone) composite material and preparation method thereof

The present invention discloses a flame retardant type carbon fiber reinforced poly ketone composite material, which comprises the following components in parts by weight: 100 copies, 60 copies of polyketide 10 carbon fiber, 5 30 phosphorus flame retardant, 1 5 copies, 5 copies of 1 antioxidant lubricant, also disclosed. Method of preparing the composition; the invention by carbon fiber and flame retardant is added in poly ketone, compared with the high temperature resistant nylon fiber reinforced with high mobility, easy molding, reduce floating fiber and molding temperature, lower production efficiency, higher tensile strength and impact strength is greater, and the price is cheap, scientific technology, convenient manufacture, long service life, wide applicability, is conducive to mass production; can be used in the engine cover, fuel tank, fuel tube high requirements for materials of rigid products, can also be used in thin notebook On wall products.

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体是涉及一种一种阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚酮（简称POK），是指由含有一氧化碳产生的单元和由一种或多种烯烃产生的单元合成的新型绿色聚合物材料，作为一种工程塑料，拥有许多优异的性能，如优异的耐化学性和耐水解稳定性、摩擦性能、阻燃性、耐燃油性，并且具有高热变形温度、高冲击强度、高气体阻隔性等，可应用于工业齿轮、座椅配件、汽车燃油系统、引擎盖、汽车外部组件、阻隔管、电气部件等。近年来，随着计算机、平板、手机、电视、汽车等众多行业向更轻薄化发展，碳纤维由于具有密度小、重量轻、刚性强等特性，在3C、汽车等行业应用日益广泛。有鉴于此，本公司开发了一种高刚性碳纤维增强聚酮复合材料，以解决聚酮刚性偏低的问题，而且兼具有质轻可薄壁化优点，从而扩展了聚酮材料的应用范围。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的不足，提供了一种阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，使其得到在弯曲模量、冲击强度和耐磨性方面俱佳的产品。本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术提供了一种阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，包括以下重量份数的组分：100份聚酮、10-60份碳纤维、5-30份磷系阻燃剂、1-5份抗氧剂、及1-5份润滑剂。本专利技术中所述的聚酮是指由含有一氧化碳产生的单元和由一种或多种烯烃产生的单元合成的聚合物材料，平均分子量范围可选1000-200000，特别是在10000-100000，既包括通过自由基聚合产生的无规聚酮，也包括线性交替聚酮。合适的烯烃单元是由C2至C12α-烯烃或其取代衍生物，或苯乙烯、或烷基取代的苯乙烯衍生物产生的，推荐的烯烃是从C2到C6的正构α-烯烃，特别推荐的是由乙烯和一种或多种C3至C6的正构α-烯烃；其中乙烯单元和C3至C6正构α-烯烃单元的摩尔比高于或等于1，特别是在2到30之间。最优选的是在环境温度为240℃，负荷为2.16Kg时，所述聚酮的熔融指数为30-90g/10min,在该范围内聚酮具有较佳的加工流动性。本专利技术中所述的碳纤维可以包括聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维或气相生长碳纤维；存在短纤维或连续长纤维状态，前者一般采用气相法制备，后者一般采用有机纤维碳化法。可选地，所述碳纤维为短切碳纤维或连续长碳纤维，直径为4-9微米，能提高复合材料的流动性、强度及刚性；在薄壁化产品上，优选短切碳纤维CFTR06UL，能使产品表面更优，而且制备过程中与其它组分更容易分散均匀；而使用连续长碳纤维在其它方面也表现出一定的优势，优选CFH2550A10，其纤维的排布与粒料的长度相同，轴向平行，在制品内可以形成一定的网络结构，力学性能及其它物理性能均优于短切碳纤维。可选地，这些纤维的表面可以是经过处理的也可以是非处理的，如表面处理剂可以为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、集束剂中的一种或一种以上；其中集束剂可以是环氧树脂、醋酸乙烯酯、丙烯酸树脂、聚氨酯、酚醛树脂中的一种或一种以上，其作用除了对碳纤维进行表面处理，另一方面还能让炭纤维丝成束状；其它表面处理剂还能改善碳纤维的表面润湿性，有效抑制纤维的毛丝和断丝现象，避免纤维之间的粘连，可以提高复合材料中碳纤维与基体的界面结合强度；其可以通过先清除表面杂质，再在纤维表面形成微孔或刻蚀沟槽，然后引进具有极性或反应性官能团形成能与聚酮起作用的中间层的方法制备得到。