[发明专利]一种碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料及其制备方法，其中，所述方法包括步骤：将碳纳米管阵列及聚丙烯类树脂M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理，使得聚丙烯类与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应，得到改性碳纳米管;将改性碳纳米管纺丝并剪切为直径5~12μm、平均长度3~60mm的碳纳米管纤维；将所述碳纳米管纤维与聚丙烯类树脂M2置于保护气体气氛中熔化混炼，制得碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料。本发明解决了现有技术中聚丙烯类复合材料的力学性能不佳的问题。

技术领域

本发明涉及聚丙烯类树脂技术领域，尤其涉及一种碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯类树脂是一种易于加工成型的原材料，同时重量与机械性能比高，经常被用在各种生活用品和工业部件中。而聚丙烯类树脂的机械强度和耐热性并不理想，在工业部件所使用的聚丙烯类树脂中，往往需要向其中添加滑石粉、云母粉、玻璃纤维等无机纤维来来增强其力学性能，但效果均不理想。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料及其制备方法，旨在解决现有技术中聚丙烯类复合材料的力学性能不佳的问题。

本发明的技术方案如下：

一种碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料的制备方法，其中，包括步骤：

将碳纳米管阵列及聚丙烯类树脂M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理，使得聚丙烯类与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应，得到改性碳纳米管；

将改性碳纳米管纺丝并剪切为直径5~12μm、平均长度3~60mm的碳纳米管纤维；

将所述碳纳米管纤维与聚丙烯类树脂M2置于保护气体气氛中熔化混炼，制得碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料。

所述的碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料的制备方法，其中，所述紫外光处理的波长为216nm。

所述的碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料的制备方法，其中，在进行紫外光处理时，控制保护气体持续流动，且设置聚丙烯类树脂M1位于上风口位置。

所述的碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料的制备方法，其中，所述保护气体为氮气或惰性气体。

所述的碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料的制备方法，其中，所述聚丙烯类树脂M1为未改性聚丙烯类树脂，所述聚丙烯类树脂M2为不饱和羧酸或其衍生物改性的聚丙烯类树脂。

所述的碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料的制备方法，其中，聚丙烯类树脂M2中的酸量换算成马来酸酐后占酸改性聚丙烯类树脂M2总质量的0.003~0.03%。

所述的碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料的制备方法，其中，将所述碳纳米管纤维与酸改性聚丙烯类树脂按25~50：50~75的质量比混合并熔化混炼。

所述的碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料的制备方法，其中，所述聚丙烯类树脂为聚丙烯聚合物、乙烯/丙烯共聚物或丙烯/α烯烃共聚物；

所述不饱和羧酸包括马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或多种；

所述不饱和羧酸的衍生物包括不饱和羧酸的酸酐、不饱和羧酸酯、不饱和羧酸酰胺、不饱和羧酸的金属盐中的一种或多种。

所述的碳纳米管纤维增强的聚丙烯类复合材料的制备方法，其中，所述碳纳米管阵列的制备步骤为：在基片上沉积10~30nm厚的钴镍合金催化剂，在氢气的保护下升温至700~800℃，再通入由乙烯、己烷及氮气组成的碳源气体，流量控制在0.5~ 2L/min，反应10~30min，从而在基片上生成碳纳米管阵列。