[发明专利]一种石墨烯增润的超高载量碳纤维增强塑料

说明书

本发明公开了一种石墨烯增润的超高载量碳纤维增强塑料，按照质量百分比由以下组分组成：40％～60％的改性碳纤维，0.01％～0.5％的改性石墨烯，余量为塑料。本发明所得产品碳纤维含量比现有碳纤增强塑料大幅度提高，塑料的弹性模量相应大幅提高；立体构造石墨烯具有很好的润滑性，加入塑料中可以降低塑料溶体和增强纤维之间的摩擦阻力，提高增强塑料的熔体流动速率，使得增强纤维的填充率可以大幅提高，在本发明方法中碳纤维的添加量最高可达60％，从而大幅提高增强塑料的弹性模量。

技术领域

本发明涉及一种碳纤维增强塑料，特别涉及一种石墨烯增润的超高载量碳纤维增强塑料。

背景技术

塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，可以自由改变成分及形体样式，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。目前，塑料在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面通过改性能达到更高的要求，而且加工方便并可替代金属材料。塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业，以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。

弹性模量是指材料在受力状态下应力与应变之比，弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。选用高弹性模量的材料可以减少零件的弹性变形，提高零件服役时稳定性。

塑料的弹性模量与金属相比，差别十分巨大，据调查，普通碳钢的弹性模量为210GPa，延性铁的弹性模量为120GPa，而目前的塑料，大多数弹性模量都在10GPa以下。添加增强剂如滑石粉、碳纤维、玻璃纤维等可增强改性塑料的弹性模量，其中碳纤维增强作用最佳，30％的碳纤维其弹性模量可达20GPa以上。而碳纤维的含量是决定塑料弹性模量的关键因素，通常市面上的碳纤维添加量最高为30％左右，无法进一步提高，这是由于碳纤维与塑料基体之间在共混时存在摩擦，随着碳纤维含量的增大，碳纤维与塑料基体之间的摩擦阻力增大，影响两者之间的混合搅拌的均匀性，导致性能下降。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明针对上述技术问题，发明一种石墨烯增润制备超高载量碳纤维增强塑料的方法，该塑料添加立体构造石墨烯后，碳纤维的添加量能提升到60％，大大提高了塑料的弹性模量。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种石墨烯增润的超高载量碳纤维增强塑料，按照质量百分比由以下组分组成：

改性碳纤维 40％～60％；

改性石墨烯 0.01％～0.5％；

塑料 余量。

作为优选，所述的塑料为液晶高分子。

作为优选，所述的液晶高分子为Vectra。

作为优选，所述的改性石墨烯由以下方法制备而得：

(a)按质量百分比称取以下原料：

立体构造石墨烯 1％～10％；

嫁接修饰剂 0.01％～5％；

分散介质 余量；

(b)然后将分散介质与嫁接修饰剂搅拌混合均匀，再加入立体构造石墨烯，搅拌分散均匀；

(c)除去分散介质，得到用于增强塑料的改性石墨烯。

作为优选，步骤(a)中所述的嫁接修饰剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。