[发明专利]注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料，具体的说，涉及一种注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯及其制备方法。

背景技术

碳纤维有极好的纤度，还有耐高、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系数小等一系列优异性能。目前，碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料来应用。这种增强塑料比钢、玻璃钢更优越，用途非常广泛，如制造火箭、宇宙飞船等重要材料；制造喷气式发动机；制造耐腐蚀化工设备等。

超高分子量聚乙烯具有耐化学腐蚀性、低摩擦系数、抗冲击性以及耐磨性。它已大量应用在那些必须具备上述特性的苛刻环境中，例如化学工业、采矿业、机械工程、生物医学的移植领域以及纺织工业。但其却无法克服超高分子量聚乙烯无流动性，无法注塑，收缩率大等缺点，使得在一定程度上限制了超高分子量聚乙烯的应用范围。

超高分子量聚乙烯随着分子量的增大，其各项理化性能将显著提高，表现出优良的综合性能，但是分子量的增大，使得超高分子量聚乙烯粘度变得极高，流动性很差，分子表面张力显著提高，很难与其它添加物亲和，以致造成填充改性很困难。

发明内容

为解决技术上的问题，本发明的目的是提供一种具有超韧、耐低温，高耐磨，高强度，尺寸稳定性好，导电，高刚性，流动性，能注塑的注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯及其制备方法。

本发明目的是这样实现的：

一种注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯，由下列重量份数的组分制得：

超高分子量聚乙烯：45～75份

液晶高分子聚合物(LCP)：5～20份

MA-POE：5～10份

碳纤维：15～35份

上述超高分子量聚乙烯分子量为350～370万；

上述液晶高分子聚合物溶融温度为210℃以下；

上述MA-POE为马来酸酐接枝辛烯/乙烯共聚物；

上述碳纤维为碳含量在90％以上的高强度高模量碳纤维。

一种注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯的制备方法，将碳纤维在450～600℃下处理1～2小时，使其表面有机残留物小1％，然后在室温下放入硝酸/钛酸酯复合液中浸泡2～3小时，滤出烘干，将所有组分经混合机混合，经双螺杆挤出机，在200～240℃温度下经双螺杆挤出造粒机挤出造粒即得注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯。

下表为本发明注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯的检测数据：

有益效果

本发明注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯具有超韧、耐低温(可在-70度到120度之间长期使用)，高耐磨，高强度，尺寸稳定性好，导电(表面电阻2～10欧母)，高刚性等优点，解决了超高分子量聚乙烯无流动性，无法注塑的难题。

具体实施方式

先将碳纤维在450～600℃下处理1~2小时，使其表面有机残留物小1％，然后在室温下放入硝酸/钛酸酯复合液中浸泡2～3小时，滤出烘干备用。将超高分子量聚乙烯、液晶高分子聚合物、碳纤维和MA-POE按上述实施例分别混合，经双螺杆挤出造粒机，处理好的碳纤维由双螺杆挤出造粒机加纤口加入，注意控制主机转速及下料控制碳纤维含量挤出造粒即得到注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯。