[发明专利]一种环境友好型碳纤维增强塑料

说明书

本发明涉及一种塑料，特别是涉及一种环境友好型碳纤维增强塑料，含有碳纤维长丝、第一生物降解塑料基体层、第二生物降解塑料基体层，其中，碳纤维长丝在第二生物降解塑料基体层内，碳纤维长丝表面包覆有脂肪族聚碳酸酯形成的脂肪族聚碳酸酯层，且脂肪族聚碳酸酯层表面分布有直径为0.5～3微米的孔；第二生物降解塑料基体层在第一生物降解塑料基体层内；第二生物降解塑料基体层的熔融指数大于20g/10min，第一生物降解塑料基体层的熔融指数小于第二生物降解塑料基体层的熔融指数。本发明碳纤维增强塑料通过在碳纤维长丝表面包裹一层与碳纤维粘结性良好的脂肪族聚碳酸酯，提高了碳纤维长丝与生物降解塑料基体的粘结性。

技术领域

本发明涉及一种塑料，特别是涉及一种环境友好型碳纤维增强塑料。

背景技术

碳纤维(CF)是一种新型非金属材料，具有强度高、耐溶剂性、抗老化、耐疲劳和抗蠕变性能高、质量轻等优良性能，广泛用于热固性树脂、混凝土、热塑性树脂的增强，对材料的性能特别机械性能有很大提升，可以制备出强度大、质量轻、性能优异的复合材料，广泛用于人民生产、生活的各个领域。

但是，一般的碳纤维复合材料在使用寿命结束以后，不能被微生物分解，也难以回收利用，只能成为垃圾，污染环境。目前，可以使用化学回收法对碳纤维复合材料的树脂进行化学回收，进而分离、回收碳纤维。但对于碳纤维长丝增强复合材料一般需要粉碎、切断长丝，所以碳纤维长丝是难以回收的，造成了大量的资源浪费。

为了解决上述问题，人们在积极寻找上述的替代品，其中生物降解塑料是环境友好材料，可以被微生物分解，不会造成环境污染；碳纤维长丝增强生物降解塑料的塑料基体被微生物分解以后，碳纤维长丝可以被有效的回收。但是，生物降解塑料的机械性能较差，与碳纤维的界面粘结性差，碳纤维增强生物降解塑料的机械性能不高。比如专利CN101967271A提出来一种碳纤维增强聚乳酸复合材料。专利CN102532832A提出通过对碳纤维进行氧化改性，提高碳纤维与聚乳酸的粘结性和浸润效果。专利CN 104774437 A提出在氧化改性的基础上添加接枝改性，提高碳纤维有机物的含量，进一步提高聚乳酸与碳纤维的界面相容性，提高浸润效果。以上公知技术虽然提高了碳纤维增强聚乳酸复合材料的机械性能，但是改进效果尚有待进一步提高，以达到实际使用要求。

发明内容

为了解决上述问题，提高碳纤维和聚乳酸等有机生物降解聚合物的界面相容性，提高环境友好型碳纤维增强塑料的力学性能，本发明提供了一种环境友好型碳纤维增强塑料，并提供了一种制备该环境友好型碳纤维增强塑料的方法。

一种环境友好型碳纤维增强塑料，其特征在于，含有碳纤维长丝、第一生物降解塑料基体层、第二生物降解塑料基体层，所述碳纤维长丝在第二生物降解塑料基体层内，所述碳纤维长丝表面包覆有脂肪族聚碳酸酯层，且脂肪族聚碳酸酯层表面具有直径为0.5～3微米的孔；

所述第二生物降解塑料基体层在所述的第一生物降解塑料基体层内。

所述第二生物降解塑料基体层的熔融指数大于20g/10min，保证第二生物降解塑料基体层能快速流入碳纤维长丝包覆层表面的微孔中并浸润整个碳纤维长丝，优选大于30g/10min。

所述第一生物降解塑料基体层的熔融指数小于所述第二生物降解塑料基体层的熔融指数，优选熔融指数小于15g/10min。

其中，碳纤维长丝是指聚丙烯腈、沥青和纤维素为原料制备的长度大于10cm的碳纤维单丝或碳纤维束，增强材料的力学性能。

生物降解塑料是指能被环境中的微生物分解的塑料，例如聚乳酸、聚己内酯、聚乙醇酸、聚羟基丁酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸己二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、热塑性淀粉等。