一种脚轮复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种脚轮复合材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。脚轮复合材料的原料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯树脂35‑45份；丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物15‑25份；相容剂2‑4份；增韧剂6‑10份；石墨粉10‑20份；表面改性碳纤维3‑5份。表面改性碳纤维的制备步骤如下：（1）将碳纤维清洗、干燥后，用盐酸溶液搅拌浸渍，抽滤，然后用去离子水清洗，干燥后得到酸改性碳纤维；（2）将酸改性碳纤维用氢氧化钾溶液搅拌浸渍，抽滤，用去离子水清洗，干燥后得到碱改性碳纤维；（3）取金属耐磨粉分散于水中形成悬浮液，再加入碱改性碳纤维，搅拌均匀后，抽滤，干燥得到表面改性碳纤维。本发明专利技术在不降低材料的机械性能的前提下，提高材料的耐磨性。

A kind of caster composite material and its preparation method

The invention discloses a caster composite material and a preparation method thereof, which relates to the technical field of macromolecule materials. The raw materials of caster composites include 35 45 parts of polycarbonate resin, 15 25 parts of acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, 2 4 parts of compatibilizer, 6 10 parts of toughening agent, 10 20 parts of graphite powder and 3 5 parts of surface modified carbon fiber. The preparation steps of surface modified carbon fibers are as follows: (1) after cleaning and drying, the carbon fibers are stirred and impregnated with hydrochloric acid solution, filtered, then cleaned with deionized water, and then dried to obtain acid modified carbon fibers; (2) acid modified carbon fibers are stirred and impregnated with potassium hydroxide solution, filtered, cleaned with deionized water, and then dried to obtain alkali modified carbon fibers; (3) metal wear resistant powder is extracted. Dispersed in water to form suspension, then added alkali modified carbon fibers, stirred evenly, drained and dried to obtain surface modified carbon fibers. The invention improves the wear resistance of the material without reducing the mechanical properties of the material.

【技术实现步骤摘要】
一种脚轮复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，更具体地说，它涉及一种脚轮复合材料及其制备方法。
技术介绍
