碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯pc及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC及其制備方法。本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：聚碳酸酯PC50%～90%、碳纖維10%～25%、增韌劑2%～10%、復(fù)合抗氧劑0.1%～1%、潤(rùn)滑劑0.1%～1.5%、色母0.5%～2%。本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用碳纖維表面氧化處理，提高了碳纖維表面的極性，從而改善了碳纖維與聚碳酸酯PC的浸潤(rùn)性，有利于界面結(jié)合和提高層間剪切強(qiáng)度（ILSS），使制得的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC具有比強(qiáng)度高、相對(duì)密度小、比模量高、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，而且還具有良好的電性能和耐熱耐腐蝕性能，在汽車、化工、電氣、建筑等領(lǐng)域具有非常廣泛應(yīng)用前景。
【專利說明】碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]聚碳酸酯PC是一種綜合性能優(yōu)異的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊性能，耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好，能在較高的溫度范圍內(nèi)保持較高的力學(xué)強(qiáng)度，無毒，介電性能優(yōu)良，是近年來增長(zhǎng)迅速最快和產(chǎn)能規(guī)模最大的工程塑料。但它也存在一些缺點(diǎn)，如加工流動(dòng)性差、易于應(yīng)力開裂、對(duì)缺口比較敏感以及耐磨性欠佳等。碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱等特性，屬典型的高新技術(shù)產(chǎn)品，主要用于制備先進(jìn)復(fù)合材料，已廣泛應(yīng)用于宇航、體育用品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、交通運(yùn)輸領(lǐng)域及土木建筑領(lǐng)域。鑒于近年軍事工業(yè)上應(yīng)用的萎縮，碳纖維成本的降低及先進(jìn)低成本制造復(fù)合材料技術(shù)的突破，碳纖維復(fù)合材料在建筑、工業(yè)、交通運(yùn)輸、體育用品等方面的應(yīng)用便成為研究開發(fā)的熱點(diǎn)，并取得了一定的突破性進(jìn)展。碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯作為一種具有前沿技術(shù)特點(diǎn)的新型產(chǎn)品在上世紀(jì)末期逐漸應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)，相比較傳統(tǒng)的玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯擁有強(qiáng)度高、導(dǎo)電率高等顯著優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于該產(chǎn)品的開發(fā)研究具有重要的市場(chǎng)價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC及其制備方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚碳酸酯PC 50%?90%、碳纖維10%?25%、增韌劑2%?10%、復(fù)合抗氧劑0.1%?1%、潤(rùn)滑劑0.1%?1.5%、色母0.5%?2%。
[0005]所述的碳纖維為表面氧化處理過的碳纖維，其具體方法為將70wt%硝酸、20wt%高錳酸鉀和10wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為50%?60%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡和在40°C?90°C下反應(yīng)30?150分鐘，然后取出用氫氧化鈉溶液和水充分洗滌，直至pH值不顯酸性，并在80°C?150°C烘干后得到的碳纖維。
[0006]所述的增韌劑為甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-GMA)。
[0007]所述的復(fù)合抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物。
[0008]所述的潤(rùn)滑劑為季戊四醇硬脂酸酯(PETS )。
[0009]所述的色母為黑色色母。
[0010]上述的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC的制備方法，包括以下步驟:
(1)將聚碳酸酯PC在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用；
(2)碳纖維表面氧化處理:將70wt%硝酸、20wt%高錳酸鉀和10wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為50%?60%溶液，然后將其加熱到60V?90°C，再加入碳纖維浸泡和在40°C?90°C下反應(yīng)30?150分鐘，然后取出用氫氧化鈉溶液和水充分洗滌，直至pH值不顯酸性，并在80°C?150°C烘干后得到表面氧化處理過的碳纖維，待用；
(3)按重量配比稱取干燥的聚碳酸酯PC和增韌劑、復(fù)合抗氧劑、潤(rùn)滑劑、色母，分別加入高速混合機(jī)中，充分?jǐn)嚢??30分鐘，出料；
(4)將步驟(3)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口，將步驟(2)得到表面氧化處理過的碳纖維按重量配比稱取、并從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料口加入，調(diào)整雙螺桿擠出機(jī)的主側(cè)喂料口轉(zhuǎn)速以均勻碳纖維含量，并控制加工溫度在240°C?260°C之間，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融混煉、擠出、冷卻、造粒，即得本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用碳纖維表面氧化處理，提高了碳纖維表面的極性，從而改善了碳纖維與聚碳酸酯PC的浸潤(rùn)性，有利于界面結(jié)合和提高層間剪切強(qiáng)度(ILSS)，使制得的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC具有比強(qiáng)度高、相對(duì)密度小、比模量高、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，而且還具有良好的電性能和耐熱耐腐蝕性能，在汽車、化工、電氣、建筑等領(lǐng)域具有非常廣泛應(yīng)用前景。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0013]實(shí)施例1:
