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1、(10)申请公布号 CN 103881184 A (43)申请公布日 2014.06.25 CN 103881184 A (21)申请号 201210559380.3 (22)申请日 2012.12.21 C08L 23/06(2006.01) C08K 13/06(2006.01) C08K 9/02(2006.01) C08K 7/06(2006.01) C08K 3/02(2006.01) C08K 3/38(2006.01) C08J 3/22(2006.01) (71)申请人 青岛欣展塑胶有限公司 地址 266122 山东省青岛市城阳区上马街道 王家庄社区 (72)发明人 不公告发明。
2、人 (54) 发明名称 一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料 (57) 摘要 本发明公开了一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯 复合材料， 其组分按质量百分数配比为 ： 聚乙烯 40%70%、 碳纤维10%40%、 红磷阻燃母粒8% 15%、 分散剂 0.5% 2%、 抗氧剂 0.1% 1%、 色料 0.1% 1%。本发明的有益效果是， 与现有技术相 比， 本发明制得的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯 复合材料， 不仅具有很好的无卤阻燃性 （氧指数为 28 以上） ， 达到 UL94-0 阻燃级标准， 发烟量小， 阻 燃低毒和耐久性好， 而且加入碳纤维的表面经过 氧化处理， 大大提高了碳纤维与聚乙烯的相容性 与。
3、粘合性能， 具有高强度、 高模量、 高耐热性和高 耐腐蚀性等， 其生产工艺简单， 可广泛应用于碳纤 维增强的汽车、 军工器械、 航空等领域。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 (10)申请公布号 CN 103881184 A CN 103881184 A 1/1 页 2 1. 一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 其组分按质量百分数配比为 ： 聚乙烯 40% 70%、 碳纤维 10% 40%、 红磷阻燃母粒 8% 15%、 分散剂 0.5% 2%、 抗氧剂 0.1% 。
4、1%、 色料 0.1% 1%。 2. 根据权利要求 1 所述的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 所 述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维， 其具体方法为将 60wt% 硝酸、 30wt% 硝酸钠和 10wt% 双氧水进行混合配制、 并加水调配到浓度为 50% 60% 溶液， 然后将其加热到 60 90， 再加入碳纤维浸泡处理， 在 40 90的反应温度下， 浸泡处理 30 120 分钟， 然后 用水冲洗、 烘干。 3. 根据权利要求 1 所述的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 所述 的红磷阻燃母粒由 15wt% 聚乙烯树脂、 70wt% 红磷、 12wt% 。
5、硼酸锌和 3wt% 其他辅助助剂组成 而制得的红磷阻燃母粒， 所述的其他辅助助剂为抗氧剂、 光稳定剂、 相容剂、 增塑剂、 润滑剂 中的一种或几种的混合物。 4. 根据权利要求 1 所述的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 所述 的分散剂为聚乙烯蜡、 EVA 蜡、 OP 蜡、 TAS-2A、 乙撑双硬酯酰胺 （EBS） 中的一种。 5. 根据权利要求 1 所述的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 所述 的抗氧剂为受阻酚抗氧剂 1010 与亚磷酸酯类抗氧剂 168 的复配物。 6. 根据权利要求 1 所述的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料的制备方法， 其特征 在。
6、于， 包括以下步骤 ： （1） 碳纤维表面氧化处理 ： 将 60wt% 硝酸、 30wt% 硝酸钠和 10wt% 双氧水进行混合配制、 并加水调配到浓度为 50% 60% 溶液， 然后将其加热到 60 90， 再加入碳纤维浸泡处 理， 在 40 90的反应温度下， 浸泡处理 30 120 分钟后， 取出碳纤维， 用水充分冲洗， 然后在 80 120温度下烘干， 即得表面经过氧化处理的碳纤维， 待用 ； （2） 制备红磷阻燃母粒 ： 按重量配比称取聚乙烯树脂、 红磷、 硼酸锌和其他辅助助剂， 在 高速混合器中充分混合均匀， 再加入双螺杆挤出机熔融共混 5 30 分钟， 然出挤出、 冷却、 切粒、。
