一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金

一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。

背景技术

聚碳酸酯（PC）具有优良的力学性能、耐热性和尺寸稳定性。但PC的熔体粘度大，加工温度高，成型加工困难，且对缺口非常敏感，溶剂性能不好，价格昂贵等，这使它在许多领域中应用受到限制。共混合金化是PC改性的一种重要方法，它能使PC性能更为优异而得到更广泛的应用。ABS树脂（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）的性能介于工程塑料和通用塑料之间，具有良好的耐冲击性能和加工性能，价格也比较便宜，但其耐热性、耐候性差，机械性能不够理想。以聚碳酸酯和ABS为主要原料的共混合金是一种重要的工程塑料，具有良好的成型性和耐低温冲击性能，较高的热变形温度及光稳定性。但聚碳酸酯和ABS共混合金属于部分相容的聚合物体系，其相容性的好坏将直接影响了该合金的各项性能指标。为了改善其相容性和力学性能，则需在聚碳酸酯和ABS共混合金中加入第三组分进行继续再改性。碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性，主要用于制备先进复合材料，已广泛应用于宇航、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域。碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金可以作为一种具有前沿技术特点的新型产品，其与传统玻璃纤维增强相比，具有强度高、导电性能好等显著优点，因而具有重要的市场价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金，其组分按质量百分数配比为：双酚A型聚碳酸酯50%～60%、ABS 20%～30%、碳纤维5%～15%、增韧剂3%～8%、相容剂2%～4%、耐水解剂0.5%～2%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%。

所述双酚A型聚碳酸酯的重均分子量为17000～40000g/mol。

所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其各组分的质量百分比含量为丙烯腈10%～30%、丁二烯15%～30%、苯乙烯40%～70%。

所述的碳纤维为表面氧化预处理的碳纤维。

所述的增韧剂为热塑性聚氨酯弹性体（TPU）。

所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐（AS-g-MAH）。

所述的耐水解剂为苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油醚、碳化二亚胺、2-噁唑啉中的一种。

所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2921、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。

所述的润滑剂为硬脂酸酯（PETS）。

上述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将双酚A型聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，ABS在80℃～90℃下干燥2～4小时，待用；

（2）、碳纤维表面氧化预处理：将碳纤维加入体积比3：1的（重量）98%浓硫酸和（重量）70%浓硝酸的混合液，在60℃～90℃下反应15～40分钟，然后用氢氧化钠溶液中和、用去离子水冲洗至中性，经过80℃～120℃下干燥30～45分钟后，即得表面氧化预处理的碳纤维，待用；

（3）、将按重量配比称取干燥的双酚A型聚碳酸酯和ABS加入高速混合机中搅拌均匀，然后加入按重量配比称取步骤（2）的产物，同时加入按重量配比称取的增韧剂、相容剂、耐水解剂、抗氧剂、润滑剂，使一起搅拌5～25分钟和达到混合均匀后，出料；

（4）、将步骤（3）的混和物加入双螺杆挤出机中，在230℃～280℃下经充分塑化共混后挤出、冷却造粒，即得本发明的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。

本发明的有益效果是，本发明对碳纤维表面氧化预处理，大大提高了碳纤维表面的极性，用以对聚碳酸酯和ABS共混合金进行改性时，具有很好的增强、增刚和提高耐热耐化学品效果。因而本发明具有比强度高、相对密度小、比模量高、热膨胀系数小、稳定性好、力学性能优异等特点，而且耐水解性能好，成本低，在汽车、化工、电气、航空航天等领域作为高性能合金材料具有非常广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案。

一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金，其组分按质量百分数配比为：双酚A型聚碳酸酯50%、ABS 24%、表面氧化预处理的碳纤维15%、热塑性聚氨酯弹性体（TPU）5%、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐（AS-g-MAH）3.5%、碳化二亚胺1.5%、抗氧剂1010与抗氧剂168的混合物0.2%、硬脂酸酯（PETS）0.8%。其中，所述双酚A型聚碳酸酯的重均分子量为17000～40000g/mol；所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其各组分的质量百分比含量为丙烯腈10%～30%、丁二烯15%～30%、苯乙烯40%～70%。

制备方法：（1）、将双酚A型聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，ABS在80℃～90℃下干燥2～4小时，待用；（2）、碳纤维表面氧化预处理：将碳纤维加入体积比3：1的（重量）98%浓硫酸和（重量）70%浓硝酸的混合液，在60℃～90℃下反应15～40分钟，然后用氢氧化钠溶液中和、用去离子水冲洗至中性，经过80℃～120℃下干燥30～45分钟后，即得表面氧化预处理的碳纤维，待用；（3）、将按重量配比称取干燥的双酚A型聚碳酸酯和ABS加入高速混合机中搅拌均匀，然后加入按重量配比称取步骤（2）的产物，同时加入按重量配比称取的热塑性聚氨酯弹性体（TPU）、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐（AS-g-MAH）、碳化二亚胺、抗氧剂1010与抗氧剂168的混合物、硬脂酸酯（PETS），使一起搅拌5～25分钟和达到混合均匀后，出料；（4）、将步骤（3）的混和物加入双螺杆挤出机中，在230℃～280℃下经充分塑化共混后挤出、冷却造粒，即得本发明的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。