一種碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚碳酸酯PC 75%、碳纖維15%、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-GMA) 8%、受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物0.5%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS) 1%、黑色色母0.5%。其中，所述的碳纖維為表面氧化處理過的碳纖維，其具體方法為將70被％硝酸、20wt%高錳酸鉀和10wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為50%?60%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡和在40°C?90°C下反應(yīng)30?150分鐘，然后取出用氫氧化鈉溶液和水充分洗滌，直至pH值不顯酸性，并在80°C?150°C烘干后得到的碳纖維。
[0014]制備方法:(1)將聚碳酸酯PC在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用；(2)碳纖維表面氧化處理:將70wt%硝酸、20wt%高錳酸鉀和10wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為50%?60%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡和在40°C?90°C下反應(yīng)30?150分鐘,然后取出用氫氧化鈉溶液和水充分洗滌，直至pH值不顯酸性，并在80°C?150°C烘干后得到表面氧化處理過的碳纖維，待用；
(3)按重量配比稱取干燥的聚碳酸酯PC和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-GMA)、受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、黑色色母，分別加入高速混合機(jī)中，充分?jǐn)嚢??30分鐘，出料；
(4)將步驟(3)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口，將步驟(2)得到表面氧化處理過的碳纖維按重量配比稱取、并從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料口加入，調(diào)整雙螺桿擠出機(jī)的主側(cè)喂料口轉(zhuǎn)速以均勻碳纖維含量，并控制加工溫度在240°C?260°C之間，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融混煉、擠出、冷卻、造粒，即得本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC。
[0015]實(shí)施例2:
一種碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚碳酸酯PC 83%、碳纖維10%、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-GMA) 5%、受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物0.3%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS) 0.7%、黑色色母1%。其中，所述的碳纖維為表面氧化處理過的碳纖維，其具體方法為將70被％硝酸、20wt%高錳酸鉀和10wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為50%?60%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡和在40°C?90°C下反應(yīng)30?150分鐘，然后取出用氫氧化鈉溶液和水充分洗滌，直至pH值不顯酸性，并在80°C?150°C烘干后得到的碳纖維。
[0016]制備方法同實(shí)施例1。
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC，其特征在于，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:聚碳酸酯PC 50%?90%、碳纖維10%?25%、增韌劑2%?10%、復(fù)合抗氧劑0.1%?1%、潤(rùn)滑劑0.1%?1.5%、色母 0.5% ?2%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC，其特征在于，所述的碳纖維為表面氧化處理過的碳纖維，其具體方法為將70wt%硝酸、20wt%高錳酸鉀和10wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為50%?60%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡和在40°C?90°C下反應(yīng)30?150分鐘,然后取出用氫氧化鈉溶液和水充分洗漆,直至PH值不顯酸性，并在80°C?150°C烘干后得到的碳纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC，其特征在于，所述的增韌劑為甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-GMA)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC，其特征在于，所述的復(fù)合抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC，其特征在于，所述的潤(rùn)滑劑為季戊四醇硬脂酸酯(PETS)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將聚碳酸酯PC在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用； (2)碳纖維表面氧化處理:將70wt%硝酸、20wt%高錳酸鉀和10wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為50%?60%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡和在40°C?90°C下反應(yīng)30?150分鐘，然后取出用氫氧化鈉溶液和水充分洗滌，直至pH值不顯酸性，并在80°C?150°C烘干后得到表面氧化處理過的碳纖維，待用； (3)按重量配比稱取干燥的聚碳酸酯PC和增韌劑、復(fù)合抗氧劑、潤(rùn)滑劑、色母，分別加入高速混合機(jī)中，充分?jǐn)嚢??30分鐘，出料； (4)將步驟(3)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口，將步驟(2)得到表面氧化處理過的碳纖維按重量配比稱取、并從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料口加入，調(diào)整雙螺桿擠出機(jī)的主側(cè)喂料口轉(zhuǎn)速以均勻碳纖維含量，并控制加工溫度在240°C?260°C之間，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融混煉、擠出、冷卻、造粒，即得本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)聚碳酸酯PC。
【文檔編號(hào)】C08K9/02GK104419178SQ201310398920
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:青島欣展塑膠有限公司