7、 干燥后制得所述的红磷阻燃母粒， 待用 ； （3） 按重量配比称取聚乙烯、 红磷阻燃母粒、 分散剂、 抗氧剂和色料， 加入高速混合器中 充分混合 3 15 分钟 ； （4） 将上述混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的主料口， 将按重量配比称取的表面经 过氧化处理的碳纤维从双螺杆挤出机的侧料口加入， 调整双螺杆挤出机的主侧料口转速以 均匀碳纤维含量， 通过双螺杆挤出机熔融混炼、 挤出、 冷却、 造粒， 即得本发明的一种碳纤维 增强的阻燃聚乙烯复合材料。 权 利 要 求 书 CN 103881184 A 2 1/3 页 3 一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料 技术领域 0001 本发明涉及高分子材料技。
8、术领域， 具体地说是一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合 材料。 背景技术 0002 聚乙烯是一种质轻无毒， 具有优良的电绝缘性能和耐化学腐蚀性能的热塑性材 料， 其价格低廉， 成型加工容易， 广泛应用于电器、 化工、 食品、 机械等行业。但是， 聚乙烯有 耐燃性差和作为工程塑料的强度不足等缺点。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种具有优异力学性能和良好阻燃性的碳纤维增强的阻 燃聚乙烯复合材料。 0004 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合 材料， 其组分按质量百分数配比为 ： 聚乙烯 40% 70%、 碳纤维 10% 40%、 红磷阻燃母粒 8% 。
9、15%、 分散剂 0.5% 2%、 抗氧剂 0.1% 1%、 色料 0.1% 1%。 0005 所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维， 其具体方法为将 60wt% 硝酸、 30wt% 硝酸钠和 10wt% 双氧水进行混合配制、 并加水调配到浓度为 50% 60% 溶液， 然后将其加热 到 60 90， 再加入碳纤维浸泡处理， 在 40 90的反应温度下， 浸泡处理 30 120 分钟， 然后用水冲洗、 烘干。 0006 所述的红磷阻燃母粒由 15wt% 聚乙烯树脂、 70wt% 红磷、 12wt% 硼酸锌和 3wt% 其他 辅助助剂组成而制得的红磷阻燃母粒， 所述的其他辅助助剂为抗氧剂、 光。
10、稳定剂、 相容剂、 增塑剂、 润滑剂中的一种或几种的混合物。 0007 所述的分散剂为聚乙烯蜡、 EVA 蜡、 OP 蜡、 TAS-2A、 乙撑双硬酯酰胺 （EBS） 中的一 种。 0008 所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂 1010 与亚磷酸酯类抗氧剂 168 的复配物。 0009 上述的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料的制备方法， 包括以下步骤 ： （1） 碳纤维表面氧化处理 ： 将 60wt% 硝酸、 30wt% 硝酸钠和 10wt% 双氧水进行混合配制、 并加水调配到浓度为 50% 60% 溶液， 然后将其加热到 60 90， 再加入碳纤维浸泡处 理， 在 40 90的反应温度下， 浸泡处。
11、理 30 120 分钟后， 取出碳纤维， 用水充分冲洗， 然后在 80 120温度下烘干， 即得表面经过氧化处理的碳纤维， 待用 ； （2） 制备红磷阻燃母粒 ： 按重量配比称取聚乙烯树脂、 红磷、 硼酸锌和其他辅助助剂， 在 高速混合器中充分混合均匀， 再加入双螺杆挤出机熔融共混 5 30 分钟， 然出挤出、 冷却、 切粒、 干燥后制得所述的红磷阻燃母粒， 待用 ； （3） 按重量配比称取聚乙烯、 红磷阻燃母粒、 分散剂、 抗氧剂和色料， 加入高速混合器中 充分混合 3 15 分钟 ； （4） 将上述混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的主料口， 将按重量配比称取的表面经 说 明 书 CN 103。
12、881184 A 3 2/3 页 4 过氧化处理的碳纤维从双螺杆挤出机的侧料口加入， 调整双螺杆挤出机的主侧料口转速以 均匀碳纤维含量， 通过双螺杆挤出机熔融混炼、 挤出、 冷却、 造粒， 即得本发明的一种碳纤维 增强的阻燃聚乙烯复合材料。 0010 本发明的有益效果是， 与现有技术相比， 本发明制得的一种碳纤维增强的阻燃聚 乙烯复合材料， 不仅具有很好的无卤阻燃性 （氧指数为 28 以上） ， 达到 UL94-0 阻燃级标准， 发烟量小， 阻燃低毒和耐久性好， 而且加入碳纤维的表面经过氧化处理， 大大提高了碳纤维 与聚乙烯的相容性与粘合性能， 具有高强度、 高模量、 高耐热性和高耐腐蚀性等，。
