[发明专利]一种抗静电效果好的碳纤维增强聚甲醛复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种抗静电效果好的碳纤维增强聚甲醛复合材料及其制备方法，属于塑料生产技术领域。

背景技术

聚甲醛作为工程塑料之一，是一种高密度、高结晶的线性聚合物，具有较高的强度和模量，良好的耐磨损、耐化学侵蚀、耐蠕变、耐疲劳性能，以及制品尺寸稳定性好等特点，是代替铜、锌、铝及合金制品的较理想材料，被广泛应用于汽车制造、电子电气、机械、化工等领域。我国现有的聚甲醛产品大多为通用型，为了提高产品在航空航天领域的使用，必须要向高端改性聚甲醛转移，一般采用复合材料的形式进行改性，这种改性材料必须具有突出的综合性能，才能用于制备要求具有高强、高模、热稳定性能好、尺寸稳定、精度高等性能的机械零件及结构部件。

现有许多研究多采用玻璃纤维增强聚甲醛制备聚甲醛复合材料，而以碳纤维作为增强体，制备高强度、高模量、高耐热等聚甲醛复合材料的研究少有报道。碳纤维作为一种新型碳材料，具有拉伸强度大、模量高、抗疲劳、耐磨损、耐腐蚀、自润滑性、密度低、耐高温、耐低温、线膨胀系数小、导电、导热等优良的性能。碳纤维作为增强体，可以大大提高材料的力学性能，改善热稳定性、摩擦性能、提高刚性、有助于减少成型收缩率、保证尺寸精度。聚甲醛在加工后期制品易发生开裂、变形等问题，大大影响制品合格率，浪费资源，增加成本。

静电能够使在飞机机体与空气、水气、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电，严重干扰飞机上无线电设备的正常工作，造成巨大的危害；在制药厂里，由于静电作用引起粉尘飞扬，给人们的健康带来危害，并且会使药品的某些性能达不到质量要求；在家用电器上静电作用容易吸附灰尘和油污，形成一层尘埃的薄膜，会给清洁带来困难，并且影响电器的使用寿命；所以说静电的危害大，影响着人们的工作和生活。随着社会的发展，抗静电塑料也越来越多，为防止静电的危害起到了很好的作用，减少了静电的危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗静电效果好的碳纤维增强聚甲醛复合材料及其制备方法，具有优异的抗静电作用，同时还具有优良的综合性能，使用寿命长。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种抗静电效果好的碳纤维增强聚甲醛复合材料及其制备方法，由下列重量份的原料制成：聚甲醛90-100、碳纤维10-30、脂肪酸单甘醇酯0.4-0.6、聚乙二醇2-3、对苯二胺0.3-0.5、三聚氰胺2-4、抗氧化剂10100.3-0.5、硅烷偶联剂KH-5700.3-0.6、氧化石墨烯2-4、纳米二氧化硅2-3；

本发明所述一种抗静电效果好的碳纤维增强聚甲醛复合材料及其制备方法，由以下具体步骤制成：

（1）将聚甲醛、脂肪酸单甘醇酯和抗氧化剂1010混合加到高速搅拌机中搅拌均匀，并在真空干燥箱中于70-80°C下干燥2-3h备用；

（2）将纳米二氧化硅在400-450°C下真空烧结2-3小时后备用，将氧化石墨烯加到含有1%吩噻嗪的热醋酸溶液中，于90W下超声5-10分钟，再加入聚乙二醇继续分散20-30分钟，过滤，沉淀用蒸馏水冲洗后烘干，并和硅烷偶联剂KH-570、备用的纳米二氧化硅混合研磨均匀，再将碳纤维进行短切、预热处理后和上述的混合物混合搅拌均匀备用；

（3）将步骤（1）的聚甲醛混料和其余剩余物质加到双螺杆挤出机的主喂料槽，再将步骤（2）的混合物在自然排气口加入，设定工艺参数进行挤出、拉条、冷却、造粒，然后于真空干燥箱内70-80°C干燥2-3小时；

（4）将步骤（3）得到的碳纤维增强聚甲醛复合材料加热到150-180°C，迅速冷却后再加到注塑机中，注塑温度为180-190°C，注塑压力为50-60MPa，注射速度为55-60mm/s，保温时间为15-20s，模具温度为70-80°C，即可得到各种形状的部件。

本发明所述挤出的工艺参数是：挤出机机筒温度为170-190°C，螺杆转速为50-120r/min。

本发明的优点是：本发明添加的碳纤维预热处理后在聚甲醛中分散均匀，提高了材料的综合性能，添加的三聚氰胺在聚甲醛加工过程中吸收分解出来的甲醛气体，保护环境，添加的经吩噻嗪处理后的聚乙二醇具有优异的抗静电作用，提高了聚甲醛塑料的使用范围，延长使用寿命。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。