CN105037868A - 一种以碳纤维生产废料为增强纤维的木塑复合材料方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及一种将碳纤维生产过程产生的不合格产品经表面处理后用于木塑复合材料的技术。该项技术的具体实施是通过以下方式完成的。经表面处理的碳纤维生产中产生的不合格产品(不合格PAN原丝,不合格预氧丝,不合格碳丝或者是三者但一定比例的混合物)切成一定长度的短切丝,加入到一定配方的木塑复合材料中,将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状性能优良的增强木塑复合材料。

Description

一种以碳纤维生产废料为增强纤维的木塑复合材料方法
技术领域
本发明设计一种新型建筑材料的生产技术。
背景技术
木塑复合材料是废弃木材及农作物秸秆等经粉碎后,与塑料混合,再加入各种助剂,经热压复合或熔融挤出等加工工艺而制成的一种高性能高附加值的新型复合材料。由于原料主要来源于废弃木材和废弃塑料,对缓解木材资源紧张状况和解决塑料污染问题起到了重要作用。
但是由于目前木塑复合材料的物理力学性质普遍偏低,制约了其应用范围和高端产品的开发。单纯地从界面改性角度提高木塑复合材料的力学强度已不能满足需求,且部分改性剂存在成本较高的问题,因而利用增强纤维提高木塑复合材料力学性能则是拓展其应用领域的一个良好途径。已经有人将Kevlar纤维、剑麻纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等力学性能较好的纤维经改性后添加到木塑复合材料中,以提高其拉伸强度、弯曲强度及抗冲击强度等。但这些纤维材料的价格还是使木塑复合材料的成本处于较高的水平。
为克服这个缺点,本发明提出了一种使用碳纤维生产过程产生的废料(包括不合格的丙烯腈原丝、预氧化丝及碳丝等)作为增强纤维的木塑复合材料的生产方法。
在碳纤维生产过程中,不可避免地要出现性能指标达不到要求的不合格产品,这些残次品不能进入正常的市场,一般都是作为废物堆积在仓库或者以极低的价格用于其他领域。碳纤维生产过程中产生的不合格产品的处理问题是每一个碳纤维生产企业急需解决的问题之一。
碳纤维生产过程中的不合格产品主要有三种,PAN原丝生产过程中产生的不合格原丝、预氧化过程产生的不合格预氧丝以及碳化过程产生的不合格碳丝。
发明内容
本发明是一种将碳纤维生产过程产生的不合格产品经表面处理后用于木塑复合材料的技术。
具体做法是将经表面处理的碳纤维生产中产生的不合格产品切成一定长度的短切丝,加入到一定配方的木塑复合材料中,经混合、螺杆挤出得到增强木塑复合材料。
本发明的特点是不同的增强纤维(不合格PAN原丝、不合格预氧丝以及不合格碳丝)需要经过特殊的表面处理以使其具有与木塑复合材料有更好的相容性。
本发明的优点是通过利用碳纤维生产中的不合格产品,得到一种力学性能优良、价格低廉的木塑复合材料,同时解决了碳纤维生产中不合格产品的综合利用问题。
具体实施方式
具体实施方式一
经表面处理的不合格PAN原丝切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯42份,木粉40份,PAN原丝10份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度45.8MPa,弯曲强度62.4MPa,冲击强度12.5MPa。
具体实施方式二
经表面处理的不合格预氧丝切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯42份,木粉40份,预氧丝10份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度43.8MPa,弯曲强度60.6MPa,冲击强度11.0MPa。
具体实施方式三
经表面处理的不合格碳丝切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯42份,木粉40份,碳丝10份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度47.3MPa,弯曲强度65.2MPa,冲击强度13.2MPa。
具体实施方式四
经表面处理的混合丝(其中不合格PAN原丝40%,不合格预氧丝20%,不合格碳丝40%)切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯42份,木粉40份,混合丝10份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度46.6MPa,弯曲强度63.9MPa,冲击强度12.7MPa。
具体实施方式五
用玻璃纤维短切丝作为增强纤维,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯42份,木粉40份,玻璃纤维10份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度36.4MPa,弯曲强度43.1MPa,冲击强度8.7MPa。
具体实施方式六
经表面处理的混合丝(其中不合格PAN原丝40%,不合格预氧丝20%,不合格碳丝40%)切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:聚氯乙烯粉42份,木粉40份,混合丝10份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度45.4MPa,弯曲强度61.0MPa,冲击强度12.1MPa。
具体实施方式七
经表面处理的混合丝(其中不合格PAN原丝40%,不合格预氧丝20%,不合格碳丝40%)切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:聚丙烯粉42份,木粉40份,混合丝10份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度47.8MPa,弯曲强度65.3MPa,冲击强度13.2MPa。
具体实施方式八
经表面处理的混合丝(其中不合格PAN原丝40%,不合格预氧丝20%,不合格碳丝40%)切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯43份,木粉41份,混合丝8份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度41.5MPa,弯曲强度58.4MPa,冲击强度10.1MPa。
具体实施方式九
经表面处理的混合丝(其中不合格PAN原丝40%,不合格预氧丝20%,不合格碳丝40%)切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯44份,木粉42份,混合丝6份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度35.5MPa,弯曲强度50.6MPa,冲击强度8.3MPa。
具体实施方式十
经表面处理的混合丝(其中不合格PAN原丝40%,不合格预氧丝20%,不合格碳丝40%)切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯45份,木粉43份,混合丝4份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度32.6MPa,弯曲强度45.6MPa,冲击强度6.8MPa。
具体实施方式十一
经表面处理的混合丝(其中不合格PAN原丝40%,不合格预氧丝20%,不合格碳丝40%)切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯46份,木粉44份,混合丝2份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度29.7MPa,弯曲强度42.4MPa,冲击强度6.0MPa。
具体实施方式十二
经表面处理的混合丝(其中不合格PAN原丝40%,不合格预氧丝20%,不合格碳丝40%)切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯39份,木粉38份,混合丝15份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度47.9MPa,弯曲强度65.1MPa,冲击强度13.1MPa。
具体实施方式十三
经表面处理的混合丝(其中不合格PAN原丝40%,不合格预氧丝20%,不合格碳丝40%)切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯42份,木粉40份,混合丝10份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度46.6MPa,弯曲强度63.9MPa,冲击强度12.7MPa。
具体实施方式十四
经表面处理的不合格PAN原丝切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:高密度聚乙烯42份,木粉40份,PAN原丝10份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂硬脂酸2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度45.1MPa,弯曲强度62.6MPa,冲击强度12.0MPa。
具体实施方式十五
经表面处理的不合格PAN原丝切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:低密度聚乙烯42份,木粉40份,PAN原丝10份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂石蜡2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。经测试其力学性能如下,抗拉强度45.0MPa,弯曲强度61.6MPa,冲击强度11.9MPa。

