本发明专利技术提供了一种改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料及其制备方法，该方法将20wt%~75wt%的聚烯烃、7wt%~40wt%的短切碳纤维、2wt%~20wt%的增容剂、5wt%~20wt%的环氧树脂与0.2wt%~5wt%的固化剂进行混炼或挤出造粒，得到改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料。本发明专利技术使环氧树脂固化在短切碳纤维表面，形成包覆层，提高了短切碳纤维的粗糙度，甚至固化在短切碳纤维之间，连接多个短切碳纤维，形成小范围的连续空间网络，大大增强了复合材料基体与短切碳纤维之间的界面作用，并有利于应力在碳纤维之间传递，从而显著提高材料的机械性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳纤维增强聚烯烃复合材料
，特别涉及一种。
技术介绍
碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维，是一种力学性能优异的新材料。随着我国碳纤维产业的发展，碳纤维增强树脂复合材料正以矫健的步伐迈向民用工业。碳纤维增强树脂复合材料是一种高性能的轻质结构材料，在交通工具和风电等领域具有广阔的应用前景。传统的碳纤维增强树脂复合材料主要以长纤维即连续纤维为增强体，以热固性树脂为基体材料。近年来，由于材料制备效率高、综合性能好、制品成型和焊接及再加工工艺简单且成本低等优点，短切碳纤维增强热塑性树脂复合材料如短切碳纤维增强聚烯烃复合材料，越来越受到广泛地关注。随着碳纤维回收技术的发展，更多碳纤维以短切纤维的形式被回收回来，这使得对短切碳纤维增强热塑性树脂复合材料的研究更加具有实际意义。但是，短切碳纤维往往比连续碳纤维的增强能力要逊色很多，主要是由于短切碳纤维不能形成连续的网络，不能成为承载应力的连续主体，应力只由单个纤维来承担，纤维极容易断裂或从基体中被拔出。因此，如何改善短切碳纤维的增强能力仍然是需要解决的一个重要问题。对于短切碳纤维增强聚烯烃复合材料，其在汽车工业中被认为是可代替碳钢的高性能轻质新材料。但是，由于短切碳纤维的表面光滑，表面含氧基团较少，而聚烯烃的分子链为非极性链，且缺少可反应基团，导致两者界面作用较弱，难以在界面区域建立起有效的应力传递，短切碳纤维增强聚烯烃复合材料的机械性能往往得不到有效提高。为了解决以上技术问题，授权公告号为CN100368471C的中国专利文献公开了一种稀土改性碳纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，该方法先将碳纤维浸入稀土改性剂中浸泡2 4小时，过滤后烘干；将处理后的碳纤维按重量百分比109Γ20%同799Γ89%的聚丙烯、1°/Γ 0%的二硫化钥进行机械共混，然后将混合粉料放入平板硫化机模具中成型，先将炉温升温至110°C，保持60分钟，对预成型坯料进行预塑，压力控制在IOMPa 14MPa，然后再以60°C /小时的速度升温至190°C 220°C，保温I小时，使模压料成型，随后采用随炉降温的方式降温到80°C后将压力去掉，将模压成型后的复合材料连同模具一起去除，随室温冷却，获得稀土改性碳纤维/聚丙烯复合材料；所述稀土改性剂的组分重量百分比为稀土化合物O. 19Γ2%，乙醇95% 99. 7%,乙二胺四乙酸O. 05% 0· 5%,氯化铵O. 1% 1%，硝酸O. 02% 0· 5%,尿素O. 03% 1% ；其中，所述的稀土化合物为氯化镧、氯化铈、氧化镧或氧化铈；所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，聚丙烯为均聚型聚丙烯或共聚型聚丙烯。上述方法制得的复合材料具有良好的力学性能和摩擦学性能，但是，上述方法仅对短切碳纤维进行单纯表面处理，短切碳纤维具有不连续性，材料的应力只能在短程范围内传递，使得材料的力学性能提高的幅度有限，仍有待进一步改进。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种，该方法制备的改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料具有较高的机械性能。本专利技术提供一种改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料，由短切碳纤维聚烯烃混合物经混炼或挤出造粒制得，所述短切碳纤维聚烯烃混合物包含20wt%^75wt% 的聚烯经；7wt% 40wt%的短切碳纤维；2wt% 20wt% 的增容剂；5wt% 20wt%的环氧树脂； O. 2wt% 5wt% 的固化剂。本专利技术提供一种改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料的制备方法，包括以下步骤将20wt% 75wt%的聚烯烃、7wt% 40wt%的短切碳纤维、2wt% 20wt%的增容剂、5wt%^20wt%的环氧树脂与O. 