【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料，尤其涉及一种碳纤维增强聚甲醛复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、聚甲醛(pom)，又名缩醛树脂、聚氧化亚甲基，聚缩醛，是热塑性结晶性高分子聚合物，被誉为“超钢”或者“赛钢”，其表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在-40-100℃温度范围内长期使用，它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能，很不耐酸，不耐强碱和不耐太阳光紫外线的辐射，而且拉伸强度达70mpa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的，具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。
2、专利号cn201110230206.x公开了聚甲醛复合材料及其制备方法，其通过70～80重量份聚甲醛树脂、10～15重量份增韧剂、2～2.5重量份硅油、0.3～0.4重量份抗氧剂以及8～15重量份耐磨剂。具有上述组分的聚甲醛复合材料，具有优异的耐磨、耐低温及无噪声等优点，分子中加入聚四氟乙烯作为耐磨剂，产品的耐磨性变得更好，热塑性聚氨酯作为增韧剂，在保证材料耐磨性能、机械强度的同时，可以有效提高材料的低温韧性，但是该专利技术存在以下问题：其一，制备效率低下，其次，材料耐磨的同时无法实现轻质，适配范围小。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足之处，针对聚甲醛结晶度高、冲击强度低等劣势，对碳纤维表面接枝处理引入极性分子链段，提高与pom(聚甲醛)分子链的相互作用，降
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种碳纤维增强聚甲醛复合材料，包括聚甲醛、碳纤维、润滑剂和抗氧剂，所述润滑剂包括聚氧化乙烯，所述抗氧剂包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯，所述聚甲醛质量含量为80％-95％，所述碳纤维质量含量为5％-20％，所述润滑剂占材料总质量的1％，所述抗氧剂占材料总质量的1％。
4、一种碳纤维增强聚甲醛复合材料制备方法，包括
5、步骤s1：备料，备齐需要使用的聚甲醛、碳纤维、润滑剂和抗氧剂；
6、步骤s2：熔融共混，制取均匀聚合物共熔体；
7、步骤s3：紫外光辐照处理，对碳纤维进行表面处理；
8、步骤s4：化学接枝，在纤维表面接枝极性单体；
9、步骤s5：混合，对助剂进行混合均匀处理；
10、步骤s6：熔融剪切、混炼、挤出造粒，得到碳纤维增强聚甲醛复合材料。
11、作为一种优选，所述步骤s2中将步骤s1中的聚合物祖组分在他们的黏流温度以上用混炼设备制取均匀聚合物的共熔体，然后再冷却、造粒。
12、作为一种优选，所述步骤s3中将10g碳纤维置于紫外光辐照设备辐照2-12小时，处理完成取出2g紫外光辐照处理过的碳纤维置于50-100ml甲苯中，超声分散30min后加入10-20g硅烷偶联剂，随后体系升温至90度反应2-6小时，冷却出料，用冷甲苯多次润洗纤维以除去纤维表面未接枝的偶联剂，随后将纤维真空干燥24小时，得到硅烷偶联剂接枝碳纤维。
13、作为一种优选，所述硅烷偶联剂接枝碳纤维取出2g，将2g硅烷偶联剂接枝碳纤维置于50-100ml四氢呋喃溶液中，超声分散30min后加入0.01-0.02g二甲氨基吡啶，并常温反应24-48小时，随后用乙醇多次润洗纤维并真空干燥24小时，得到链转移剂接枝碳纤维。
14、作为一种优选，所述步骤s4中将1g链转移剂接枝碳纤维、10-20mg引发剂、10-20mln,n-二甲基甲酰胺(dmf)溶剂一次倒入烧瓶并哨声处理30min，随后向烧瓶种加入5-10g氟化丙烯酸酯单体，反应装置抽真空并在冰浴条件下反应10-30min，随后转移至油浴锅中在90度条件下反应24小时，产物用dmf多次清洗并过滤，真空干燥24小时得到树枝状氟化丙烯酸酯接枝碳纤维。
15、作为一种优选，所述步骤s5中将接枝碳纤维短切至50-200mm，随后与聚甲醛、润滑剂、抗氧剂在双螺杆挤出机中反应共混并挤出造粒，所述双螺杆挤出机各区间温度为140℃--190℃，螺杆转速为20-200rpm。
16、作为一种优选，所述步骤s6中将复合材料进行注塑成型，并对注塑样条进行抗弯性能、耐磨性能、结晶性、热稳定性和导电性进行测试。
17、作为又一种优选，所述含有硅烷偶联剂和链转移剂的碳纤维引发氟化丙烯酸酯单体聚合反应，得到树枝状结构含极性高分子链段的碳纤维，然后进行短切。
18、本专利技术的有益效果：
19、(1)本专利技术中通过设置步骤s2用混炼设备制取均匀聚合物共熔体，形成一部分接枝或嵌段共聚物，促进组分间的相容，从而提高生产效率。
20、(2)本专利技术中通过对碳纤维表面接枝处理引入极性分子链段，提高与pom分子链的相互作用，降低pom分子链排列规整度，降低材料结晶度并提高冲击强度，使得聚甲醛复合材料具有更好的耐疲劳性、抗弯强度、更好的耐磨性和尺寸稳定性，碳纤维的引入使复合材料具有优异的导电性和抗静电性能。
21、(3)本专利技术中通过将碳纤维经紫外光辐照处理，随后在碳纤维表面接枝硅烷偶联剂和链转移剂以提供反应活性位点，而且紫外光辐照处理可以提高纤维表面粗糙度，使得组分间相容更加牢固便捷，提高反应效率，降低pom分子链规整度和结晶性，从而提高聚甲醛复合材料强度和耐磨性。
