[发明专利]一种碳纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维增强聚丙烯复合材料，包括以下组分：按重量份计算，聚丙烯50-90份、改性碳纤维母粒10-50份、聚丙烯接枝改性石墨烯0.2-0.8份、抗氧剂0.3-0.7份、润滑剂0.2-0.6份、水滑石0.1-0.4份；

所述的改性碳纤维母粒，其制备方法，包括以下步骤：

（a1）将碳纤维置于绝对压力为10-80KPa的氟气/氯气/氟化氢混合气体氛围中，在80-180℃反应0.3-3h，得到氯化改性碳纤维；

（a2）使用氯化聚丙烯的二甲苯溶液对氯化改性碳纤维进行浸渍，洗涤，干燥，然后在真空条件下，180-250℃反应2-3h，得到聚丙烯接枝改性碳纤维；

（a3）将聚丙烯接枝改性碳纤维与聚丙烯纤维通过混合纺丝得到纤维混合丝束，加热熔融聚丙烯纤维得到聚丙烯树脂粘结的碳纤维，切粒得到改性碳纤维母粒；

所述的聚丙烯接枝改性石墨烯，其制备方法，包括以下步骤：

（b1）将石墨烯置于绝对压力为10-80KPa的氟气/氯气/氟化氢混合气体氛围中，在80-180℃反应0.3-3h，得到氯化改性石墨烯；

（b2）使用氯化聚丙烯的二甲苯溶液对氯化改性石墨烯进行浸渍，洗涤，干燥，然后在真空条件下，180-250℃反应 2-3h，得到聚丙烯接枝改性石墨烯；

所述的氟气/氯气/氟化氢混合气体的组成为：

氟气浓度为1v%-9v%；

氯气浓度为90.1v%-98.9v%；

氟化氢浓度为0.1v%-0.9v%。

2.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下组分：按重量份计算，聚丙烯60-80份、改性碳纤维母粒20-40份、聚丙烯接枝改性石墨烯0.3-0.6份、抗氧剂0.4-0.6份、润滑剂0.3-0.5份、水滑石0.2-0.3份。

3.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯中的一种或多种，其熔融指数为3-100g/10min，测试条件为230℃，2.16kg。

4.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的改性碳纤维母粒，其制备方法，包括以下步骤：

（a1）将碳纤维置于绝对压力为30-60KPa的氟气/氯气/氟化氢混合气体氛围中，在100-160℃反应0.5-2h，得到氯化改性碳纤维；

（a2）使用氯化聚丙烯的二甲苯溶液对氯化改性碳纤维进行浸渍，洗涤，干燥，然后在真空条件下，180-250℃反应2-3h，得到聚丙烯接枝改性碳纤维；

（a3）将聚丙烯接枝改性碳纤维与聚丙烯纤维通过混合纺丝得到纤维混合丝束，加热熔融聚丙烯纤维得到聚丙烯树脂粘结的碳纤维，切粒得到改性碳纤维母粒。

5.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述步骤（a2）中，氯化聚丙烯与氯化改性碳纤维的重量比为1-5：1。

6.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述步骤（a3）中，聚丙烯接枝改性碳纤维用量为55wt%-90wt%，聚丙烯纤维用量为10-45wt%，基于聚丙烯接枝改性碳纤维和聚丙烯纤维的重量和。

7.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述步骤（a3）中，聚丙烯接枝改性碳纤维用量为60wt%-80wt%，聚丙烯纤维用量为20-40wt%，基于聚丙烯接枝改性碳纤维和聚丙烯纤维的重量和。

8.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯接枝改性石墨烯，其制备方法，包括以下步骤：

（b1）将石墨烯置于绝对压力为30-60KPa的氟气/氯气/氟化氢混合气体氛围中，在100-160℃反应0.5-2h，得到氯化改性石墨烯；

（b2）使用氯化聚丙烯的二甲苯溶液对氯化改性石墨烯进行浸渍，洗涤，干燥，然后在真空条件下，180-250℃反应 2-3h，得到聚丙烯接枝改性石墨烯。