[发明专利]一种短切碳纤维增强的木塑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短切碳纤维增强的木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料已是一种商业化产品并形成了相关制造产业，当前木塑复合材料主要用于包装行业、建筑行业、汽车飞机配件并不断用于其他新兴领域。然而木塑复合材料自身物理力学性能偏低已成为限制其应用的一个短板，并且木塑复合材料的总体性能也有继续提高的可能性，因此制备一种高性能木塑复合材料的极为必要的，直接关系到木塑复合材料产业的精深发展壮大。

添加增强体是一种有效增强复合材料性能的方法，短切碳纤维是复合材料常用的一种增强材料，其自身物理力学性能很高。当前采用短切碳纤维增强木塑复合材料的相关研究刚刚起步且并未出现可推广应用的成熟技术。现有技术还存在很多问题，如当前的制备方法较为繁琐，一般需对短切碳纤维进行表面改性处理，此外短切碳纤维与塑料基体之间的界面相容问题也未解决。本发明公开了一种在木塑复合材料制备过程中添加短切碳纤维的制备方法，工艺简单，增强效果明显。

发明内容

本发明要解决木塑复合材料力学性能的不足，提出采用短切碳纤维增强木塑复合材料，并提供一种相对简单的制备方法。

本发明的一种短切碳纤维增强的木塑复合材料按质量份数由30~50份聚烯烃塑料、6~20份短切碳纤维、0.5~1.5份润滑剂、1~4份相容剂和50~60份木粉制备而成。

本发明的一种短切碳纤维增强的木塑复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：

一、称取：按质量份数称取30~50份聚烯烃塑料、6~20份短切碳纤维、1~4份相容剂、0.5~1.5份润滑剂和50~60份木粉；

二、将步骤一称取的30~50份聚烯烃塑料、6~20份短切碳纤维、1~4份相容剂、0.5~1.5份润滑剂和50~60份木粉在高混机中混合均匀，混合速度1400~3000r/min，混合时间为15~30min，然后用混合料通过挤出机造粒，造粒温度为150℃~210℃，得到木塑粒料；

三、将木塑粒料进行成型加工，即得到短切碳纤维增强的木塑复合材料。

本发明的有益效果是：本发明制备的短切碳纤维增强的木塑复合材料力学强度明显提高，短切碳纤维与塑料基体间的界面相容性较好，相容剂的作用机理是渗透覆盖在短切碳纤维表面并与塑料基体间有紧密连接，可见该复合材料体系中相容剂发挥了应有的作用并确保了短切碳纤维的增强效果，此外为了确保特定长度的短切碳纤维在木塑复合材料中有较好的分散性，本发明限制了短切碳纤维的长度，并为制备高性能的木塑复合材料提供了一种有效可行的方法。

通过本发明制备的短切碳纤维增强的木塑复合材料，拉伸强度提高15%~30%，弯曲强度提高18%~40%，冲击强度提高10%~20%。

本发明用于一种短切碳纤维增强的木塑复合材料及其制备方法。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种短切碳纤维增强的木塑复合材料按质量份数由30~50份聚烯烃塑料、6~20份短切碳纤维、1~4份相容剂、0.5~1.5份润滑剂和50~60份木粉制备而成。

通过本实施方式制备的短切碳纤维增强的木塑复合材料，拉伸强度提高15%~30%，弯曲强度提高18%~40%，冲击强度提高10%~20%。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯中的一种；所述的短切碳纤维长度为2~10mm，是PAN基工业用长碳纤维经刀切获得的。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种；所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的一种；所述的木粉目数为20~120目。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式所述的一种短切碳纤维增强的木塑复合材料的制备方法，是按以下步骤进行的：

一、称取：按质量份数称取30~50份聚烯烃塑料、6~20份短切碳纤维、1~4份相容剂、0.5~1.5份润滑剂和50~60份木粉；

二、将步骤一称取的30~50份聚烯烃塑料、6~20份短切碳纤维、1~4份相容剂、0.5~1.5份润滑剂和50~60份木粉在高混机中混合均匀，混合速度1400~3000r/min，混合时间为15~30min，然后用混合料通过挤出机造粒，造粒温度为150℃~210℃，得到木塑粒料；

三、将木塑粒料进行成型加工，即得到短切碳纤维增强的木塑复合材料。