[发明专利]一种碳纤维增强的塑料管及其制备工艺

说明书

本发明涉及一种碳纤维增强的塑料管及其制备工艺，解决了现有技术的塑料管道自身韧性不足、以及受温度变化其韧性变化显著，不耐老化的技术问题。本发明提供一种碳纤维增强的塑料管，按重量份数计，由下列原材料制成：聚乙烯树脂100～200份，短切碳纤维4～12份，抗冲改性剂8～50份，超支化聚酰胺0.1～12份，石墨烯4～20份，氧化锌4～15份；同时还提供其制备工艺。本发明广泛应用于塑料管道领域。

技术领域

本发明涉及塑料管道领域，具体涉及一种碳纤维增强的塑料管及其制备工艺。

背景技术

塑料管材广泛应用与流体输送、气体输送、电线电缆护套管等城市建设、农业生产、工业发展等重要的涉及国计民生的领域。随着工业的发展，塑料管已成为工业上一种重要组成部分，用在给水、排水、供热、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。但是由于长距离运输，塑料的脆性又很大，抗冲击性又差，很容易造成其断裂和破损，给工业设备的运行和维修带来了诸多麻烦。现有技术中塑料因为强度等物理性能交底，所制备的塑料管道由于其自身韧性不足、以及受温度变化其韧性变化显著，不耐老化等性能，严重限制其应用领域。目前研究改进塑料管道的韧性的同时，其热稳定性显著下降，易老化，且管材的加工难度比较大。因此，需要一种具有优秀性能指标的塑料管材。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种原料组成简单合理、配方合理科学、热稳定性好的、耐老化的、韧性显著提高的碳纤维增强的塑料管及其制备工艺。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种碳纤维增强的塑料管，按重量份数计，由下列原材料制成：聚乙烯树脂100～200份，短切碳纤维4～12份，抗冲改性剂8～50份，超支化聚酰胺0.1～12份，石墨烯4～20份，氧化锌4～15份。

优选的，按重量份数计，原材料组成为：聚乙烯树脂120～180份，短切碳纤维5～10份，抗冲改性剂10～40份，超支化聚酰胺0.2～8份，石墨烯6～10份，氧化锌6～10份。

优选的，按重量份数计，原材料组成为：聚乙烯树脂150份，短切碳纤维7份，抗冲改性剂25份，超支化聚酰胺5份，石墨烯8份，氧化锌8份。

优选的，短切碳纤维的长度为2mm～6mm。

优选的，抗冲改性剂为MBS助剂(甲基丙烯酸甲酯(M)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)的三元共聚物)或者ABS助剂(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)。

上述任何一项的一种碳纤维增强的塑料管的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)按所需重量份数称取聚乙烯树脂、短切碳纤维、抗冲改性剂、超支化聚酰胺、石墨烯和氧化锌；

2)将步骤1)称取的石墨烯和超支化聚酰胺放入搅拌机中混匀，控制其温度为90±5℃条件下进行搅拌混匀后，得混合料I；

3)将步骤2)制得的混合料和步骤1)称取的聚乙烯树脂、短切碳纤维、抗冲改性剂和氧化锌于加入搅拌机中混合，控制其温度为75±5℃条件下进行搅拌混匀后，得混合料II；

4)将步骤3)中混合料II挤出，熔融塑化后，得熔融熔体；

5)将步骤4)制得的熔融熔体快速移入真空定型箱内的模具中冷却后定型后，得碳纤维增强的塑料管。

优选的，步骤2)中，搅拌混匀条件：搅拌转速为1500～1800r/min，搅拌时间15～20min。

优选的，步骤3)中，搅拌混匀条件：搅拌转速为800～1000r/min，搅拌10～15min。

优选的，步骤5)中冷却定型条件：向真空定型箱内通入65～90℃的冷却水，并控制真空定型箱内的真空度为0.01～0.03MPa，定型时间为3h。