一种高强度耐磨聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度耐磨聚丙烯复合材料及其制备方法，其中包括聚丙烯、改性碳纤维、羟基磷灰石、耐磨剂、碳酸钠、改性填料等组分，本申请加入了改性碳纤维，制备时先通过电泳沉积，在碳纤维表面沉积氧化石墨烯，制备得到预处理碳纤维，由于氧化石墨烯的存在，碳纤维表面的粗糙度大大提高，其与聚丙烯基体之间的接触面积大大增加，且氧化石墨烯表面含有大量活性基团，可与聚丙烯之间存在氢键、化学交联，进一步改善了预处理碳纤维与聚丙烯之间的界面性能，从而提高复合材料的力学性能。本申请工艺设计合理，组分配比适宜，制备得到的聚丙烯具有较高的强度和耐磨性，力学性能优异，可应用于多个领域，实用性较高。实用性较高。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐磨聚丙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚丙烯材料
，具体为一种高强度耐磨聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯，又叫PP，这是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质，也是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料，其具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，可应用于多个领域。
[0003]现如今市面上的聚丙烯材料大多具有优异的力学性能，但在实际应用时我们发现在一些对强度要求较高的环境中，聚丙烯的强度依旧无法满足我们的需求，且其耐磨性能较差，实际应用带来不便。
[0004]针对该情况，我们公开了一种高强度耐磨聚丙烯复合材料及其制备方法，以解决该问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高强度耐磨聚丙烯复合材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种高强度耐磨聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯复合材料各组分原料包括：以重量计，聚丙烯90
‑
100份、改性碳纤维10
‑
15份、羟基磷灰石5
‑
8份、抗氧剂0.5
‑
1份、增塑剂2
‑
3份、润滑剂2
‑
3份、光稳定剂3
‑
4份、耐磨剂5
‑
7份、碳酸钠10
‑
>12份、改性填料10
‑
15份。
[0008]较优化的方案，所述改性碳纤维由预处理碳纤维表面硅烷偶联剂改性处理制得；所述预处理碳纤维为表面沉积氧化石墨烯的碳纤维。
[0009]较优化的方案，所述改性填料为羧基化碳化硅和玻璃纤维，所述羧基化碳化硅和玻璃纤维的质量比为1：1。
[0010]较优化的方案，所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为对苯二胺。
[0011]较优化的方案，所述光稳定剂为羟基二苯甲酮、羟基苯并三唑中的任意一种。
[0012]较优化的方案，所述耐磨剂为六硼化钙纳米线。
[0013]较优化的方案，一种高强度耐磨聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)准备物料；
[0015](2)取碳粉、二氧化硅混合，加入乙醇溶液溶解，超声分散，真空干燥，氩气环境下真空烧结，随炉冷却，研磨粉碎，过50目筛，得到碳化硅粉末；
[0016](3)取氧化石墨烯和硝酸钙溶液，混合搅拌，加入异丙醇溶液，超声分散，得到电解液；
[0017]以碳纤维为负极，铜片为正极，置于电解液中进行电泳沉积，取出碳纤维，去离子
水超声清洗，干燥，得到预处理碳纤维；
[0018]取预处理碳纤维和无水乙醇，混合搅拌，超声分散，加入硅烷偶联剂，超声分散，65
‑
75℃水浴下反应，洗涤干燥，得到改性碳纤维；
[0019](4)取碳化硅粉末，置于N
‑
甲基吡咯烷酮溶液中，再置于冰水浴中，氮气环境下加入2
‑
溴异丁酰溴，升温至60
‑
65℃，搅拌反应，无水乙醇洗涤，真空干燥，得到物料A；
[0020]取物料A、溴化亚铜和甲基丙烯酸缩水甘油酯，密闭环境下振荡反应，反应温度为30
‑
35℃，反应后置于60
‑
65℃水浴下，静置，离心过滤，洗涤干燥，得到物料B；
[0021]取物料B、溴化亚铜、丙烯酸甲酯和五甲基二乙烯三胺，密闭环境下振荡反应，反应温度为30
‑
35℃，静置，离心过滤，洗涤干燥，再置于氢氧化钠溶液中浸泡20
‑
22h，得到羧基化碳化硅；
[0022](5)取聚丙烯、改性碳纤维和羟基磷灰石，去离子水溶解，混合搅拌，再加入羧基化碳化硅、玻璃纤维和碳酸钠溶液，搅拌反应，加入抗氧剂、增塑剂、光稳定剂、润滑剂和耐磨剂，混合均匀后干燥，再置于双螺杆挤出机中，熔融混炼，挤出成型，得到成品。
[0023]较优化的方案，包括以下步骤：
[0024](1)准备物料；
[0025](2)取碳粉、二氧化硅混合，加入乙醇溶液溶解，超声分散1
‑
2h，70
‑
80℃下真空干燥，氩气环境下真空烧结，随炉冷却，研磨粉碎，过50目筛，得到碳化硅粉末；