22、综上所述，该材料具有优异的耐疲劳性、抗弯强度、更好的耐磨性和尺寸稳定性，而且加入了碳纤维使得整个材料具有优异的导电性和抗静电性能，制备方法效率高，材料轻质的优点，尤其适用于高分子材料
【技术保护点】
1.一种碳纤维增强聚甲醛复合材料，其特征在于：包括聚甲醛、碳纤维、润滑剂和抗氧剂，所述润滑剂包括聚氧化乙烯，所述抗氧剂包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯，所述聚甲醛质量含量为80％-95％，所述碳纤维质量含量为5％-20％，所述润滑剂占材料总质量的1％，所述抗氧剂占材料总质量的1％。
2.一种采用权利要求1中的碳纤维增强聚甲醛复合材料的制备方法，其特征在于，包括
3.根据权利要求2所述的一种碳纤维增强聚甲醛复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤S2中将步骤S1中的聚合物祖组分在他们的黏流温度以上用混炼设备制取均匀聚合物的共熔体，然后再冷却、造粒。
4.根据权利要求2所述的一种碳纤维增强聚甲醛复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤S3中将10g碳纤维置于紫外光辐照设备辐照2-12小时，处理完成取出2g紫外光辐照处理过的碳纤维置于50-100ml甲苯中，超声分散30min后加入10-20g硅烷偶联剂，随后体系升温至90度反应2-6小时，冷却出料，用冷甲苯多次润洗纤维以除去纤维表面未接枝的偶联剂，随后将纤维真空干燥24小
5.根据权利要求4所述的一种碳纤维增强聚甲醛复合材料制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂接枝碳纤维取出2g，将2g硅烷偶联剂接枝碳纤维置于50-100ml四氢呋喃溶液中，超声分散30min后加入0.01-0.02g二甲氨基吡啶，并常温反应24-48小时，随后用乙醇多次润洗纤维并真空干燥24小时，得到链转移剂接枝碳纤维。
6.根据权利要求2所述的一种碳纤维增强聚甲醛复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤S4中将1g链转移剂接枝碳纤维、10-20mg引发剂、10-20ml N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂一次倒入烧瓶并哨声处理30min，随后向烧瓶种加入5-10g氟化丙烯酸酯单体，反应装置抽真空并在冰浴条件下反应10-30min，随后转移至油浴锅中在90度条件下反应24小时，产物用DMF多次清洗并过滤，真空干燥24小时得到树枝状氟化丙烯酸酯接枝碳纤维。
7.根据权利要求2所述的一种碳纤维增强聚甲醛复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤S5中将接枝碳纤维短切至50-200mm，随后与聚甲醛、润滑剂、抗氧剂在双螺杆挤出机中反应共混并挤出造粒，所述双螺杆挤出机各区间温度为140℃--190℃，螺杆转速为20-200rpm。
8.根据权利要求2所述的一种碳纤维增强聚甲醛复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤S6中将复合材料进行注塑成型，并对注塑样条进行抗弯性能、耐磨性能、结晶性、热稳定性和导电性进行测试。
9.根据权利要求6所述的一种碳纤维增强聚甲醛复合材料制备方法，其特征在于，所述含有硅烷偶联剂和链转移剂的碳纤维引发氟化丙烯酸酯单体聚合反应，得到树枝状结构含极性高分子链段的碳纤维，然后进行短切。
...【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强聚甲醛复合材料，其特征在于：包括聚甲醛、碳纤维、润滑剂和抗氧剂，所述润滑剂包括聚氧化乙烯，所述抗氧剂包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯，所述聚甲醛质量含量为80％-95％，所述碳纤维质量含量为5％-20％，所述润滑剂占材料总质量的1％，所述抗氧剂占材料总质量的1％。
2.一种采用权利要求1中的碳纤维增强聚甲醛复合材料的制备方法，其特征在于，包括
3.根据权利要求2所述的一种碳纤维增强聚甲醛复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤s2中将步骤s1中的聚合物祖组分在他们的黏流温度以上用混炼设备制取均匀聚合物的共熔体，然后再冷却、造粒。
4.根据权利要求2所述的一种碳纤维增强聚甲醛复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤s3中将10g碳纤维置于紫外光辐照设备辐照2-12小时，处理完成取出2g紫外光辐照处理过的碳纤维置于50-100ml甲苯中，超声分散30min后加入10-20g硅烷偶联剂，随后体系升温至90度反应2-6小时，冷却出料，用冷甲苯多次润洗纤维以除去纤维表面未接枝的偶联剂，随后将纤维真空干燥24小时，得到硅烷偶联剂接枝碳纤维。
5.根据权利要求4所述的一种碳纤维增强聚甲醛复合材料制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂接枝碳纤维取出2g，将2g硅烷偶联剂接枝碳纤维置于50-100ml四氢呋喃溶液中，超声分散30min后加入0.01-0.0...
【专利技术属性】
技术研发人员：李一龙，
申请(专利权)人：浩为智能制造湖州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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