【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及聚丙烯加工，具體涉及一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料及其制備方法。
技術介紹
1、為了提升再生聚丙烯的耐磨性、阻燃性，技術研發已進入新階段，為了增強耐磨性，通常會加入玻璃纖維或碳纖維，這些纖維材料可以大幅提高聚丙烯的硬度及抗磨損能力，適配于汽車零部件、工業設備等需要高耐磨性能的領域，而在增強阻燃性的方面，研究人員是通過引入阻燃劑和天然纖維，如麻纖維等，進一步提高材料在高溫環境下的穩定性，不僅更加穩定耐用，還具備更高的安全性，廣泛應用于建筑、家居和工業生產等多個領域。
2、現有技術cn116218075a公開了一種具有低揮發有機物特點長玻纖增強再生聚丙烯材料及其制備方法，包括以下重量百分比計的原料組成：聚丙烯樹脂12-62％、再生聚丙烯10-30％、連續長玻璃纖維20-50％、相容劑4％、抗氧劑2％和潤滑劑2％。
3、則上述的專利內容是通過在再生聚丙烯中引入連續長玻璃纖維和聚丙烯樹脂以及其余輔料來達到所需的技術效果，但是，由于在對連續長玻璃纖維進行表面改性的過程中僅是使用涂覆的方法，易導致改性層包覆不完全，進一步的，由于連續長玻璃纖維表面的極性與聚丙烯樹脂等有機材料的極性差異較大，還將導致界面結合力弱，使材料的耐磨性能有待進一步提高。
4、針對此方面的技術缺陷，現提出一種解決方案。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料及其制備方法，用于解決現有技術中纖維增強的聚丙烯復合材料的耐磨性能和阻燃性能有待
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現：一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，包括以下重量計的原料組成：交聯聚丙烯80-100份、改性纖維10-20份、增塑劑10-20份、穩定劑2-5份、潤滑劑0.5-2份和抗氧劑0.5-1份；
3、其中，交聯聚丙烯的制備方法包括以下步驟：
4、a1、將再生聚丙烯、改性纖維和輻射交聯劑混合均勻后加入到雙螺桿擠出機中，熔融擠出得到聚丙烯基材；
5、制備聚丙烯基材的反應原理：在高溫熔融的過程中，改性纖維表面的酰胺基團促進再生聚丙烯異相成核，使β晶型產生，促進輻射過程中對高能粒子的能力的吸收，最終制備得到聚丙烯基材。
6、a2、將聚丙烯基材放置在電子束輻照設備中，經電子輻射后，得到交聯聚丙烯。
7、制備交聯聚丙烯的反應原理：高能輻射照射聚丙烯、改性纖維和輻射交聯劑的過程中，能量材料吸收，導致碳碳雙鍵發生斷裂產生游離的反應性自由基，通過不斷聚合聚丙烯鏈段產生交聯，最終制備得到交聯聚丙烯。
8、進一步的，步驟a1中，交聯聚丙烯、改性纖維和輻射交聯劑的用量比為40-50g:1-3g:5-8g，雙螺桿擠出機從進料口朝向出料口方向的七個溫度區段的溫度依次為170℃、185℃、185℃、200℃、200℃、210℃、210℃，雙螺桿擠出機的主機轉速為120-160rpm，壓力為80-120bar；步驟a2中，電子輻射的操作為：以15-20l/min的流量向電子輻射裝置中通入氮氣保護，并設置電子束能量為3-4mev，功率為20-25kw，輻射劑量為200-250kgy，傳送帶速度設為1-3m/min。
9、進一步的，增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異壬酯和檸檬酸三丁酯中的一種或多種；穩定劑為丁基化羥基甲苯和亞磷酸三苯酯中的一種或兩種；潤滑劑為硬脂酸鈣、氧化聚乙烯蠟和蒙旦蠟中的一種或多種；抗氧化劑為三叔丁基羥基苯基丙烯酸酯、四甲基二羥基苯丙烯酸酯和三叔丁基羥基苯基丙烯酸酯中的一種或多種。
10、進一步的，改性纖維的制備方法為：將致密纖維、4,6-二乙烯基-1,3,5-三嗪-2-胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、三乙胺和n,n-二甲基甲酰胺加入到反應釜中攪拌，反應釜溫度升高至80-120℃，保溫反應2-4h，后處理得到改性纖維。
11、制備改性纖維的反應方程式為：
12、
13、式中：表示致密纖維，，星號表示r1與改性纖維上亞氨基的連接位點。
14、制備改性纖維的反應原理為：在催化劑的催化下，致密纖維表面大量羧基與、4,6-二乙烯基-1,3,5-三嗪-2-胺和3-氨基丙基三乙氧基硅烷發生反應，形成以酰胺鍵相連的結構，最終制備得到改性纖維。
