[发明专利]高强度塑料机械臂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料，具体地，涉及高强度塑料机械臂及其制备方法。

背景技术

随着机械向轻量化、节能减排、舒适美观方向发展，塑料在机械领域的用量与日俱增，其用量及其应用技术往往成了衡量一个国家机械工业水平的重要指标。但是塑料要求塑料不仅具有较高的强度，还需要较高的韧性，不易脆裂，但是，往往材料的强度高，脆性就大，如何得到强度和韧性均较好的材料，这是目前塑料需要克服的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度塑料机械臂及其制备方法，该制备方法突破了常规高强度塑料机械臂韧性差的技术缺陷，可在提高材料强度的基础上提高材料的韧性，使材料适用于机械领域，并且，该制备方法简单，原料易得。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高强度塑料机械臂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)用偶联剂对纳米碳酸钙和碳纤维进行改性，然后加入熔融的高密度聚乙烯和聚乙二醇，再加入增塑剂、抗氧剂进行混炼；(2)对步骤(1)制得的混炼物进行等离子诱导；(3)将步骤(2)处理后的混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出，拉丝；(4)将步骤(3)中丝状物顺向缠绕在模具上，热压成型。

本发明还提供一种根据前文所述的制备方法制备的高强度塑料机械臂。

根据上述技术方案，本发明应用偶联剂对纳米碳酸钙和碳纤维进行改性，加入到由高密度聚乙烯和聚乙二醇组成的熔融的基材中，提高了纳米碳酸钙和碳纤维与基材的相容性；通过等离子诱导，使高密度聚乙烯和聚乙二醇发生二次聚合，提高了混合物特别是混合物表面聚合效果，产生较多的致密组织，再结合改性的纳米碳酸钙，可均匀分布基材的间隙中，使基材更加致密。另外，本申请通过拉丝工艺使基材中的碳纤维得到顺序排布，从而提高了材料的韧性。该制备方法突破了常规高强度塑料机械臂韧性差的技术缺陷，可在提高塑料强度的基础上提高塑料的韧性，使该材料适用于机械领域。并且，该制备方法简单，原料易得，具有较好的推广应用价值。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种高强度塑料机械臂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)用偶联剂对纳米碳酸钙和碳纤维进行改性，然后加入熔融的高密度聚乙烯和聚乙二醇，再加入增塑剂、抗氧剂进行混炼；(2)对步骤(1)制得的混炼物进行等离子诱导；(3)将步骤(2)处理后的混合物加入双螺杆挤出机中进行挤出，拉丝；(4)将步骤(3)中丝状物顺向缠绕在模具上，热压成型。

根据上述技术方案，本发明应用偶联剂对纳米碳酸钙和碳纤维进行改性，加入到由高密度聚乙烯和聚乙二醇组成的熔融的基材中，提高了纳米碳酸钙和碳纤维与基材的相容性；通过等离子诱导，使高密度聚乙烯和聚乙二醇发生二次聚合，提高了混合物特别是混合物表面聚合效果，产生较多的致密组织，再结合改性的纳米碳酸钙，可均匀分布基材的间隙中，使基材更加致密。另外，本申请通过拉丝工艺使基材中的碳纤维得到顺序排布，从而提高了材料的韧性。该制备方法突破了常规高强度塑料机械臂韧性差的技术缺陷，可在提高塑料强度的基础上提高塑料的韧性，使该材料适用于机械领域。并且，该制备方法简单，原料易得，具有较好的推广应用价值。

在上述技术方案中，各组分的量可在较宽范围内进行调整，为了提高该材料的强度和韧性，优选地，以重量份计，纳米碳酸钙5-8份，碳纤维5-8份，偶联剂8-10份，高密度聚乙烯25-30份，聚乙二醇12-16份，增塑剂8-10份，抗氧剂3-5份。

其中，本领域的常规高密度聚乙烯，如注塑级、吹塑级、薄膜级高密度聚乙烯均可实现本发明，本领域技术人员可灵活选择。在后文的实施例中，选择独山子石化分公司生产的DMDA-8920高密度聚乙烯树脂。

当然，对于碳纤维，本领域技术人员可根据经验从本领域常规添加的碳纤维中进行选择，为了结合本身中的拉丝工艺得到高强度和高韧性的塑料，优选地，碳纤维为长度为10-300mm的聚丙烯腈基碳纤维。