高强度塑料机械臂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度塑料机械臂及其制备方法，该制备方法突破了常规高强度塑料机械臂韧性差的技术缺陷，可在提高塑料强度的基础上提高塑料的韧性，本发明专利技术制得的高强度塑料机械臂原料融合度高，组织致密，碳纤维得到顺序排布，使该材料适用于机械领域，并且，该制备方法简单，原料易得，具有较好的推广应用价值。

High strength plastic manipulator and its preparation method

The invention discloses a high strength plastic mechanical arm and its preparation method, the preparation method breaks through the technical defects of conventional high strength plastic mechanical arm poor toughness, can improve the toughness of plastic in the foundation to improve the strength of plastic, high strength plastic mechanical arm is prepared by the invention of raw material and high integration, organization dense carbon fiber obtained sequentially, so that the material is suitable for use in machinery field, and the preparation method is simple, easy to get raw material, it has good application value.

【技术实现步骤摘要】
高强度塑料机械臂及其制备方法
本专利技术涉及塑料，具体地，涉及高强度塑料机械臂及其制备方法。
技术介绍
随着机械向轻量化、节能减排、舒适美观方向发展，塑料在机械领域的用量与日俱增，其用量及其应用技术往往成了衡量一个国家机械工业水平的重要指标。但是机械用塑料要求塑料不仅具有较高的强度，还需要较高的韧性，不易脆裂，但是，往往材料的强度高，脆性就大，如何得到强度和韧性均较好的材料，这是目前机械用塑料需要克服的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高强度塑料机械臂及其制备方法，该制备方法突破了常规高强度塑料机械臂韧性差的技术缺陷，可在提高材料强度的基础上提高材料的韧性，使材料适用于机械领域，并且，该制备方法简单，原料易得。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高强度塑料机械臂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)用偶联剂对纳米碳酸钙和碳纤维进行改性，然后加入熔融的高密度聚乙烯和聚乙二醇，再加入增塑剂、抗氧剂进行混炼；(2)对步骤(1)制得的混炼物进行等离子诱导；(3)将步骤(2)处理后的混合物加入双螺杆挤出机中挤出，造粒；(4)在模具中设置碳纤维布，将步骤(3)中的粒料热压包覆碳纤维布。。本专利技术还提供一种根据前文所述的制备方法制备的高强度塑料机械臂。根据上述技术方案，本专利技术通过在模具中设置碳纤维布，显著增强了基材的强度，并应用偶联剂对纳米碳酸钙和碳纤维进行改性，加入到由高密度聚乙烯和聚乙二醇组成的熔融的基材中，提高了纳米碳酸钙和碳纤维与基材的相容性；通过等离子诱导，使高密度聚乙烯和聚乙二醇发生二次聚合，提高了混合物特别是混合物表面聚合效果，产生较多的致密组织，再结合改性的纳米碳酸钙，可均匀分布基材的间隙中，使基材更加致密。该制备方法突破了常规高强度塑料机械臂韧性差的技术缺陷，可在提高塑料强度的基础上提高塑料的韧性，使该材料适用于机械领域。并且，该制备方法简单，原料易得，具有较好的推广应用价值。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种高强度塑料机械臂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)用偶联剂对纳米碳酸钙和碳纤维进行改性，然后加入熔融的高密度聚乙烯和聚乙二醇，再加入增塑剂、抗氧剂进行混炼；(2)对步骤(1)制得的混炼物进行等离子诱导；(3)将步骤(2)处理后的混合物加入双螺杆挤出机中挤出，造粒；(4)在模具中设置碳纤维布，将步骤(3)中的粒料热压包覆碳纤维布。根据上述技术方案，本专利技术通过在模具中设置碳纤维布，显著增强了基材的强度，并应用偶联剂对纳米碳酸钙和碳纤维进行改性，加入到由高密度聚乙烯和聚乙二醇组成的熔融的基材中，提高了纳米碳酸钙和碳纤维与基材的相容性；通过等离子诱导，使高密度聚乙烯和聚乙二醇发生二次聚合，提高了混合物特别是混合物表面聚合效果，产生较多的致密组织，再结合改性的纳米碳酸钙，可均匀分布基材的间隙中，使基材更加致密。该制备方法突破了常规高强度塑料机械臂韧性差的技术缺陷，可在提高塑料强度的基础上提高塑料的韧性，使该材料适用于机械领域。并且，该制备方法简单，原料易得，具有较好的推广应用价值。在上述技术方案中，各组分的量可在较宽范围内进行调整，为了提高该材料的强度和韧性，优选地，以重量份计，纳米碳酸钙5-8份，碳纤维5-8份，偶联剂8-10份，高密度聚乙烯25-30份，聚乙二醇12-16份，增塑剂8-10份，抗氧剂3-5份。