Claims (5)

1.一种将碳纤维生产过程产生的不合格产品经表面处理后用于木塑复合材料的技术,其特征在于本发明技术是具体是通过以下步骤实现的:经表面处理的增强纤维切成长度为2mm的短丝,按以下配方制成增强木塑复合材料:塑料粉42份,木粉40份,增强纤维10份,偶联剂(马来酸酐接枝聚乙烯)6份,润滑剂2份。将上述物料使用高速混料机混合后送入螺杆挤出机中,熔融挤出得到颗粒状增强木塑复合材料。
2.根据权利要求1中所述的一种将碳纤维生产过程产生的不合格产品经表面处理后用于木塑复合材料的技术,其特征在于塑料粉可以是高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯中的一种。
3.根据权利要求1中所述的一种将碳纤维生产过程产生的不合格产品经表面处理后用于木塑复合材料的技术,其特征在于所述的增强纤维可以是碳纤维生产过程中的不合格PAN原丝,不合格预氧丝,不合格碳丝或者三者按一定比例的混合丝。
4.根据权利要求1中所述的一种将碳纤维生产过程产生的不合格产品经表面处理后用于木塑复合材料的技术,其特征在于增强纤维的加入量可以在2-15%范围内变化,其中较好的是6-10%。
5.根据权利要求1中所述的一种将碳纤维生产过程产生的不合格产品经表面处理后用于木塑复合材料的技术,其特征在于所述的润滑剂可以是固体石蜡和硬脂酸中的一种。
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