本發明專利技術提供一種回收碳纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法、應用，包括75?90份聚丙烯、10?20份改性的回收碳纖維、0?3份相容劑、0.2?0.5份抗氧劑、0.1?0.2份光穩定劑、0.3?1份著色劑，該改性的回收碳纖維由回收碳纖維依次經過超臨界處理和硅烷偶聯劑處理得到。本發明專利技術先通過超臨界處理去除回收碳纖維上殘留的有機物和氧化層，增強碳纖維的表面能，使其與聚丙烯的表面能更接近，從而增加其與聚丙烯的相容性；另一方面，超臨界處理能夠改善回收碳纖維的表面粗糙度，增加其表面活性，使其與硅烷偶聯劑的結合更強，使接枝后的碳纖維的表面能進一步提高，更加親和聚丙烯基體，使回收碳纖維與聚丙烯之間的粘結力增強，有效傳遞應力，顯著提高復合材料的機械強度、剛性和韌性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及復合材料加工，特別是涉及一種回收碳纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法、應用。
技術介紹
1、汽車輕量化，就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實驗證明，汽車質量降低一半，燃料消耗也會降低將近一半。由于環保和節能的需要，汽車的輕量化已經成為世界汽車發展的潮流。
2、汽車座椅護板的作用是保護汽車座椅，同時可以有效地保護座椅的內部清潔，座椅護板一般采用pp/epdm-td20復合材料。但是，pp/epdm-td20復合材料在實際應用中存在一些問題，比如該材料的密度較高，剛性較差，受力容易變形等。
3、因此，為了滿足現在汽車輕量化的需求，研發一種性能更高、且保持輕量化的復合材料，是目前需要克服的難題。
技術實現思路
1、鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，用于解決現有技術中汽車座椅材料的密度高、剛性差的問題，同時，本專利技術還將提供該回收碳纖維增強聚丙烯復合材料的制備方法；此外，本專利技術還將提供該回收碳纖維增強聚丙烯復合材料的應用。
2、為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供以下技術方案：
3、本專利技術的第一方面，提供一種回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，包括以下重量份的組分：
4、
5、其中，所述改性的回收碳纖維由回收碳纖維依次經過超臨界流體處理和硅烷偶聯劑處理得到。</p>6、進一步的，所述超臨界流體包括超臨界二氧化碳。
7、進一步的，所述硅烷偶聯劑包括氨基硅烷偶聯劑、環氧基硅烷偶聯劑中的至少一種。
8、更進一步的，所述氨基硅烷偶聯劑包括γ-氨基丙基三乙氧基硅烷（aptes）、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷（apms）、3-氨基-1-丙烯基三乙氧基硅烷（amps）、γ-氨基丙基-β-氯丙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種；
9、所述環氧基硅烷偶聯劑包括γ-環氧丙基三乙氧基硅烷、3-環氧丙基三甲氧基硅烷、kh-560中的至少一種。
10、進一步的，所述改性的回收碳纖維由以下制備方法得到：
11、（1）超臨界流體處理
12、將清潔后的回收碳纖維放入超臨界反應器中，然后注入超臨界流體，并加壓至超臨界狀態，提高壓力至8-12mpa，升溫至40-80℃反應一段時間，反應結束后，緩慢降壓，回收超臨界流體，將處理后的回收碳纖維取出并進行干燥，得到超臨界流體處理后的回收碳纖維；
13、（2）硅烷偶聯劑處理
14、將超臨界流體處理后的回收碳纖維剪切至需要的長度，采用紫外線對回收碳纖維表面進行照射，然后將紫外線處理后的回收碳纖維浸泡在含有硅烷偶聯劑的溶液中，升溫至60-80℃反應一段時間，然后將接枝硅烷偶聯劑的回收碳纖維取出，洗滌、干燥后，得到所述改性的回收碳纖維。
15、在步驟（1）中，超臨界處理時間為0.5-2h；
16、降壓速率為0.5-1?mpa/min。
17、在步驟（2）中，所述回收碳纖維剪切至1-6mm；
18、紫外線的波長為100-280nm，紫外線照射時間為10-600s；
19、硅烷偶聯劑的反應時間為30-60min；
20、溶解硅烷偶聯劑的溶液包括水、甲醇、乙醇、異丙醇、dmf中的至少一種。
21、進一步的，所述聚丙烯選自共聚聚丙烯。
22、進一步的，所述相容劑包括馬來酸酐接枝聚丙烯（pp-g-mah）、苯乙烯-馬來酸酐接枝共聚物（sebs-g-mah）、丙烯酸接枝聚丙烯（pp-g-aa）中的至少一種。
23、更進一步的，所述相容劑的添加量優選為1-2重量份。
24、更進一步的，所述改性的回收碳纖維和相容劑的質量比為（5-15）:1，優選為10:1。該范圍的質量比使相容劑上的接枝物（馬來酸酐會丙烯酸基團）可以充分與改性回收碳纖維上的氨基或環氧基進行交聯，在復合材料中形成交聯網絡，提高材料的各項性能，還能促進回收碳纖維的均勻分散。
25、進一步的，所述抗氧劑包括酚類抗氧劑、胺類抗氧劑、亞磷酸酯復合抗氧劑中的至少一種。
26、進一步的，所述光穩定劑包括紫外線吸收劑、受阻胺光穩定劑中的至少一種；所述光穩定劑優選為紫外線吸收劑和受阻胺光穩定劑的復配包，紫外線吸收劑能夠有效阻止紫外線的侵害，而受阻胺光穩定劑能夠進一步抑制材料的光降解過程。
27、更進一步的，所述光穩定劑包括苯并三氮唑類紫外線吸收劑、tinuvin?770、tetrakis、irganox系列中的至少一種。
28、進一步的，所述著色劑選自炭黑母粒。
29、本專利技術的第二方面，提供一種回收碳纖維增強聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：
30、s1、對回收碳纖維進行改性處理，得到改性的回收碳纖維，備用；
31、s2、按比例稱取各組分；
32、s3、將聚丙烯、相容劑、抗氧劑、光穩定劑和著色劑在高速混合機中共混，得到預混料；
33、s4、先將預混料喂入雙螺桿擠出機中熔融共混，再將改性的回收碳纖維通過側喂料加入雙螺桿擠出機中；
34、s5、經擠出、拉條、冷卻、切粒，得到回收碳纖維增強聚丙烯復合材料。
