一種氧化石墨烯和玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于玻璃纖維復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種氧化石墨締和玻璃纖維增 強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材料，本發(fā)明還設(shè)及該復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氯乙締具有優(yōu)良的耐腐蝕性，價格低廉，應(yīng)用十分廣泛。但它的剛性低、尺寸穩(wěn) 定性差、使用溫度不高、抗沖擊性能差等缺點(diǎn)又使之難W進(jìn)入工程塑料的行列。對聚氯乙締 樹脂進(jìn)行改性，W前一般只限于改善其某一方面的性能，且還會損害到其它方面，因而不能 全面提高其綜合性能。
[0003] 樹脂通過纖維增強(qiáng)是提高其綜合性能的重要途徑。近年來，國內(nèi)外對制備玻璃纖 維增強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材料進(jìn)行過不少研究，例如專利CN102070855B公開了一種聚氯乙締 復(fù)合材料及其制備方法，但是聚氯乙締的熱穩(wěn)定性不好，流動性差，玻璃纖維和聚氯乙締混 合體系的粘度高，所W性能優(yōu)異的玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材料一直難W形成規(guī)?；?產(chǎn)而進(jìn)入市場。在制備玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材料中，由于玻璃纖維與聚氯乙締的粘 結(jié)性差，所W玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙締的界面設(shè)計一直是一個未能很好解決的問題。目前主 要還是采用偶聯(lián)劑處理的方法來改善界面。
[0004] 然而，用經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維制備的增強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材料，其干態(tài)力 學(xué)性能得到明顯改善，但將材料用水浸泡，其力學(xué)性能的保持率不理想，說明材料的耐濕性 能不太好。主要是纖維與基體的界面處產(chǎn)生的化學(xué)鍵的量不足?？偟膩碚f，用玻璃纖維來 改性增強(qiáng)聚氯乙締，無論是從材料的制備方法，還是從材料性能的改進(jìn)上都取得了許多的 進(jìn)展，但是，目前在工業(yè)上或?qū)嶒?yàn)中使用的幾種制備工藝技術(shù)均存在著明顯的缺點(diǎn)，材料 的性能也還有待提高。此外，玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材料中玻璃纖維與基體的界面粘 結(jié)問題一直未能得到很好的解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種制備方法簡單、 力學(xué)性能優(yōu)異、成本低的氧化石墨締和玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材料及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種氧化石墨締和玻璃纖維增強(qiáng) 聚氯乙締復(fù)合材料，其特征在于，該組合物包含W下重量份的組分制成： 聚氯乙締：60-90份； 玻璃纖維：5-30份； 玻璃纖維表面處理劑氧化石墨締：0-1份； 相容劑：3-15份； 填料氧化石墨締：〇-1份； 其它助劑：1-4份。
[0007] 所述的聚氯乙締樹脂為通用型聚氯乙締樹脂、高聚合度聚氯乙締樹脂、交聯(lián)聚氯 乙締樹脂。
[0008] 所述的玻璃纖維為泰山玻璃纖維有限公司提供的短切玻璃纖維，長度為3mm，直 徑為10Jim。
[0009] 所述的氧化石墨締的厚度為0. 9~1. 5皿，片層直徑為2~5Jim。
[0010] 所述的相容劑為馬來酸酢接枝聚苯乙締樹脂。
[0011] 所述的其它助劑包括抗氧劑、增塑劑、抗紫外線吸收劑、潤滑劑、沖擊改性劑、熱穩(wěn) 定劑、增初劑中的一種或一種W上。
[0012] 所述的氧化石墨締是實(shí)驗(yàn)室利用改進(jìn)的Hummers方法制備，氧化石墨締制備的具 體過程為： a. 室溫下，將0. 5重量份硝酸鋼、1重量份石墨粉和46重量份98wt%濃硫酸在冰浴條 件下混合，攬拌30min,然后再緩慢加入3重量份高儘酸鐘，攬拌30min; b. 將步驟a中的反應(yīng)體系加熱至35 °C，攬拌2~48h，得到褐色懸浮液；向懸浮液中緩 慢地加入50重量份去離子水，攬拌，升溫至98 °C繼續(xù)反應(yīng)5~10min,冷卻至室溫； C.將步驟b的反應(yīng)液邊攬拌邊倒入167重量份去離子水中，加入5重量份30wt%雙 氧水，靜置24h; d.取下層沉淀，用去離子水在8000巧m條件下離屯、洗涂S次，每次5~10min;將沉淀 用去離子水透析，直至BaClz檢測無SO42，透析后將粘稠液體加入去離子水中，超聲處理1 h，然后將溶液在4000~8000巧m的條件下離屯、5~10min,所得上層液體即為氧化石墨締水 溶液。
[0013] 將得到氧化石墨締水溶液利用冷凍干燥法得到氧化石墨締粉末。厚度為0. 9~1. 5 皿，片層直徑為2~5Jim。
[0014] 一種氧化石墨締和玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包 括W下步驟： (1) 按上述配比，稱取表面處理劑氧化石墨締0-1份配成0.2mg/ml的溶液，稱取5-30 份的玻璃纖維，分散到配制好的氧化石墨締溶液中，W200巧m的轉(zhuǎn)速攬拌24小時，放到烘 箱中蒸干掉水分后，待用； (2) 按上述配比，稱取60-90份聚氯乙締樹脂，步驟（1)中的氧化石墨締處理的5-30 份玻璃纖維，3-15份相容劑，0-1份填料氧化石墨締，份其它助劑，于高溫混煉機(jī)中，混合均 勻； (3) 將步驟（2)混合均勻的原料加入到雙螺桿擠出機(jī)中烙融共混，擠出，注塑制得氧 化石墨締和玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材料。
[0015] 所述的步驟（3)的雙螺桿擠出機(jī)為同向或異向雙螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)溫度為 175-195 °C，進(jìn)料速度為1-10巧m，螺桿轉(zhuǎn)速為5-50巧m，注射壓力為50-80MPa。
[0016] 本發(fā)明的目的之一是提供一種氧化石墨締和玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材料，該 復(fù)合材料避免了玻璃纖維表面接枝硅烷偶聯(lián)劑的復(fù)雜過程，且力學(xué)性能提高不大的缺點(diǎn)， 減小了環(huán)境污染與成本；同時，還具有力學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)；另外，該復(fù)合材料使用氧化石 墨締既對玻璃纖維表面改性又對聚氯乙締樹脂基體改性，使玻璃纖維表面和聚氯乙締樹脂 基體內(nèi)部都可W發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而使玻璃纖維增強(qiáng)的聚氯乙締復(fù)合材料既具有高的剛 性，又有較高的使用溫度、良好的尺寸穩(wěn)定性及缺口抗沖擊性能，還可W制成粒料來生產(chǎn)各 種注射件，形成系列產(chǎn)品，如加工成水管、電纜、波紋板、冷卻塔及水箱等。
[0017] 本發(fā)明的另一目的是提供一種上述氧化石墨締和玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材 料的制備方法，該制備方法簡單，成本低，在提高力學(xué)等性能方面有著突出的貢獻(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]W下實(shí)施例中，拉伸性能測試標(biāo)準(zhǔn)為ISO527-2:2012,彎曲性能測試標(biāo)準(zhǔn)為ISO 178:2010,沖擊強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)為ISO180:2000。 陽〇2〇] 實(shí)施例1 氧化石墨締和玻璃纖維增強(qiáng)聚氯乙締復(fù)合材料，由W下重量百分比的組分制備：