[发明专利]一种轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管

权利要求书

1.一种轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管，其特征在于，所述轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管由以下重量份的原料制备而成：

所述轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管由以下方法制备而成：

步骤一，碳纤维的制备：将纤维素纳米纤维置于管式炉中，然后通入保护气体，以2～5℃/min的升温速度升温至300～500℃并保温1～3h，再以5～10℃/min的升温速度升温至700～1000℃并保温0.5～2h，最后以5～10℃/min的降温速度降至室温，即得碳纤维；

步骤二，碳纤维插层石墨烯复合材料的制备：将纤维素纳米纤维分散在水溶液中配制成1wt％的分散液，利用功率为1200～1500W的超声波粉碎机对分散液进行处理，处理时间为60～120min，其中需要冰水浴将分散液的温度控制在20～30℃；然后向分散液中加入摩尔浓度为1～2mmol/L的氧化石墨烯溶液，常温常压磁力搅拌器上机械搅拌10～20min，利用功率为1500～1800W超声波粉碎机处理30～60min，得到均匀分散的纤维素纳米纤维与氧化石墨烯的分散液；再向得到的纤维素纳米纤维与氧化石墨烯的分散液中加入N₂H₄·H₂O，搅拌分散均匀后，利用NH₃·H₂O调节体系的pH＝10，搅拌5～10min，将反应体系密封，加热到85～90℃，反应60～120min，用透析的方法用蒸馏水冲洗至中性，冷冻干燥即得纤维素纳米纤维插层石墨烯复合材料；最后将得到的纤维素纳米纤维插层石墨烯复合材料置于管式炉中，通入保护气体，以5～10℃/min的升温速度升温至700～1000℃并保温1～2h，以5～10℃/min的降温速度降至室温，即得碳纤维插层石墨烯复合材料；

步骤三，料物混合：称取所述重量份的聚氯乙烯、碳纤维、碳纤维插层石墨烯复合材料放入高速混合机中，混合均匀后，加入所述重量份的改性碳酸钙、丙烯酸酯、硬脂酸锌、抗氧化剂、润滑剂以及稳定剂，充分混合均匀后，得混合均匀的物料；

步骤四，挤出成型：将步骤三中混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中，通过挤出成型，再经真空定径、冷却、牵引、退火、切割、包装，即得轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管。

2.根据权利要求1所述的一种轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010。

3.根据权利要求1所述的一种轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸甘油酯、硬脂酸钡中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管，其特征在于，所述稳定剂为钙锌稳定剂。

5.根据权利要求1所述的一种轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管，其特征在于，所述步骤二中纤维素纳米纤维与氧化石墨烯的质量比为10～50:8～10。

6.根据权利要求1所述的一种轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管，其特征在于，所述步骤二中N₂H₄·H₂O与氧化石墨烯的质量比为1:2～6。