35、在步驟s4中，螺桿各區的溫度為190-230℃，螺桿轉速為100-200轉/分。
36、本專利技術的第三方面，提供上述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料在汽車材料中的應用。
37、具體的，將所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料用于加工成汽車座椅護板。
38、如上所述，本專利技術的一種回收碳纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法、應用，具有以下有益效果：
39、1、本專利技術采用改性的回收碳纖維對聚丙烯進行增強，一方面，先通過超臨界處理去除回收碳纖維上殘留的有機物和氧化層，并增強回收碳纖維的表面能，使其與聚丙烯的表面能更加接近，從而增加其與聚丙烯的相容性；另一方面，超臨界處理改善回收碳纖維的表面粗糙度，增加其表面活性，使其與硅烷偶聯劑的結合更強，接枝硅烷偶聯劑后的碳纖維的表面能進一步提高，更加親和聚丙烯基體，使回收碳纖維與聚丙烯之間的粘結力增強，有效傳遞應力，顯著提高復合材料的機械強度、剛性和韌性。
40、2、本專利技術制備的改性回收碳纖維的性能與新碳纖維并無差異，且成本更低，生產過程更低碳環保；與滑石粉等其他增強填料相比，改性回收碳纖維對材料的密度影響極小，能夠保證復合材料的輕量化要求。
41、3、本專利技術的回收碳纖維上接枝的氨基硅烷偶聯劑或環氧基硅烷偶聯劑能夠與本專利技術的相容劑發生交聯反應，在復合材料中建立交聯網絡，能夠有效地傳遞和分散應力，提高材料的強度和剛性，減少材料的變形。
42、4、本專利技術的光穩定劑選用紫外線吸收劑和受阻胺光穩定劑的復配包，紫外線吸收劑能夠有效阻止紫外線本文檔來自技高網
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【技術保護點】
1.一種回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，包括以下重量份的組分：
2.根據權利要求1所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，所述硅烷偶聯劑包括氨基硅烷偶聯劑、環氧基硅烷偶聯劑中的至少一種。
3.根據權利要求2所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，所述氨基硅烷偶聯劑包括γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基-1-丙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基-β-氯丙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種；
4.根據權利要求3所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，所述改性的回收碳纖維由以下制備方法得到：
5.根據權利要求2所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，所述相容劑包括馬來酸酐接枝聚丙烯、苯乙烯-馬來酸酐接枝共聚物、丙烯酸接枝聚丙烯中的至少一種。
6.根據權利要求5所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，所述改性的回收碳纖維和相容劑的質量比為（5-15）:1。
7.根據權利要求1所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，所述光穩定劑包括紫外線吸收劑、受阻胺光穩定劑中的至少一種。
8.根據權利要求7所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，所述光穩定劑包括苯并三氮唑類紫外線吸收劑、Tinuvin?770、Tetrakis、Irganox系列中的至少一種。
9.一種制備如權利要求1-8任一項所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料的方法，其特征在于，包括如下步驟：
10.一種如權利要求1-8任一項所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料在汽車材料中的應用。
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【技術特征摘要】
1.一種回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，包括以下重量份的組分：
2.根據權利要求1所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，所述硅烷偶聯劑包括氨基硅烷偶聯劑、環氧基硅烷偶聯劑中的至少一種。
3.根據權利要求2所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，所述氨基硅烷偶聯劑包括γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基-1-丙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基-β-氯丙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種；
4.根據權利要求3所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，所述改性的回收碳纖維由以下制備方法得到：
5.根據權利要求2所述的回收碳纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于，所述相容劑包括馬來酸酐接枝聚丙烯、苯乙烯-馬來酸酐接枝共聚物、...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐祥，田明亮，沈鑫，邢華光，董爽，
申請(專利權)人：蘇州旭光聚合物有限公司，
類型：發明
國別省市：
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