一种改性PC/PTT/碳纤维的复合材料

一种改性PC/PTT/碳纤维的复合材料

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种改性PC/PTT/碳纤维的复合材料。

背景技术

聚碳酸酯（PC）因分子刚性及空间位阻较大，其熔融温度较高，加工困难，难以制得大型薄壁制品，且制品残余应力大，易发生应力开裂，并且PC对缺口敏感，耐水解稳定性和耐溶剂性不好，这些缺陷使得PC在实际应用中受到限制。聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是一种结晶速度快的新型聚酯材料，易于实现高速成型，且具有优异的耐溶剂性，但其制品的成型收缩率大，存在缺口冲击强度低、高温下刚性不足等缺点。将PC与PTT共混可克服PC耐化学性差、成型加工困难等不足，亦可弥补PTT耐热性差、冲击性能不高、成型收缩率大等缺陷，因而PC/PTT在汽车、家用电器、电子电气、体育用品等方面具有广泛用途。但由于PC为非结晶聚合物，PTT为半结晶聚合物，PC/PTT属于典型的非结晶与结晶聚合物共混体系，两者之间界面粘结不良，这将导致PC/PTT的冲击强度较低、力学性能不好的问题。为了得到高性能的PC/PTT材料，往往需要加入第三组分，以提升其性能及应用效果。碳纤维由于密度小、比强度高、化学稳定性好、成型好等优点作为聚合物中的填充改性剂将具明显的增强、导电优势。因而，对PC/PTT/碳纤维的研究与应用将具有很好的前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能好、阻燃性高的改性PC/PTT/碳纤维的复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种改性PC/PTT/碳纤维的复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC 30%～60%、PTT 20%～30%、改性碳纤维8%～15%、增韧剂5%～10%、相容剂2%～4%、光稳定剂0.5%～2%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%、阻燃剂6%～12%。

所述PC为双酚A型芳香族聚碳酸酯。

所述PTT为聚对苯二甲酸丙二醇酯。

所述改性碳纤维为表面经过钛酸酯偶联剂改性处理、且平均直径在3～30μm、平均长度在100～750μm和长径比10～100的聚丙烯腈基碳纤维。

所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物POE、三元乙丙橡胶EPDM、橡胶NBR、聚氨酯弹性体TPU中的一种。

所述相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯AS-g-GMA。

所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。

所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1010或抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物中的一种。

所述润滑剂为硬脂酸钙、硅酮粉、硬脂酸酯中的一种。

所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、氰尿酸三聚氰胺、双酚A-双（二苯基磷酸酯）、聚苯基膦酸二苯砜酯中的一种。

上述的一种改性PC/PTT/碳纤维的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将PC和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～130℃温度下干燥6～8小时，阻燃剂在80℃～85℃温度下干燥1～2小时，待用；

（2）、将平均直径在3～30μm、平均长度在100～750μm和长径比10～100的聚丙烯腈基碳纤维加入质量浓度为60%～70%的硝酸溶液中，于75℃～90℃温度下浸渍反应5～30分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后称量，再在干燥后的聚丙烯腈基碳纤维中加入占到所得碳纤维质量含量0.5wt%～1wt%的钛酸酯偶联剂进行混合、并在80℃～120℃温度下搅拌10～60分钟，然后干燥，即得所述改性碳纤维，待用；

（3）、按重量配比称取干燥的PTT和阻燃剂加入高速混合器中，并按重量配比加入光稳定剂、抗氧剂、润滑剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机熔融挤出切粒、并干燥后，即制得一种PTT复合母料；

（4）、按重量配比称取干燥的PC加入高速混合器中，再按重量配比加入步骤（2）制得的改性碳纤维和步骤（3）得到的PTT复合母料，并按重量配比加入增韧剂和相容剂，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机中，在210℃～280℃温度下经过熔融混炼后，挤出造粒，即得本发明的一种改性PC/PTT/碳纤维的复合材料。