2wt%^5wt%的固化剂进行混炼或挤出造粒，得到改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料。优选的，所述混炼包括将所述聚烯烃和增容剂在160°C ^200oC的条件下进行共混，2分钟飞分钟后，得到第一共混物；将所述第一共混物与所述环氧树脂及短切碳纤维进行共混，2分钟I分钟后，得到第二共混物；将所述第二共混物与所述固化剂进行共混，2分钟I分钟后，得到改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料。优选的，所述挤出造粒包括将所述聚烯烃、增容剂、短切碳纤维和环氧树脂在80°C 120°C的条件下进行混合，然后在160°C 210°C的条件下进行挤出造粒，得到挤出颗粒；将所述挤出颗粒与所述固化剂在80°C 120°C的条件下进行混合，然后在160ni0°C的条件下进行挤出造粒，得到改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料。优选的，进行混炼或挤出造粒时，还包括加入润滑剂和抗氧剂中的至少一种。优选的，所述固化剂选自二氰胺、咪唑、2-乙基-4甲基咪唑和己二酸二酰肼中的一种或几种。优选的，所述增容剂选自马来酸酐接枝聚烯烃、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶和乙烯醋酸乙烯共聚物中的一种或几种。优选的，所述短切碳纤维的长度为2mnT20mm。优选的，所述聚烯烃为聚乙烯和聚丙烯中的至少一种。优选的，所述环氧树脂为环氧树脂E51。与现有技术相比，本专利技术将20wt% 75wt%的聚烯烃、7wt% 40wt%的短切碳纤维、2wt% 20wt%的增容剂、5wt% 20wt%的环氧树脂与O. 2wt% 5wt%的固化剂进行混炼或挤出造粒，得到改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料。本专利技术在短切碳纤维增强聚烯烃复合材料的加工过程中加入上述用量范围的环氧树脂，一方面通过环氧树脂中的环氧基团与短切碳纤维表面的含氧基团反应，使环氧树脂接枝在短切碳纤维表面，再利用增容剂提高聚烯烃与环氧树脂之间的相容性，从而建立了聚烯烃-增容剂-环氧树脂-短切碳纤维界面间有效应力传递途径，使应力传递效率大大提高；另一方面，本专利技术加入的环氧树脂通过固化剂进行固化，使环氧树脂固化在短切碳纤维表面，从而形成包覆层，提高了短切碳纤维的粗糙度，甚至固化在短切碳纤维之间，连接多个短切碳纤维，形成小范围的连续空间网络，大大增强了复合材料基体与短切碳纤维之间的界面作用，并有利于应力在碳纤维之间传递，从而显著提高材料的机械性能。实验结果表明，本专利技术提供的改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料的机械性能优异。附图说明图I是本专利技术一个实施例提供的复合材料的制备方法流程图；图2是本专利技术另一个实施例提供的复合材料的制备方法流程图；图3是本专利技术实施例I得到的复合材料的断面扫描电镜照片；图4是本专利技术实施例I复合材料用二甲苯溶解掉聚丙烯后的碳纤维表面扫描电镜·照片；图5是本专利技术比较例I得到的复合材料的断面扫描电镜照片；图6是本专利技术比较例I复合材料用二甲苯溶解掉聚丙烯后的碳纤维表面扫描电镜照片。具体实施例方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术提供了一种改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料，由短切碳纤维聚烯烃混合物经混炼或挤出造粒制得，所述短切碳纤维聚烯烃混合物包含20wt%^75wt% 的聚烯经；7wt% 40wt%的短切碳纤维；2wt%"20wt% 的增容剂；5wt% 20wt%的环氧树脂；O. 2wt%^5wt% 的固化剂。本专利技术采用环氧树脂对短切碳纤维增强聚烯烃复合材料进行辅助增强，进一步提高了复合材料的机械性能，利于应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改性短切碳纤维增强聚烯烃复合材料，由短切碳纤维聚烯烃混合物经混炼或挤出造粒制得，所述短切碳纤维聚烯烃混合物包含：20wt%~75wt%的聚烯烃；7wt%~40wt%的短切碳纤维；2wt%~20wt%的增容剂；5wt%~20wt%的环氧树脂；0.2wt%~5wt%的固化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：唐涛，李明罡，闻新，刘杰，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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