13、 其生产工 艺简单， 可广泛应用于碳纤维增强的汽车、 军工器械、 航空等领域。 具体实施方式 0011 下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。 0012 实施例 1 ： 一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料， 其组分按质量百分数配比为 ： 聚乙烯 60%、 碳 纤维 25%、 红磷阻燃母粒 12%、 聚乙烯蜡 1.5%、 受阻酚抗氧剂 1010 与亚磷酸酯类抗氧剂 168 的复配物 0.5%、 色料 1%。所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维， 其具体方法为将 60wt% 硝酸、 30wt% 硝酸钠和 10wt% 双氧水进行混合配制、 并加水调配到浓度为 50% 60% 溶液， 然后。
14、将其加热到6090， 再加入碳纤维浸泡处理， 在4090的反应温度下， 浸泡处理 30 120 分钟， 然后用水冲洗、 烘干。所述的红磷阻燃母粒由 15wt% 聚乙烯树脂、 70wt%红磷、 12wt%硼酸锌和3wt%其他辅助助剂组成而制得的红磷阻燃母粒， 所述的其他辅 助助剂为抗氧剂、 光稳定剂、 相容剂、 增塑剂、 润滑剂中的一种或几种的混合物。 0013 制备方法 ：（1） 碳纤维表面氧化处理 ： 将60wt%硝酸、 30wt%硝酸钠和10wt%双氧水 进行混合配制、 并加水调配到浓度为 50% 60% 溶液， 然后将其加热到 60 90， 再加入 碳纤维浸泡处理， 在 40 90的反应。
15、温度下， 浸泡处理 30 120 分钟后， 取出碳纤维， 用 水充分冲洗， 然后在 80 120温度下烘干， 即得表面经过氧化处理的碳纤维， 待用 ；（2） 制备红磷阻燃母粒 ： 按重量配比称取聚乙烯树脂、 红磷、 硼酸锌和其他辅助助剂， 在高速混 合器中充分混合均匀， 再加入双螺杆挤出机熔融共混530分钟， 然出挤出、 冷却、 切粒、 干 燥后制得所述的红磷阻燃母粒， 待用 ；（3） 按重量配比称取聚乙烯、 红磷阻燃母粒、 聚乙烯 蜡、 受阻酚抗氧剂 1010 与亚磷酸酯类抗氧剂 168 的复配物和色料， 加入高速混合器中充分 混合 3 15 分钟 ；（4） 将上述混合均匀的物料加入双螺杆挤。
16、出机的主料口， 将按重量配比 称取的表面经过氧化处理的碳纤维从双螺杆挤出机的侧料口加入， 调整双螺杆挤出机的主 侧料口转速以均匀碳纤维含量， 通过双螺杆挤出机熔融混炼、 挤出、 冷却、 造粒， 即得本发明 的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料。 0014 实施例 2 ： 一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料， 其组分按质量百分数配比为 ： 聚乙烯 65%、 碳 纤维16%、 红磷阻燃母粒15%、 乙撑双硬酯酰胺 （EBS） 2%、 受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗 氧剂 168 的复配物 1%、 色料 1%。所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维， 其具体方法 为将 60wt% 硝酸、 30w。
17、t% 硝酸钠和 10wt% 双氧水进行混合配制、 并加水调配到浓度为 50% 60%溶液， 然后将其加热到6090， 再加入碳纤维浸泡处理， 在4090的反应温度 下， 浸泡处理 30 120 分钟， 然后用水冲洗、 烘干。所述的红磷阻燃母粒由 15wt% 聚乙烯树 说 明 书 CN 103881184 A 4 3/3 页 5 脂、 70wt% 红磷、 12wt% 硼酸锌和 3wt% 其他辅助助剂组成而制得的红磷阻燃母粒， 所述的其 他辅助助剂为抗氧剂、 光稳定剂、 相容剂、 增塑剂、 润滑剂中的一种或几种的混合物。 0015 制备方法 ：（1） 碳纤维表面氧化处理 ： 将60wt%硝酸、 3。
18、0wt%硝酸钠和10wt%双氧水 进行混合配制、 并加水调配到浓度为 50% 60% 溶液， 然后将其加热到 60 90， 再加入 碳纤维浸泡处理， 在 40 90的反应温度下， 浸泡处理 30 120 分钟后， 取出碳纤维， 用 水充分冲洗， 然后在 80 120温度下烘干， 即得表面经过氧化处理的碳纤维， 待用 ；（2） 制备红磷阻燃母粒 ： 按重量配比称取聚乙烯树脂、 红磷、 硼酸锌和其他辅助助剂， 在高速混 合器中充分混合均匀， 再加入双螺杆挤出机熔融共混530分钟， 然出挤出、 冷却、 切粒、 干 燥后制得所述的红磷阻燃母粒， 待用 ；（3） 按重量配比称取聚乙烯、 红磷阻燃母粒、 乙撑双 硬酯酰胺 （EBS） 、 受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物和色料， 加入高速混 合器中充分混合 3 15 分钟 ；（4） 将上述混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的主料口， 将 按重量配比称取的表面经过氧化处理的碳纤维从双螺杆挤出机的侧料口加入， 调整双螺杆 挤出机的主侧料口转速以均匀碳纤维含量， 通过双螺杆挤出机熔融混炼、 挤出、 冷却、 造粒， 即得本发明的一种碳纤维增强的阻燃聚乙烯复合材料。 说 明 书 CN 103881184 A 5 。