15、進一步的，反應釜攪拌速率為40-60rpm，致密纖維、4,6-二乙烯基-1,3,5-三嗪-2-胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、三乙胺和n,n-二甲基甲酰胺的用量比為8-10g:1-2g:2-3g:0.3-0.5g:50-60ml，后處理包括：反應完成后，到反應釜溫度降低至室溫，抽濾反應液收集濾餅，使用乙醇和去離子水分別清洗3-5次后，將濾餅放置于溫度為80℃的干燥箱中真空干燥至濾餅恒重，得到改性纖維。
16、進一步的，致密纖維的制備方法包括以下步驟：
17、b1、將碳包纖維浸泡在氧化液中，使用紫外線燈輻射1-2h，后處理得到氧化纖維；
18、制備氧化纖維的反應原理：在紫外線燈照射下，氧化液被激活對碳包纖維表面的碳層進行氧化，在其表面引入羧基、羥基和環氧基等活性官能團，最終制備得到氧化纖維。
19、b2、將氧化纖維加入到熱等靜壓爐中，將熱等靜壓爐溫度升高至1200-1500℃，壓力上升至300-400mpa，經過高溫高壓處理4-6h后，得到致密纖維。
20、制備致密纖維的反應原理為：在高溫下，晶界中的原子發生移動和重排，促進了顆粒之間的結合，高壓作用下，材料中的顆粒會發生微觀的塑性變形，顆粒在高溫高壓條件下重新排列，并填充到孔隙中，并且經過氧化賦予碳層的活性官能團在高溫高壓下反應，促進材料間的聚合，最終使得材料內部致密化。
21、進一步的，步驟b1中，所述氧化液由3-5wt%過氧化氫和0.1-0.5wt%高錳酸鉀的溶液按用量比5-8ml:2-3ml，紫外線燈燈波長為260-360nm，碳包纖維和氧化液的用量比為1g:3-5ml，后處理包括：反應完成后，使用飽和氫氧化鈉溶液中和反應液，直至體系為中性后，抽濾反應液收集濾餅，使用乙醇和去離子水洗滌濾餅3-5次后，將濾餅放置于溫度為60℃的干燥箱中真空干燥至濾餅恒重，得到氧化纖維。
22、進一步的，碳包纖維的制備方法為：
23、c1、將碳化硅纖維和乙醇加入到反應釜中，超聲處理10-20min后，向反應釜中加入三乙胺、n-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷和去離子水，常溫下超聲1-2h，后處理得到組裝纖維；
24、制備組裝纖維的原理為：經過乙醇洗滌，碳化硅表面裸露出羥基等活性基團，隨著n-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷和催化劑的加入，其鏈段上的硅氧基水解形成硅醇與碳化硅纖維表面形成交聯，制備得到組裝纖維。
25、c2、將組裝纖維加入到氣相沉積裝置中，經過氣相沉積得到碳包纖維。
26、制備碳包纖維的原理為：甲烷作為前驅體氣體，在高溫環境下分本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，包括以下重量計的原料組成：交聯聚丙烯80-100份、改性纖維10-20份、增塑劑10-20份、穩定劑2-5份、潤滑劑0.5-2份和抗氧劑0.5-1份；
2.根據權利要求1所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，步驟A1中，再生聚丙烯、改性纖維和輻射交聯劑的用量比為40-50g:1-3g:5-8g，雙螺桿擠出機從進料口朝向出料口方向的七個溫度區段的溫度依次為170℃、185℃、185℃、200℃、200℃、210℃、210℃，雙螺桿擠出機的主機轉速為120-160rpm，壓力為80-120bar；步驟A2中，電子輻射的操作為：以15-20L/min的流量向電離輻射裝置中通入氮氣保護，并設置電子束能量為3-4MeV，功率為20-25kW，輻射劑量為200-250kGy，傳送帶速度設為1-3m/min。
3.根據權利要求1所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，所述改性纖維的制備方法為：將致密纖維、4,6-二乙烯基-1,3,5-三嗪-2-胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、三乙胺和N,N-二甲基
4.根據權利要求3所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，反應釜攪拌速率為40-60rpm，致密纖維、4,6-二乙烯基-1,3,5-三嗪-2-胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、三乙胺和N,N-二甲基甲酰胺的用量比為8-10g:1-2g:2-3g:0.3-0.5g:50-60mL。