本发明的有益效果是，本发明具有极高的比强度和比模量，而且阻燃性好，耐老化性能优异，加工性好，耐化学稳定性优良，热膨胀系数小，适于高强、高阻燃的塑料领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种改性PC/PTT/碳纤维的复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC 38%、PTT 20%、改性碳纤维15%、POE 10%、AS-g-GMA 3%、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮1.5%、抗氧剂1010与抗氧剂168的复配物0.1%、硬脂酸钙0.4%、十溴二苯乙烷12%，所述改性碳纤维为表面经过钛酸酯偶联剂改性处理、且平均直径在3～30μm、平均长度在100～750μm和长径比10～100的聚丙烯腈基碳纤维。

制备方法：（1）、将PC和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～130℃温度下干燥6～8小时，十溴二苯乙烷在80℃～85℃温度下干燥1～2小时，待用；（2）、将平均直径在3～30μm、平均长度在100～750μm和长径比10～100的聚丙烯腈基碳纤维加入质量浓度为60%～70%的硝酸溶液中，于75℃～90℃温度下浸渍反应5～30分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后称量，再在干燥后的聚丙烯腈基碳纤维中加入占到所得碳纤维质量含量0.5wt%～1wt%的钛酸酯偶联剂进行混合、并在80℃～120℃温度下搅拌10～60分钟，然后干燥，即得所述改性碳纤维，待用；（3）、按重量配比称取干燥的PTT和十溴二苯乙烷加入高速混合器中，并按重量配比加入2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、抗氧剂1010与抗氧剂168的复配物、硬脂酸钙，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机熔融挤出切粒、并干燥后，即制得一种PTT复合母料；（4）、按重量配比称取干燥的PC加入高速混合器中，再按重量配比加入步骤（2）制得的改性碳纤维和步骤（3）得到的PTT复合母料，并按重量配比加入POE 和AS-g-GMA，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机中，在210℃～280℃温度下经过熔融混炼后，挤出造粒，即得本发明的一种改性PC/PTT/碳纤维的复合材料。

实施例2：

一种改性PC/PTT/碳纤维的复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC 44%、PTT 30%、改性碳纤维8%、EPDM 5%、AS-g-GMA 4%、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮2%、抗氧剂1010 0.5%、硬脂酸酯0.5%、氰尿酸三聚氰胺6%，所述改性碳纤维为表面经过钛酸酯偶联剂改性处理、且平均直径在3～30μm、平均长度在100～750μm和长径比10～100的聚丙烯腈基碳纤维。

制备方法：（1）、将PC和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～130℃温度下干燥6～8小时，氰尿酸三聚氰胺在80℃～85℃温度下干燥1～2小时，待用；（2）、将平均直径在3～30μm、平均长度在100～750μm和长径比10～100的聚丙烯腈基碳纤维加入质量浓度为60%～70%的硝酸溶液中，于75℃～90℃温度下浸渍反应5～30分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后称量，再在干燥后的聚丙烯腈基碳纤维中加入占到所得碳纤维质量含量0.5wt%～1wt%的钛酸酯偶联剂进行混合、并在80℃～120℃温度下搅拌10～60分钟，然后干燥，即得所述改性碳纤维，待用；（3）、按重量配比称取干燥的PTT和氰尿酸三聚氰胺加入高速混合器中，并按重量配比加入2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、抗氧剂1010、硬脂酸酯，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机熔融挤出切粒、并干燥后，即制得一种PTT复合母料；（4）、按重量配比称取干燥的PC加入高速混合器中，再按重量配比加入步骤（2）制得的改性碳纤维和步骤（3）得到的PTT复合母料，并按重量配比加入EPDM和AS-g-GMA，使一起混合3～5分钟，待充分混合均匀后，出料加入双螺杆挤出机中，在210℃～280℃温度下经过熔融混炼后，挤出造粒，即得本发明的一种改性PC/PTT/碳纤维的复合材料。