碳纤维增强PBT和PET合金

碳纤维增强PBT和PET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PBT和PET合金。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是20世纪70年代获得迅速发展的一种新型工程塑料，其一般力学性能均优于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），并具有良好的韧性，可模塑成型，但其流动性，耐热性均不如PET，且价格较高。由于PBT和PET化学结构相似，将两者共混可以取长补短，获得综合性能较为理想的PBT和PET合金。但PBT和PET合金存在热变形温度低、收缩率大、对缺口敏感等缺点，极大的限制了其应用。碳纤维具有高强度、低密度、高耐温、耐水、耐腐蚀等特点，是一种优异的高强度增强材料，已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。碳纤维增强PBT和PET合金具有非常高的比强度，目前国内外对其研究甚少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异力学性能的碳纤维增强PBT和PET合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：碳纤维增强PBT和PET合金，其组分按质量百分数配比为：PBT 20%～50%、PET 20%～50%、碳纤维10%～20%、增韧剂4%～10%、扩链剂0.1%～1%、成核剂0.1%～2%、抗水解剂0.5%～2%、抗氧剂0.1%～1%、其它助剂0～1%。

所述的PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯。

所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维，其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维；其中，所述的聚丙烯腈溶液为聚丙烯腈低聚物与溶剂配制而成的溶液，所述溶剂为水、乙醇、丙酮中的一种。

所述的增韧剂为马来酸酐接枝高分子弹性体，优选NBR-g-MAH、SBR-g-MAH、TPU-g-MAH、SEBS-g-MAH、EPDM-g-MAH中的一种。

所述的扩链剂为均苯四甲酸酐（PMDA）、4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、亚磷酸三苯酯（TPPi）中的一种。

所述的成核剂为石滑粉、三氧化二铝、苯甲酸钠、乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物中的一种。

所述的抗水解剂为碳化二亚胺。

所述的抗氧剂为抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物。

上述的碳纤维增强PBT和PET合金的制备方法，包括以下步骤：

（1）碳纤维预处理：首先配制聚丙烯腈溶液，然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性预处理的碳纤维，待用；

（2）按重量配比称取PBT和PET，加入高速混合机中充分混合3～5分钟，然后再加入按重量配比称取的增韧剂、扩链剂、成核剂、抗水解剂、抗氧剂和其它助剂，继续混合5～15分钟，使混合均匀后出料；

（3）将步骤（2）的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤（1）获得表面改性预处理碳纤维按重量配比称取、并从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼挤出、冷却造粒，即得本发明的碳纤维增强PBT和PET合金。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明制得的碳纤维增强PBT和PET合金，具有高强度、高韧性、高耐热性能和良好耐环境应力性能等显著优点，可广泛应用于化工、机械、医疗、军事、航空、汽车工业等行业。

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：

一种碳纤维增强PBT和PET合金，其组分按质量百分数配比为：PBT 40%、PET 33%、碳纤维15%、NBR-g-MAH 8%、均苯四甲酸酐（PMDA）0.4%、石滑粉1%、碳化二亚胺1%、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物0.6%、其它助剂1%。其中，所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维，其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维；其中，所述的聚丙烯腈溶液为聚丙烯腈低聚物与丙酮配制而成的溶液。

制备方法：（1）碳纤维预处理：首先配制聚丙烯腈溶液，然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性预处理的碳纤维，待用；（2）按重量配比称取PBT和PET，加入高速混合机中充分混合3～5分钟，然后再加入按重量配比称取的NBR-g-MAH、均苯四甲酸酐（PMDA）、石滑粉、碳化二亚胺、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物和其它助剂，继续混合5～15分钟，使混合均匀后出料；（3）将步骤（2）的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤（1）获得表面改性预处理碳纤维按重量配比称取、并从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼挤出、冷却造粒，即得本发明的碳纤维增强PBT和PET合金。

实施例2：

一种碳纤维增强PBT和PET合金，其组分按质量百分数配比为：PBT 40%、PET 35%、碳纤维10%、SEBS-g-MAH 10%、亚磷酸三苯酯（TPPi）0.5%、乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物1.5%、碳化二亚胺1.5%、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物1%、其它助剂0.5%。其中，所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维，其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维；其中，所述的聚丙烯腈溶液为聚丙烯腈低聚物与乙醇配制而成的溶液。

制备方法：（1）碳纤维预处理：首先配制聚丙烯腈溶液，然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性预处理的碳纤维，待用；（2）按重量配比称取PBT和PET，加入高速混合机中充分混合3～5分钟，然后再加入按重量配比称取的SEBS-g-MAH、亚磷酸三苯酯（TPPi）、乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物、碳化二亚胺、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物和其它助剂，继续混合5～15分钟，使混合均匀后出料；（3）将步骤（2）的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤（1）获得表面改性预处理碳纤维按重量配比称取、并从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼挤出、冷却造粒，即得本发明的碳纤维增强PBT和PET合金。