[0026](3)取氧化石墨烯和硝酸钙溶液，混合搅拌10
‑
20min，加入异丙醇溶液，超声分散1
‑
2h，得到电解液；
[0027]以碳纤维为负极，铜片为正极，置于电解液中进行电泳沉积，沉积电压为120
‑
160V，沉积时间为1
‑
2min，取出碳纤维，去离子水超声清洗5
‑
10min，干燥20
‑
24h，得到预处理碳纤维；
[0028]取预处理碳纤维和无水乙醇，混合搅拌10
‑
20min，超声分散30
‑
40min，加入硅烷偶联剂，超声分散20
‑
30min，65
‑
75℃水浴下反应5
‑
6h，洗涤干燥，得到改性碳纤维；
[0029](4)取碳化硅粉末，置于N
‑
甲基吡咯烷酮溶液中，再置于冰水浴中，氮气环境下加入2
‑
溴异丁酰溴，升温至60
‑
65℃，搅拌反应18
‑
20h，无水乙醇洗涤，真空干燥，得到物料A；
[0030]取物料A、溴化亚铜和甲基丙烯酸缩水甘油酯，密闭环境下振荡反应1
‑
1.2h，反应温度为30
‑
35℃，反应后置于60
‑
65℃水浴下，静置20
‑
24h，离心过滤，洗涤干燥，得到物料B；
[0031]取物料B、溴化亚铜、丙烯酸甲酯和五甲基二乙烯三胺，密闭环境下振荡反应1
‑
1.5h，反应温度为30
‑
35℃，静置20
‑
24h，离心过滤，洗涤干燥，再置于氢氧化钠溶液中浸泡20
‑
22h，得到羧基化碳化硅；
[0032](5)取聚丙烯、改性碳纤维和羟基磷灰石，去离子水溶解，混合搅拌10
‑
20min，再加入羧基化碳化硅、玻璃纤维和碳酸钠溶液，搅拌反应20
‑
30min，加入抗氧剂、增塑剂、光稳定剂、润滑剂和耐磨剂，混合均匀后干燥，再置于双螺杆挤出机中，熔融混炼，挤出成型，得到成品。
[0033]较优化的方案，步骤(3)中，硅烷偶联剂为KH550。
[0034]较优化的方案，步骤(2)中，烧结温度为1400
‑
1500℃，烧结时间为2.5
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐磨聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯复合材料各组分原料包括：以重量计，聚丙烯90
‑
100份、改性碳纤维10
‑
15份、羟基磷灰石5
‑
8份、抗氧剂0.5
‑
1份、增塑剂2
‑
3份、润滑剂2
‑
3份、光稳定剂3
‑
4份、耐磨剂5
‑
7份、碳酸钠10
‑
12份、改性填料10
‑
15份。2.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨聚丙烯复合材料，其特征在于：所述改性碳纤维由预处理碳纤维表面硅烷偶联剂改性处理制得；所述预处理碳纤维为表面沉积氧化石墨烯的碳纤维。3.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨聚丙烯复合材料，其特征在于：所述改性填料为羧基化碳化硅和玻璃纤维，所述羧基化碳化硅和玻璃纤维的质量比为1：1。4.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸钙；所述抗氧剂为对苯二胺。5.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨聚丙烯复合材料，其特征在于：所述光稳定剂为羟基二苯甲酮、羟基苯并三唑中的任意一种。6.根据权利要求1所述的一种高强度耐磨聚丙烯复合材料，其特征在于：所述耐磨剂为六硼化钙纳米线。7.一种高强度耐磨聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)准备物料；(2)取碳粉、二氧化硅混合，加入乙醇溶液溶解，超声分散，真空干燥，氩气环境下真空烧结，随炉冷却，研磨粉碎，过50目筛，得到碳化硅粉末；(3)取氧化石墨烯和硝酸钙溶液，混合搅拌，加入异丙醇溶液，超声分散，得到电解液；以碳纤维为负极，铜片为正极，置于电解液中进行电泳沉积，取出碳纤维，去离子水超声清洗，干燥，得到预处理碳纤维；取预处理碳纤维和无水乙醇，混合搅拌，超声分散，加入硅烷偶联剂，超声分散，65
‑
75℃水浴下反应，洗涤干燥，得到改性碳纤维；(4)取碳化硅粉末，置于N
‑
甲基吡咯烷酮溶液中，再置于冰水浴中，氮气环境下加入2
‑
溴异丁酰溴，升温至60
‑
65℃，搅拌反应，无水乙醇洗涤，真空干燥，得到物料A；取物料A、溴化亚铜和甲基丙烯酸缩水甘油酯，密闭环境下振荡反应，反应温度为30
‑
35℃，反应后置于60
‑
65℃水浴下，静置，离心过滤，洗涤干燥，得到物料B；取物料B、溴化亚铜、丙烯酸甲酯和五甲基二乙烯三胺，密闭环境下振荡反应，反应温度为30
‑
35℃，静置，离心过滤，洗涤干燥，再置于氢氧化钠溶液中浸泡20
‑
22h，得到羧基化碳化硅；(5)取聚丙烯、改性碳纤维和羟基磷灰石，去离子水溶解，混合搅拌，再加入羧基化碳化硅、玻璃纤维和碳酸钠溶液，搅拌反应，加入抗氧剂、增塑剂、光稳定剂、润滑剂和耐磨剂，混合均匀后干燥，再置于双螺杆挤出机中，熔融混炼，挤...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿洪星，
申请(专利权)人：卿洪星，
类型：发明
国别省市：