本發(fā)明專利技術(shù)屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種聚乳酸/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)的復(fù)合材料包括以下組分和重量份數(shù)：50-95份聚乳酸、5-50份改性碳纖維、0.05-1份抗氧劑和0.05-1份光穩(wěn)定劑。本發(fā)明專利技術(shù)公開的復(fù)合材料是由以下方法制備得到的：稱取50-95份聚乳酸、5-50份改性碳纖維、0.05-1份抗氧劑和0.05-1份光穩(wěn)定劑，溫度為170～230℃，在高分子加工設(shè)備中進(jìn)行熔融共混，制備得到聚乳酸/碳纖維復(fù)合材料。本發(fā)明專利技術(shù)公開的復(fù)合材料表面光滑無(wú)纖，大大拓展了聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，方便工業(yè)化生產(chǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于高分子材料
，具體涉及一種高抗沖和導(dǎo)電的聚乳酸/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
聚乳酸(PLA)是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由發(fā)酵過(guò)程制成乳酸，再通過(guò)化學(xué)合成轉(zhuǎn)換成聚乳酸，其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水， 不污染環(huán)境，這對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料。聚乳酸適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應(yīng)用十分廣泛。可用于加工從工業(yè)到民用的各種塑料制品、包裝食品、快餐飯盒、無(wú)紡布、工業(yè)及民用布，進(jìn)而加工成農(nóng)用織物、保健織物、抹布、衛(wèi)生用品、 室外防紫外線織物、帳篷布、地墊面等等，市場(chǎng)前景十分看好。目前，聚乳酸的主要用途集中在醫(yī)藥領(lǐng)域如一次性輸液用具、免拆型手術(shù)縫合線等，低分子聚乳酸作藥物緩釋包裝劑等。在工程塑料應(yīng)用領(lǐng)域由于其相對(duì)較高的成本(高于聚丙烯、聚乙烯等常見聚烯烴)和相對(duì)較差的沖擊韌性大大限制了他的應(yīng)用。然而，作為一種環(huán)境友好型材料，他的更大范圍的應(yīng)用是大勢(shì)所趨，因此，降低生產(chǎn)成本、提高韌性成了拓展聚乳酸應(yīng)用的突破口。碳纖維是含碳量高于90%的無(wú)機(jī)高分子纖維，是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在 3500MPa以上，是鋼的7 9倍，抗拉彈性模量為23000 43000MPa亦高于鋼。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大，從這個(gè)意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景，綜觀多種新興的復(fù)合材料(如高分子復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料)的優(yōu)異性能，不少人預(yù)料，人類在材料應(yīng)用上正從鋼鐵時(shí)代進(jìn)入到一個(gè)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的時(shí)代。未經(jīng)表面處理的碳纖維具有表面光滑，表面活性低、表面張力低，比表面積小，缺乏有化學(xué)反應(yīng)活性的官能團(tuán)，從而與聚合物尤其是極性聚合物如聚酯等浸潤(rùn)性能差，直接影響復(fù)合材料的力學(xué)性能，因此，表面處理是碳纖維應(yīng)用工藝的一個(gè)重要工序。近年來(lái)對(duì)碳纖維表面進(jìn)行改性處理，改善碳纖維與基體樹脂之間的粘結(jié)強(qiáng)度，以充分發(fā)揮碳纖維的優(yōu)異力學(xué)性能，一直是人們關(guān)注的問(wèn)題。目前常用的表面處理方法，都是在碳纖維表面發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，增加其表面形貌的復(fù)雜性和極性基團(tuán)的含量，從而提高碳纖維與基體樹脂的界面性能，實(shí)現(xiàn)提高復(fù)合材料整體力學(xué)性能的最終目的。常見的碳纖維表面處理的方法有氣相氧化法、液相氧化法、陽(yáng)極氧化法、等離子氧化法和表面涂層改性法等。到目前為止，關(guān)于聚乳酸-碳纖維復(fù)合材料至今尚無(wú)報(bào)道
