[发明专利]一种轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管

摘要

本发明公开了一种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：聚氯乙烯80～90份，碳纤维10～20份，碳纤维插层石墨烯复合材料15～20份，改性碳酸钙8～12份，丙烯酸酯0.5～1份，硬脂酸锌0.8～1.5份，抗氧化剂1～2份，润滑剂0.8～1.5份，稳定剂0.5～1份；所述轻质高强的碳纤维石墨烯塑料管由碳纤维的制备；碳纤维插层石墨烯复合材料的制备；料物混合以及挤出成型制备而成。本发明的制备工艺设计合理，操作简单易行，不仅适合塑料管的大规模工业化生产，还能保证塑料管的高性能质量，能够广泛适用于给排水系统、采暖管道系统以及燃气输送系统等领域。

主权项

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。