导电脚轮其实就是在脚轮材料里面加了导电材料，导电轮一般适用于消除工厂作业区的静电，且静音。一般导电轮的导电性能为10的6次方，且试用周期长，即使轮子坏了，还能继续导电。在公开号为CN104629312A的中国专利技术专利中公开了一种抗老化导电PC和ABS共混合金，其组分按质量百分数配比为：PC40％～60％、ABS20％～30％、沉淀硫酸钡8％～12％、导电炭黑10％～15％、增韧剂3％～8％、耐老化剂1％～3％、相容剂0.5％～3％、抗氧剂0.1％～0.5％、润滑剂0.5％～1％。上述专利中以PC和ABS作为主料，并未添加耐磨性好的磨料，因此，将其用于制作脚轮时，其耐磨性较差，导致脚轮寿命变短。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的一在于提供一种脚轮复合材料，其具有耐磨性好、寿命长的优点。本专利技术的目的二在于提供一种脚轮复合材料的制备方法，其具有耐磨性好、寿命长的优点。为实现上述目的一，本专利技术提供了如下技术方案：一种脚轮复合材料，其原料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯树脂35-45份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15-25份；相容剂2-4份；增韧剂6-10份；石墨粉10-20份；表面改性碳纤维3-5份；所述表面改性碳纤维的制备步骤如下：(1)将碳纤维清洗、干燥后，用盐酸溶液搅拌浸渍，抽滤，然后用去离子水清洗，干燥后得到酸改性碳纤维；(2)将酸改性碳纤维用氢氧化钾溶液搅拌浸渍，抽滤，用去离子水清洗，干燥后得到碱改性碳纤维；(3)取金属耐磨粉分散于水中形成悬浮液，再加入碱改性碳纤维，搅拌均匀后，抽滤，干燥得到表面改性碳纤维。通过采用上述技术方案，盐酸浸渍可以去除活性炭中的灰分，采用盐酸和氢氧化钠对碳纤维进行改性，在碳纤维表面开孔、扩孔、创造新孔，进而形成发达的的孔隙结构，增大碳纤维的孔容。碳纤维在改性的同时，增加了其表面的酸性含氧官能团和碱性含氧官能团，从而增强碳纤维对极性或者非极性物质的吸附能力。聚碳酸酯树脂简称PC，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物简称ABS，PC/ABS复合材料结合了两种材料的优异特性，ABS材料的成型性和PC的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线(UV)等性质。金属耐磨粉进入碳纤维表面的空隙内，既可以增强碳纤维的耐磨性能，而且增加了金属耐磨粉、碳纤维与PC、ABS的相容性，在不降低材料的机械性能的前提下，提高材料的耐磨性，并延长使用寿命。相容剂为马来酸酐接枝ABS或苯乙烯/马来酸酐共聚物相容剂。增韧剂选自甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物、热塑性聚氨酯弹性体、甲基丙烯酸甲酯中的任意一种。进一步优选为，所述金属耐磨粉选自纳米二硫化钼、纳米碳化钨、纳米氧化铝中的任意一种。通过采用上述技术方案，二硫化钼使材料产生一个较硬和较耐磨擦的表面。二硫化钼有很高的亲和力，很容易填塞碳纤维的毛细孔中，并使材料表面变得更滑。纳米碳化钨除了硬度高以外，还有耐磨损、耐腐蚀、耐高温等优异特性。纳米氧化铝粒度分布均匀、纯度高、极好分散，其具有耐高温、硬度高和耐磨的优点，可以显著提高材料的耐磨性。进一步优选为，所述步骤(3)中悬浮液的固液比为5-15g/L。通过采用上述技术方案，使碳纤维的微孔内负载一定量的金属耐磨粉，避免金属耐磨粉负载量不足导致耐磨能力差，或者金属耐磨粉太多粘附在碳纤维表面，提高材料的耐磨性。进一步优选为，所述步骤(3)中碱改性碳纤维与悬浮液的固液比为50-100g/L。通过采用上述技术方案，控制固液比有利于碱改性碳纤维充分悬浮在悬浮液中，使得金属耐磨粉充分进入碳纤维的微孔内。进一步优选为，所述步骤(3)中搅拌均匀后进行超声波处理，超声波处理的功率为150-200W，处理时间15-25min。通过采用上述技术方案，在浸渍的同时采用超声波处理，一方面加快金属耐磨粉进入碳纤维微孔的速度，另一方面有利于金属耐磨粉均匀分布在碳纤维的微孔内，避免金属耐磨粉分布不均。进一步优选为，其原料还包括芳香族聚酰胺纤维，所述芳香族聚酰胺纤维的重量份数为4-8份。通过采用上述技术方案，是最软和最无刮损性的纤维，与表面改性碳纤维复配使用后，进一步增强材料的耐磨性。为实现上述目的二，本专利技术提供了如下技术方案：一种脚轮复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将聚碳酸酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、相容剂、增韧剂、石墨粉混合搅拌均匀，再加入表面改性碳纤维，熔融，分散均匀，得到混合物料；步骤二，将混合物料经熔融反应，挤出，造粒得到脚轮复合材料。通过采用上述技术方案，碳纤维在改性的同时，增加了其表面的酸性含氧官能团和碱性含氧官能团，从而增强碳纤维对极性或者非极性物质的吸附能力，金属耐磨粉进入碳纤维表面的空隙内，既可以增强碳纤维的耐磨性能，而且增加了金属耐磨粉、碳纤维与PC、ABS的相容性，在不降低材料的机械性能的前提下，提高材料的耐磨性，并延长使用寿命。