[发明专利]一种活性碳纤维改性聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体是一种活性碳纤维改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

刚度和耐热性能不能满足部件的要求，同时聚丙烯的冲击性能差，特别是低温冲击性差，而且其成型收缩率大，这些缺点限制了聚丙烯在工程部件中的应用与发展。所以，目前制备汽车内外饰件的材料主要是通过添加常规矿粉填充改性聚丙烯制成，其产品具有尺寸好、易加工成型、价格低廉等优点。但是随着近几年来汽车的轻量化呼声越来越高，综合性能高、密度低，线性膨胀系数小的改性塑料越来越受到重视。其中碳纤维就是一种综合性能好、可代替常规矿粉甚至玻璃纤维来满足汽车内外饰件材料的要求

近年来汽车工业技术的发展与进步，汽车的美观要求越来越高，于是“0间隙”的概念被提出。“0间隙”是指汽车制件在装配汽车上时，要求不同制件之间的装配间隙尽量小，并且尺寸稳定。这就要求聚丙烯材料的线性膨胀系数较低。用于汽车的改性聚丙烯材料，需要具有良好的刚性、高流动性与冲击性能，需要添加滑石粉等填料提高刚性，添加弹性体提高韧性，所以其是一个多组份的材料。就会产生在注塑汽车制件时在熔体流动方向与垂直流动方向的线性膨胀系数产生巨大的差异。所以解决聚丙烯材料线性膨胀系数大与不同方向差异大的缺陷问题已经迫在眉睫。

为了满足汽车制件的要求，人们提出了降低线性膨胀系数的方法。CN101624459A公开了具有低收缩率和尺寸稳定性的聚丙烯树脂的组合物。此发明提供了一种具有相对较高的刚性和抗冲击性以及相对较低的成型收缩率和线性膨胀系数的聚丙烯组合物。CN1834145A公开了汽车保险杠用聚丙烯复合材料及制备方法，此材料具有高极性与低线性膨胀系数。但是无法判定此发明是否具有均向的线性膨胀系数。

随着汽车使用量逐年增加，汽车生产销售量也逐年增加。这必将带动汽车制件聚丙烯材料使用。其中具有低并且均向线性膨胀系数的聚丙烯复合材料需求不断扩大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种活性碳纤维改性聚丙烯复合材料及其制备方法，具有高强度、均向性和低线性膨胀系数的特点。

本发明的技术方案为：

一种活性碳纤维改性聚丙烯复合材料，它是由以下重量份数的组分制备而成：

聚丙烯50-88份；

碳纤维10-40份；

增韧剂2-10份；

加工助剂0.1-1份；

偶联剂0.3-0.5份；

酸稀释物0.3-0.5份；

热稳定剂0.1-1份。

所述的聚丙烯为均聚聚丙稀、共聚聚丙烯中的至少一种，其熔融指数为10-25g/10min。

所述的碳纤维平均长度1.5-20mm。

所述的增韧剂为乙烯类弹性体或苯乙烯类弹性体，如聚乙烯（PE)、乙烯-辛烯聚合物（POE）、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物（EPDM)等。

所述的加工助剂为低分子烃类、金属皂类、硬脂酸复合酯类和酰胺类加工助剂中的至少一种，主要指硬脂酸钙（Ca-St₂）、乙撑双硬脂酰胺（EBS）、改性乙撑双硬脂酰胺（TAF）等。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂如KH550、KH560、KH570等，或钛酸酯类偶联剂如，NDZ-101、NDZ-401等其中的一种。但本发明优选硅烷偶联剂，如KH550、KH560、KH570等型号。

所述的酸稀释物为盐酸、硫酸、磷酸中至少一种与水配置而成的水溶液，所述酸稀释物的体积百分比为0.5-2%。

所述的热稳定剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类热稳定剂中的至少一种；其中受阻酚类热稳定剂有2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚或四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯（1010）等；亚磷酸脂类热稳定剂有三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯（168）、三辛酯、三癸酯或三（十二碳醇）酯和三(十六碳醇)酯；受阻胺类热稳定剂有萘胺、二苯胺、对苯二胺等。

一种活性碳纤维改性聚丙烯复合材料的制备方法，具体包括有以下步骤：

（1）、制备活性碳纤维预混物：

按重量份比称取碳纤维、偶联剂和加工助剂并放入高混机中，同时通过高压喷雾装置将相应重量份的酸稀释物均匀喷洒到高混机中的混合物料中，然后进行高速混合，得活性碳纤维预混物；

（2）、复合材料的制备：