其中，本领域的常规高密度聚乙烯，如注塑级、吹塑级、薄膜级高密度聚乙烯均可实现本专利技术，本领域技术人员可灵活选择。在后文的实施例中，选择独山子石化分公司生产的DMDA-8920高密度聚乙烯树脂。当然，对于碳纤维，本领域技术人员可根据经验从本领域常规添加的碳纤维中进行选择，为了得到高强度和高韧性的塑料，优选地，碳纤维为长度为10-50mm的聚丙烯腈基碳纤维。对于碳纤维布，本领域技术人员可以有多种选择，例如厚度为0.111mm(200g)和0.167mm(300g)的碳纤维布；或者根据宽度选择宽度为100mm、150mm、200mm、300mm和500mm中的一种或多种规格的碳纤维布；或根据产品型号，选择型号为Ⅰ-200、Ⅰ-300、Ⅱ-200和Ⅱ-300中的一种或多种。在本文优选的实施方式中，选择型号为Ⅱ-200和/或Ⅱ-300的碳纤维布。同时，对于抗氧剂，本领域技术人员可在常规抗氧剂中进行选择，为了提高材料的抗氧化能力，优选地，抗氧剂为型号为RD4010抗氧剂和/或羧甲基纤维素钠。在本专利技术更优选的实施方式中，选择RD4010抗氧剂。对于聚乙二醇的数均分子量，本领域技术人员可根据经验灵活调整，为了提高材料中基材的融合效果，同时结合本专利技术中等离子照射工艺，使材料二次聚合获得致密的材料组织，优选地，原料选择聚乙二醇的数均分子量为20000-30000。本领域的常规增塑剂均能实现本专利技术，为了提高材料的融合效果，在本文优选的实施方式中，优选地，增塑剂为邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种。结合本专利技术的原料及制备工艺，常规偶联剂均可实现本专利技术，可以选择单个种类的偶联剂，也可选择多种偶联剂配合使用，为了使改性后的纳米碳酸钙和改性后的碳纤维与基材结合的更好，并使改性后的纳米碳酸钙弥散在基材的缝隙中，以获得致密的材料，优选地，偶联剂包括：以重量份计，偶联剂包括2-3份硅烷偶联剂KH570、3-5份KT221钛酸酯偶联剂和3-4份乙烯基三甲氧基硅烷。当然，对于改性的条件，本领域技术人员可根据自身经验在较宽范围内进行灵活调整，为了使偶联剂与纳米碳酸钙和碳纤维融合的更好，优选地，改性的条件包括：于70-90℃在180-260rpm混合。在上述改性条件下，灵活调整改性时间可实现本专利技术，为了使偶联剂与纳米碳酸钙和碳纤维融合的更好，更优选地，改性时混合20-30min。对于步骤(2)中的等离子诱导的条件，本领域技术人员可在较宽范围内进行调整，为了使高密度聚乙烯和聚乙二醇发生二次聚合，以得到致密的材料组织，优选地，步骤(2)中等离子诱导的条件包括：将步骤(1)获得的混合物置入等离子体装置的下电极介质上，于电压110-130kV，电流24-26mA，间隙3-5mm的操作条件下照射。在上述等离子诱导条件下，本领域技术人员可灵活调整照射时间以实现本专利技术，为了得到致密的组织，同时，避免聚合过度使材料的脆性增强，优选地，等离子诱导的时间为照射3-5min。同时，本领域技术人员可灵活调整步骤(3)中的挤出工艺，为了提高材料的强度，优选地，挤出时双螺杆挤出机各区段的温度为160-220℃。在上述技术方案中，对于挤出时螺杆的转速，本领域技术人员可灵活调整，为了提高材料的强度，优选地，螺杆转速为18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度塑料机械臂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)用偶联剂对纳米碳酸钙和碳纤维进行改性，然后加入熔融的高密度聚乙烯和聚乙二醇，再加入增塑剂、抗氧剂进行混炼；(2)对步骤(1)制得的混炼物进行等离子诱导；(3)将步骤(2)处理后的混合物加入双螺杆挤出机中挤出，造粒；(4)在模具中设置碳纤维布，将步骤(3)中的粒料热压包覆碳纤维布。

【技术特征摘要】
1.一种高强度塑料机械臂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)用偶联剂对纳米碳酸钙和碳纤维进行改性，然后加入熔融的高密度聚乙烯和聚乙二醇，再加入增塑剂、抗氧剂进行混炼；(2)对步骤(1)制得的混炼物进行等离子诱导；(3)将步骤(2)处理后的混合物加入双螺杆挤出机中挤出，造粒；(4)在模具中设置碳纤维布，将步骤(3)中的粒料热压包覆碳纤维布。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，以重量份计，纳米碳酸钙5-8份，碳纤维10-20份，偶联剂8-10份，高密度聚乙烯25-30份，聚乙二醇12-16份，增塑剂8-10份，抗氧剂3-5份。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，改性的条件包括：于70-90℃在180-260rpm混合20-30min。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(2)中等离子诱导的条件包括：将步骤(1)获得的混合物置入等离子体装置的下电极介质上，于电压110-130kV，电流24-26mA，间隙3-5mm的操作条件下照射3-5min。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，挤出时双螺杆挤出机各区段的温度为160...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱万水，
申请(专利权)人：安徽悦尔伟塑料机械有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34