进一步优选为，所述步骤一中熔融采用微波加热熔融，加热温度为220-250℃，加热时间10-20min。通过采用上述技术方案，由于纳米尺寸的金属金属耐磨粉能够有效吸收微波能量，从内至外充分加热，降低气孔率，使得材料致密度更高，从而提升材料的耐磨性。综上所述，与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的碳纤维在改性的同时，增加了其表面的酸性含氧官能团和碱性含氧官能团，从而增强碳纤维对极性或者非极性物质的吸附能力，金属耐磨粉进入碳纤维表面的空隙内，既可以增强碳纤维的耐磨性能，而且增加了金属耐磨粉、碳纤维与PC、ABS的相容性，在不降低材料的机械性能的前提下，提高材料的耐磨性，并延长使用寿命；(2)本专利技术通过控制固液比，有利于碱改性碳纤维充分悬浮在悬浮液中，使得金属耐磨粉充分进入碳纤维的微孔内，在浸渍的同时采用超声波处理，一方面加快金属耐磨粉进入碳纤维微孔的速度，另一方面有利于金属耐磨粉均匀分布在碳纤维的微孔内，避免金属耐磨粉分布不均；(3)通过采用微波加热熔融，纳米尺寸的金属金属耐磨粉能够有效吸收微波能量，从内至外充分加热，降低气孔率，使得材料致密度更高，从而提升材料的耐磨性。附图说明图1为本专利技术的制备方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术进行详细描述。实施例1：一种脚轮复合材料，其原料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯树脂35份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物25份；相容剂2份；增韧剂6份；石墨粉10份；表面改性碳纤维3份；相容剂为马来酸酐接枝ABS，增韧剂为甲基丙烯酸甲酯，金属耐磨粉为纳米二硫化钼。表面改性碳纤维的制备步骤如下：(1)碳纤维酸改性：将碳纤维清洗、干燥后，用1mol/L盐酸溶液搅拌浸渍1h，抽滤，然后用去离子水清洗，干燥后得到酸改性碳纤维；(2)酸改性碳纤维的碱改性：将酸改性碳纤维用1mol/L氢氧化钠溶液搅拌浸渍1h抽滤，用去离子水清洗，干燥后得到碱改性碳纤维；(3)碱改性碳纤维负载金属耐磨粉：取金属耐磨粉分散于水中形成悬浮液，悬浮液的固液比为5g/L，再加入碱改性碳纤维，碱改性碳纤维与悬浮液的固液比为50g/L，搅拌均匀后，抽滤，干燥得到表面改性碳纤维。一种脚轮复合材料的制备方法，且包括以下步骤：步骤一，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脚轮复合材料，其特征在于，其原料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯树脂35‑45份；丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物15‑25份；相容剂2‑4份；增韧剂6‑10份；石墨粉10‑20份；表面改性碳纤维3‑5份；所述表面改性碳纤维的制备步骤如下：（1）将碳纤维清洗、干燥后，用盐酸溶液搅拌浸渍，抽滤，然后用去离子水清洗，干燥后得到酸改性碳纤维；（2）将酸改性碳纤维用氢氧化钾溶液搅拌浸渍，抽滤，用去离子水清洗，干燥后得到碱改性碳纤维；（3）取金属耐磨粉分散于水中形成悬浮液，再加入碱改性碳纤维，搅拌均匀后，抽滤，干燥得到表面改性碳纤维。

【技术特征摘要】
1.一种脚轮复合材料，其特征在于，其原料包括如下重量份数的组分：聚碳酸酯树脂35-45份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15-25份；相容剂2-4份；增韧剂6-10份；石墨粉10-20份；表面改性碳纤维3-5份；所述表面改性碳纤维的制备步骤如下：（1）将碳纤维清洗、干燥后，用盐酸溶液搅拌浸渍，抽滤，然后用去离子水清洗，干燥后得到酸改性碳纤维；（2）将酸改性碳纤维用氢氧化钾溶液搅拌浸渍，抽滤，用去离子水清洗，干燥后得到碱改性碳纤维；（3）取金属耐磨粉分散于水中形成悬浮液，再加入碱改性碳纤维，搅拌均匀后，抽滤，干燥得到表面改性碳纤维。2.根据权利要求1所述的脚轮复合材料，其特征在于，所述金属耐磨粉选自纳米二硫化钼、纳米碳化钨、纳米氧化铝中的任意一种。3.根据权利要求1所述的脚轮复合材料，其特征在于，所述步骤（3）中悬浮液的固液比为5-15g/L。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁奕琛，
申请(专利权)人：厦门众臣元科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35