可选地，相对于100份聚酮，碳纤维的添加量为10-60份，当添加量少于10份时，对材料没有起到骨架增强的作用；当添加量大于60份时，碳纤维与聚酮界面增大，会使制品产生明显的裂纹，且裂纹沿着碳纤维轴向方向扩展，影响了产品外观形态。碳纤维的添加量优选为为20-40份，能得到在刚性、外观等各方面性能均俱佳的产品。可选地，所述磷系阻燃剂为无机磷系阻燃剂、有机磷系阻燃剂或复合型磷系阻燃剂中的一种或多种；其中无机磷系阻燃剂包括选自磷酸铵、磷酸氢二铵或磷酸二氢铵的磷酸盐，选自次磷酸铝或次磷酸钙的次磷酸盐等；有机类磷系阻燃剂包括可选为卤代磷酸酯、无卤磷酸酯、次磷酸酯、膦酸酯或有机磷盐等；复合型磷系阻燃剂包括选自双磷酸季戊四醇酯蜜胺盐的膨胀型阻燃剂等。可选地，所述磷系阻燃剂的添加量为5-30重量份；所述磷系阻燃剂添加量低于5重量份时，无法起到阻燃效果；高于30重量份时，则组合物的物性下降严重；磷系阻燃剂的添加量更佳的为10-20重量份，能使制得的材料成品显示出极佳的耐热稳定性、抗黄变性能，对器件腐蚀性小。可选地，所述磷系阻燃剂中磷重量含量在7-40%，能达到更优的阻燃效果；所述的磷系阻燃剂优选为阻燃剂OP1230，其无需预处理、阻燃效率高、热稳定性出色尤其在高熔融加工温度下显示出极佳的耐热稳定性、抗黄变性能。可选地，所述抗氧剂的添加量为1-5份，优选两种或两种以上的抗氧剂联合添加；抗氧剂优选能与其它组分混合均匀的有机类抗氧剂，包括受阻酚类抗氧剂，如抗氧剂1076，化学名为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯或包括亚磷酸酯类辅助型抗氧剂，如抗氧剂626，化学名为双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯；前者对光稳定，不易变色、相容性好；后者具有明显的抗黄变、高透明性、对聚合物的色泽有良好的保护作用，能提高聚合物加工过程的热稳定性。可选地，所述的润滑剂的添加量为1-5份，用于材料加工过程中改进流动性和脱模型，防止在机内或模具内粘着而产生鱼眼等缺陷，使材料成品具有很高的外观质量；润滑剂加入少于1份时，材料制备过程中流动性不好，而且外观有粗糙感；加入多于5份时，由于削弱了分子间的相互作用，从而使拉伸和弯曲强度有所下降。可选地，所述阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料中还包括静电防止剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、脱模剂及着色剂中的至少一种。本专利技术还提供了一种阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：分别称取100份聚酮、10-60份碳纤维、5-30份磷系阻燃剂、1-5份抗氧剂及1-5份润滑剂，然后将各组分利用单轴搅拌桶高速搅拌均匀；将上述混合物分别加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，再经造粒机切粒，生成的粒料在100-120℃烘箱中干燥2-4小时，然后通过注塑成型得到；所述单轴搅拌桶的转速为800-1000r/min；所述的双螺杆挤出机为科倍隆65机，螺杆的长径比为40:1，螺杆转速为300-500rpm，混合熔融温度为从第一段到第十段分别设定为：230℃、240℃、250℃、260℃、250℃、250℃、240℃、240℃、240℃、230℃；所述注塑机温度设置为：下料段240℃，第二段250℃，第三段250℃，射嘴250℃，注塑压力为70-120bar。相较于现有技术，本专利技术的阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，通过在聚酮中添加一定量的碳纤维及磷系阻燃剂，相对于玻纤增强耐高温尼龙，具有更优异的性能，表现在高流动性易于产品成型、减少浮纤、成型温度更低、生产效率更高、更高的拉伸强度、冲击强度，并且价格远低于玻纤增强耐高温尼龙材料；工艺科学，制作方便，使用寿命长，适用性广，有利于大批量工业化生产；可以应用在发动机盖罩、燃油罐、燃油管等对材料刚性要求高的产品上，也可应用于笔电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：100份聚酮、10‑60份碳纤维、5‑30份磷系阻燃剂、1‑5份抗氧剂及1‑5份润滑剂。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：100份聚酮、10-60份碳纤维、5-30份磷系阻燃剂、1-5份抗氧剂及1-5份润滑剂。2.根据权利要求1所述的阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，其特征在于：所述的聚酮在环境温度为240℃，负荷为2.16Kg时的熔融指数为30-90g/10min。3.根据权利要求1所述的阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，其特征在于：所述的碳纤维为短切碳纤维或连续长碳纤维，直径为4-9um。4.根据权利要求3所述的阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，其特征在于：所述的短切碳纤维为CFTR06UL。5.根据权利要求3所述的阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，其特征在于：所述的连续长碳纤维为CFH2550A10。6.根据权利要求1所述的阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，其特征在于：所述的碳纤维添加量为20-40份。7.根据权利要求1所述的阻燃型碳纤维增强的聚酮复合材料，其特征在于：所述的磷系阻燃剂为无机磷系阻燃剂、有机磷系阻燃剂或复合型磷系阻燃剂，其重量份数为10-20份。8.根据权利要求7所述的阻燃型碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊伟，
申请(专利权)人：五行科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32