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種高抗沖和導(dǎo)電的聚乳酸/碳纖維復(fù)合材料。本專利技術(shù)的另一個(gè)目的是提供一種上述聚乳酸/碳纖維復(fù)合材料的制備方法。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下本專利技術(shù)提供了一種高抗沖和導(dǎo)電的聚乳酸/碳纖維復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括以下組分和重量份數(shù)聚乳酸50-95，改性碳纖維 5-50，抗氧劑0.05-1，光穩(wěn)定劑0.05-1。所述的聚乳酸選自左旋聚乳酸、右旋聚乳酸或混旋聚乳酸中的一種。所述的改性碳纖維是由下列方法制備得到的將1份碳纖維和5 50份的氧化劑溶液混合，溫度為30 90°C條件下，超聲處理30 MOmin后，用去離子水沖洗3 5次， 60 150°C于真空烘箱干燥M-48h。所述的氧化劑溶液選自硫酸、硝酸或高氯酸中的一種或幾種的混合溶液。所述的碳纖維為短切碳纖維，選自聚丙烯腈碳纖維或浙青碳纖維中的一種，直徑 1 100 μ m,長(zhǎng)度 1 10mm。所述的抗氧劑選自抗氧劑168(三亞磷酸酯)、抗氧劑沈4 (2-叔丁基-4-甲基苯酚)、抗氧劑300 (4，4'-硫代雙(6-叔丁基間甲酚))、抗氧劑 565 (4-硝基-2，6- 二叔丁基苯酚)、抗氧劑1010 (四季戊四醇酯)或抗氧劑1076 (β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯)等中的一種或幾種的混合物。所述的光穩(wěn)定劑選自光穩(wěn)定劑四2 (二-(N-甲基-2，2，6，6-四甲基-4-吡啶基) 癸二酯和甲基-(N-甲基-2，2，6，6-四甲基-4-吡啶基癸二酯)、光穩(wěn)定劑622( 丁二酸與G-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物))、光穩(wěn)定劑770 (雙O，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯)或光穩(wěn)定劑944(聚_1，3， 5-三嗪-2，4- 二基]_1，6- 二己二基]])中的一種。本專利技術(shù)還提供了一種上述聚乳酸/碳纖維復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟稱取50-95份聚乳酸、5-50份改性碳纖維、0. 05-1份抗氧劑和0. 05-1份光穩(wěn)定劑，溫度為170 230°C，在高分子加工設(shè)備中進(jìn)行熔融共混，制備得到聚乳酸/碳纖維復(fù)合材料。所述的高分子加工設(shè)備選自單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)、注塑機(jī)、高速混合機(jī)、開煉機(jī)或微型注塑機(jī)中的一種或幾種。本專利技術(shù)同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)制備的高抗沖和導(dǎo)電的聚乳酸/碳纖維復(fù)合材料，由于經(jīng)過(guò)特殊表面處理的碳纖維表面帶有-COOH或-OH等官能團(tuán)，從而在熔融擠出過(guò)程中碳纖維能與聚乳酸基體很好的浸潤(rùn)和分散，使得碳纖維在體系中分散均勻，較低的碳纖維填充就能較大的提高聚乳酸的韌性，并能得到聚乳酸/碳纖維導(dǎo)電復(fù)合材料，該復(fù)合材料表面光滑無(wú)纖，大大拓展了聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，方便工業(yè)化生產(chǎn)。 具體實(shí)施例方式以下結(jié)合所示實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1(1)改性碳纖維的制備將6份的短切聚丙烯腈碳纖維、60%的硝酸溶液30份， 30°C的反應(yīng)溫度下，超聲處理30min后，用去離子水沖洗3次，60°C于真空烘箱干燥24h備用。(2)稱取左旋聚乳酸95份、改性碳纖維5份、抗氧劑10100. 05份和光穩(wěn)定劑 7700. 05份，于高速混合機(jī)中混合2min，于180°C條件下熱壓成膜從而制備聚乳酸/短切碳纖維復(fù)合材料，其中碳纖維含量為5%。測(cè)試樣品的力學(xué)和電學(xué)性能數(shù)值如表1所示。實(shí)施例2(1)改性碳纖維的制備將11份的短切浙青碳纖維、98%的硫酸溶液100份，90°C 的反應(yīng)溫度下，超聲處理120min后，用去離子水沖洗4次，90°C于真空烘箱干燥3 備用。(2)稱取右旋聚乳酸90份、改性碳纖維10份、抗氧劑1680. 5份和光穩(wěn)定劑四20. 5 份，于高速混合機(jī)中混合2min，于180°C條件下微型注塑制備聚乳酸/短切碳纖維復(fù)合材料現(xiàn)鈴型樣條，其中碳纖維含量為10%。測(cè)試樣品的力學(xué)和電學(xué)性能數(shù)值如表1所示。實(shí)施例3(1)改性碳纖維的制備將55份的短切浙青碳纖維、98%的硫酸和硝酸的混酸溶液500份，60°C的反應(yīng)溫度下，超聲處理MOmin后，用去離子水沖洗5次，90°C于真空烘箱干燥4 備用。(2)稱取混旋聚乳酸50份、改性碳纖維50份和抗氧劑3001份和光穩(wěn)定劑9441 份，于高速混合機(jī)中混合2min，180°C條件下哈克密煉機(jī)密煉5min，擠出造粒，并于230°C熱壓成膜從而制備聚乳酸/短切碳纖維復(fù)合材料，其中碳纖維含量為50%。測(cè)試樣品的力學(xué)和電學(xué)性能數(shù)值如表1所示。實(shí)施例4(1)改性碳纖維的制備將12份的短切聚丙烯腈碳本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳珍明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：合肥杰事杰新材料股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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