[发明专利]一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料。

背景技术

聚乙烯是一种质轻无毒，具有优良的电绝缘性能和耐化学腐蚀性能的热塑性材料，其价格低廉，成型加工容易，广泛应用于电器、化工、食品、机械等行业。但是，聚乙烯有耐燃性差和作为工程塑料的强度不足等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异力学性能和良好阻燃性的碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯40%～70%、碳纤维10%～40%、红磷阻燃母粒8%～15%、分散剂0.5%～2%、抗氧剂0.1%～1%、色料0.1%～1%。

所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维，其具体方法为将60wt%硝酸、30wt%硝酸钠和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为50%～60%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～120分钟，然后用水冲洗、烘干。

所述的红磷阻燃母粒由15wt%聚乙烯树脂、70wt%红磷、12wt%硼酸锌和3wt%其他辅助助剂组成而制得的红磷阻燃母粒，所述的其他辅助助剂为抗氧剂、光稳定剂、相容剂、增塑剂、润滑剂中的一种或几种的混合物。

所述的分散剂为聚乙烯蜡、EVA蜡、OP蜡、TAS-2A、乙撑双硬酯酰胺（EBS）中的一种。

所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。

上述的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）碳纤维表面氧化处理：将60wt%硝酸、30wt%硝酸钠和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为50%～60%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～120分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维，待用；

（2）制备红磷阻燃母粒：按重量配比称取聚乙烯树脂、红磷、硼酸锌和其他辅助助剂，在高速混合器中充分混合均匀，再加入双螺杆挤出机熔融共混5～30分钟，然出挤出、冷却、切粒、干燥后制得所述的红磷阻燃母粒，待用；

（3）按重量配比称取聚乙烯、红磷阻燃母粒、分散剂、抗氧剂和色料，加入高速混合器中充分混合3～15分钟；

（4）将上述混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的主料口，将按重量配比称取的表面经过氧化处理的碳纤维从双螺杆挤出机的侧料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼、挤出、冷却、造粒，即得本发明的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明制得的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料，不仅具有很好的无卤阻燃性（氧指数为28以上），达到UL94-0阻燃级标准，发烟量小，阻燃低毒和耐久性好，而且加入碳纤维的表面经过氧化处理，大大提高了碳纤维与聚乙烯的相容性与粘合性能，具有高强度、高模量、高耐热性和高耐腐蚀性等，其生产工艺简单，可广泛应用于碳纤维增强的汽车、军工器械、航空等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯60%、碳纤维25%、红磷阻燃母粒12%、聚乙烯蜡1.5%、受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.5%、色料1%。所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维，其具体方法为将60wt%硝酸、30wt%硝酸钠和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为50%～60%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～120分钟，然后用水冲洗、烘干。所述的红磷阻燃母粒由15wt%聚乙烯树脂、70wt%红磷、12wt%硼酸锌和3wt%其他辅助助剂组成而制得的红磷阻燃母粒，所述的其他辅助助剂为抗氧剂、光稳定剂、相容剂、增塑剂、润滑剂中的一种或几种的混合物。