碳纖維填充增強級pc/pet復(fù)合材料的制作方法
【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填充增強級PC/PET復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]聚碳酸酯(PC)作為綜合性能優(yōu)異、用途極為廣泛的重要工程塑料品種，廣泛用于汽車、電子電氣、建筑材料、機械零件、辦公自動化設(shè)備、包裝、運動器械、醫(yī)療、保健、光盤和家庭用品等領(lǐng)域，但純PC也存在一些缺陷，如加工性能較差，易應(yīng)力開裂，缺口沖擊和低溫韌性差，耐磨性差，硬度低等，從而限制其的應(yīng)用范圍。聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由對苯二甲酸(PTA)和乙二醇縮聚而成的一種半透明結(jié)晶型熱塑性聚酯，具有優(yōu)良的耐磨性、耐熱性、耐化學(xué)藥品性、電絕緣性和力學(xué)強度高等特性，而且價格低廉，廣泛用于合成滌綸纖維及薄膜制造、民用吹塑，還可以作為工程塑料用于機械、電子、汽車、電器制造和消費品。但是由于PET的玻璃化溫度、熔點比較高，模溫高，成型加工困難、成型周期長，制品表面粗糙、光澤度差，沖擊韌性也不好，吸水性大等缺點，因而大大限制了 PET的應(yīng)用范圍。將PC和PET共混可以互相取長補短，PC/PET復(fù)合材料既具有PC剛性和耐熱性，又具有PET的耐溶劑性，是一種綜合性能較為理想的工程塑料，可廣泛應(yīng)用于汽車、家電、通訊等領(lǐng)域。但是，由于PET是結(jié)晶聚合物，PC是非結(jié)晶聚合物，PC/PET屬于典型的非晶/結(jié)晶共混體系，而且兩者共混對其力學(xué)性能有較大影響，在PC/PET體系中添加相適應(yīng)的增容劑可以較好地解決兩者相容性問題。碳纖維具有高強度、低密度、高耐溫、耐水、耐腐蝕等特點，是一種優(yōu)異的高強度增強材料，已在軍事及民用工業(yè)的各個領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。碳纖維填充增強級PC/PET復(fù)合材料具有非常高的比強度，目前國內(nèi)外對其研究甚少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)異力學(xué)性能、耐熱性能和電性能的碳纖維填充增強級PC/PET復(fù)合材料。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:碳纖維填充增強級PC/PET復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC 45%?70%、PET 5%?30%、碳纖維5%?15%、增韌劑3%?8%、增容劑1%?4%、抗氧劑0.1%?0.5%、其它助劑0.1%?2%。
[0005]所述的PC為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol。
[0006]所述的PET為聚對苯二甲酸乙二醇酯，其特征粘度為0.6?1.0dL/g。
[0007]所述的碳纖維為表面經(jīng)過電化學(xué)聚合法活化處理后的碳纖維，其處理工藝為:以碳纖維作陽極、不銹鋼板作陰極，電聚合液為初始陰離子濃度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯馬來酸酐、甲基乙烯醚馬來酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一種的銨鹽水溶液，溫度4°C?28°C,循環(huán)伏安電位在-0.8?0.3V,處理時間30?200分鐘,使碳纖維表面沉積形成一層聚合膜，并用水清洗和干燥后所得到的碳纖維。
[0008]所述的增韌劑為乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(Ρ0Ε)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丙烯腈-乙烯-丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(AES )、丁腈橡膠(NBR)、熱塑性聚氨酯(TPU )。
[0009]所述的增容劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物。
[0010]所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類抗氧劑168按質(zhì)量1:2比例的復(fù)配物。
[0011]所述的其它助劑為潤滑劑、光穩(wěn)定劑、色母中的一種或幾種，所述潤滑劑優(yōu)選季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，所述光穩(wěn)定劑優(yōu)選受阻胺類光穩(wěn)定劑GW-944Z或GW-622，所述色母優(yōu)選炭黑色母。
[0012]上述的碳纖維填充增強級PC/PET復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)、將PC在鼓風(fēng)干燥機中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時，PET在130°C?150°C下干燥3?4小時，待用；
(2)、碳纖維表面處理:以碳纖維作陽極、不銹鋼板作陰極，電聚合液為初始陰離子濃度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯馬來酸酐、甲基乙烯醚馬來酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一種的銨鹽水溶液，溫度4°C?28°C，循環(huán)伏安電位在-0.8?0.3V，處理時間30?200分鐘，使碳纖維表面沉積形成一層聚合膜，并用水清洗和干燥后，待用；
(3)、按重量配比稱取干燥的PC和PET，加入高速混合機中，攪拌2?5分鐘，然后加入按重量配比稱取的增韌劑、增容劑、抗氧劑、其它助劑，繼續(xù)攪拌5?30分鐘，使充分混合均勻后出料；
(4)、將步驟(3)的混合料加入雙螺桿擠出機的主喂料口，將步驟(2)獲得的表面經(jīng)過電化學(xué)聚合法活化處理后的碳纖維按重量配比稱取、并從雙螺桿擠出機的側(cè)喂料口加入，控制加工溫度在230°C?250°C下進(jìn)行塑化共混后擠出、冷卻造粒，即得成品。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明先采用電化學(xué)聚合法表面處理碳纖維，再將處理后的碳纖維用于填充增強PC/PET復(fù)合材料，具有顯著提高材料的力學(xué)性能、耐熱性能和導(dǎo)電性能等優(yōu)點，而且添加適量增韌劑和增容劑有利于提高PC和PET兩者的相容性，提高了其抗沖擊韌性和綜合性能，因而在汽車、化工、機械、電氣、建筑等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0015]實施例1:
一種碳纖維填充增強級PC/PET復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC 50%、PET25%、碳纖維15%、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)5%、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物3%、抗氧劑0.3%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)0.5%、受阻胺類光穩(wěn)定劑GW-944Z1.2%。其中，所述的PC為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol ;所述的PET為聚對苯二甲酸乙二醇酯，其特征粘度為0.6?1.0dL/g ;所述的碳纖維為表面經(jīng)過電化學(xué)聚合法活化處理后的碳纖維，其處理工藝為:以碳纖維作陽極、不銹鋼板作陰極，電聚合液為初始陰離子濃度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯馬來酸酐、甲基乙烯醚馬來酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一種的銨鹽水溶液，溫度4°C?28°C，循環(huán)伏安電位在-0.8?0.3V,處理時間30?200分鐘，使碳纖維表面沉積形成一層聚合膜，并用水清洗和干燥后所得到的碳纖維；所述的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I '2比例的復(fù)配物。
[0016]制備方法:(I)、將PC在鼓風(fēng)干燥機中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時，PET在130°C?150°C下干燥3?4小時，待用；(2)、碳纖維表面處理:以碳纖維作陽極、不銹鋼板作陰極，電聚合液為初始陰離子濃度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯馬來酸酐、甲基乙烯醚馬來酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一種的銨鹽水溶液，溫度4°C?28°C，循環(huán)伏安電位在-0.