5.根據權利要求3所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，所述致密纖維的制備方法包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，步驟B1中，所述氧化液由3-5wt%過氧化氫和0.1-0.5wt%高錳酸鉀的溶液按用量比5-8mL:2-3mL，紫外線燈燈波長為260-360nm，碳包纖維和氧化液的用量比為1g:3-5mL。
7.根據權利要求5所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，所述碳包纖維的制備方法為：
8.根據權利要求7所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，步驟C1中，碳化硅纖維、乙醇、三乙胺、N-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷和去離子水的用量比為8-10g:30-40mL:1-2g:3-5g:10-15mL，超聲頻率為20-40kHz；步驟C2中，氣相沉積操作為：通入氮氣將反應室內空氣排凈后，將反應室的溫度升高至800-1200℃，氣壓設置為1000-1200Pa，并通入甲烷和氮氣以1-2:20的體積比混合的混合氣體，氣體流速為600-800sccm，保溫處理2-4h，得到碳包纖維。
9.根據權利要求1所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，所述輻射交聯劑的制備方法為：將1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基環四硅氧烷、三烯丙基磷酸酯和乙酸乙酯加入到反應釜中攪拌，待固體全部溶解后將混合液加入到噴霧干燥器中，經霧化干燥后得到輻射交聯劑。
10.根據權利要求1-9任一項所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，包括以下重量計的原料組成：交聯聚丙烯80-100份、改性纖維10-20份、增塑劑10-20份、穩定劑2-5份、潤滑劑0.5-2份和抗氧劑0.5-1份；
2.根據權利要求1所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，步驟a1中，再生聚丙烯、改性纖維和輻射交聯劑的用量比為40-50g:1-3g:5-8g，雙螺桿擠出機從進料口朝向出料口方向的七個溫度區段的溫度依次為170℃、185℃、185℃、200℃、200℃、210℃、210℃，雙螺桿擠出機的主機轉速為120-160rpm，壓力為80-120bar；步驟a2中，電子輻射的操作為：以15-20l/min的流量向電離輻射裝置中通入氮氣保護，并設置電子束能量為3-4mev，功率為20-25kw，輻射劑量為200-250kgy，傳送帶速度設為1-3m/min。
3.根據權利要求1所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，所述改性纖維的制備方法為：將致密纖維、4,6-二乙烯基-1,3,5-三嗪-2-胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、三乙胺和n,n-二甲基甲酰胺加入到反應釜中攪拌，反應釜溫度升高至80-120℃，保溫反應2-4h，后處理得到改性纖維。
4.根據權利要求3所述的一種纖維增強的再生聚丙烯復合材料，其特征在于，反應釜攪拌速率為40-60rpm，致密纖維、4,6-二乙烯基-1,3,5-三嗪-2-胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、三乙胺和n,n-二甲基甲酰胺的用量比為8-10g:1-2g:2-3g:0.3-0.5g:50-60ml。
5.根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：申輝，丁鵬，宋娜，高森森，姜輝，姜燕燕，郭新宇，
申請(專利權)人：安徽冠泓塑業有限公司，
類型：發明
國別省市：
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