彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的pet復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：PET60%～80%、碳酸鈣5%～15%、二異氰酸酯1%～2%、聚碳酸酯二元醇2%～4%、相容劑3%～8%、成核劑0.5%～2%、分散劑0.1%～2%、抗氧劑0.1%～1%、碳纖維10%～25%。本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用二異氰酸酯與聚碳酸酯二元醇在混合機(jī)中攪拌和加成聚合生成聚氨酯橡膠彈性體并在碳酸鈣表面包覆，形成以碳酸鈣為核、彈性體為殼的核殼結(jié)構(gòu)，使其很好地結(jié)合和發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，對(duì)PET起到良好的協(xié)同增強(qiáng)增韌效果，同時(shí)采用碳纖維增強(qiáng)改性更好地提高了PET的力學(xué)強(qiáng)度以及耐熱性、耐磨性和耐腐蝕性能等。
【專利說(shuō)明】 彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料

【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(shuō)是一種彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料。

【背景技術(shù)】
[0002]聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有強(qiáng)度高、耐磨性好、回彈性佳、成本低等特點(diǎn)，因此在紡織品中占有相當(dāng)大的比重，同時(shí)PET又是性能優(yōu)良用途廣泛的工程塑料。但純PET材料的力學(xué)性能、耐熱性和沖擊性能較差，而且結(jié)晶速率慢，成型加工困難。因此，PET通常需要通過(guò)增韌、增強(qiáng)和結(jié)晶促成等方法改進(jìn)其加工性和物性等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PET 60%?80%、碳酸鈣5%?15%、二異氰酸酯1%?2%、聚碳酸酯二元醇2%?4%、相容劑3%?8%、成核劑0.5%?2%、分散劑0.1%?2%、抗氧劑0.1%?1%、碳纖維10%?25%。
[0005]所述的碳酸鈣為微米碳酸鈣或納米碳酸鈣。
[0006]所述的相容劑為馬來(lái)酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS-g-MAH)。
[0007]所述的成核劑為滑石粉、硬脂酸鈉、乙烯-甲基丙烯酸鈉離子聚合物中的一種。
[0008]所述的分散劑為季戊四醇硬脂酸酯、TAS-2A分散劑、乙撐雙硬酯酰胺(EBS)中的一種。
[0009]所述的抗氧劑為受阻酚抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物。
[0010]所述的碳纖維為表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維，其具體方法為配制處理溶液，將50wt%?70wt%硝酸、25wt%?50wt%硝酸鈉和5wt%?20wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為60%?70%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡處理，在40°C?90°C的反應(yīng)溫度下,浸泡處理30?90分鐘后,取出碳纖維,用水充分沖洗,然后在80°C?120°C溫度下烘干，即得表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維。
[0011]上述的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將PET在130°C?150°C下干燥3?4小時(shí)，含水率控制在0.03%以下，待用；
(2)將碳酸鈣在60°C?120°C下干燥I?2小時(shí)，待用；
(3)碳纖維表面氧化處理:配制處理溶液,將50wt%?70wt%硝酸、25wt%?50wt%硝酸鈉和5wt%?20wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為60%?70%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡處理，在40°C?90°C的反應(yīng)溫度下，浸泡處理30?90分鐘后，取出碳纖維，用水充分沖洗，然后在80°C?120°C溫度下烘干，即得表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維，待用；
(4)按重量配比稱取干燥后的碳酸鈣加入料筒溫度為40°C?80°C混合機(jī)中，然后稱取聚碳酸酯二元醇加入混合機(jī)中低速攪拌0.5?15分鐘，再加入二異氰酸酯高速攪拌10?60分鐘,使充分加成聚合與包覆；
(5)然后加入按重量配比稱取干燥處理后的PET以及相容劑、成核劑、分散劑和抗氧齊U，并在混合機(jī)中高速攪拌5?60分鐘，出料；
(6)再將上述混合均勻的物料加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口，將按重量配比稱取的表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)料口加入，加工溫度控制在270°C?290°C，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的擠出物料經(jīng)冷卻、風(fēng)干、切粒、干燥后即得本發(fā)明的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用二異氰酸酯與聚碳酸酯二元醇在混合機(jī)中攪拌和加成聚合生成聚氨酯橡膠彈性體并在碳酸鈣表面包覆，形成以碳酸鈣為核、彈性體為殼的核殼結(jié)構(gòu)，使其很好地結(jié)合和發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，對(duì)PET起到良好的協(xié)同增強(qiáng)增韌效果，同時(shí)采用碳纖維增強(qiáng)改性更好地提高了 PET的力學(xué)強(qiáng)度以及耐熱性、耐磨性和耐腐蝕性能等。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0014]實(shí)施例1:
一種彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PET 63%、微米碳酸鈣10%、二異氰酸酯1.5%、聚碳酸酯二元醇3%、馬來(lái)酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS-g-MAH) 5%、滑石粉1%、TAS-2A分散劑1%、受阻酚抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物0.5%、碳纖維15%。所述的碳纖維為表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維，其具體方法為配制處理溶液，將60wt%硝酸、30wt%硝酸鈉和10wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為60%?70%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡處理，在40°C?90°C的反應(yīng)溫度下，浸泡處理30?90分鐘后，取出碳纖維，用水充分沖洗，然后在80°C?120°C溫度下烘干，即得表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維。
[0015]制備方法:(1)將PET在130°C?150°C下干燥3?4小時(shí)，含水率控制在0.03%以下，待用；(2)將微米碳酸鈣在60°C?120°C下干燥I?2小時(shí)，待用；(3)碳纖維表面氧化處理:配制處理溶液，將60wt%硝酸、30被％硝酸鈉和10wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為60%?70%溶液，然后將其加熱到60 V?90°C，再加入碳纖維浸泡處理，在40°C?90°C的反應(yīng)溫度下,浸泡處理30?90分鐘后,取出碳纖維,用水充分沖洗,然后在80°C?120°C溫度下烘干，即得表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維，待用；(4)按重量配比稱取干燥后的微米碳酸鈣加入料筒溫度為40°C?80°C混合機(jī)中，然后稱取聚碳酸酯二元醇加入混合機(jī)中低速攪拌0.5?15分鐘，再加入二異氰酸酯高速攪拌10?60分鐘，使充分加成聚合與包覆；(5)然后加入按重量配比稱取干燥處理后的PET以及馬來(lái)酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS-g-MAH)、滑石粉、TAS-2A分散劑和受阻酚抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物，并在混合機(jī)中高速攪拌5?60分鐘，出料；(6)再將上述混合均勻的物料加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口，將按重量配比稱取的表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)料口加入，加工溫度控制在270 V?290 V，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的擠出物料經(jīng)冷卻、風(fēng)干、切粒、干燥后即得本發(fā)明的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料。
[0016]實(shí)施例2:
一種彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PET 60%、納米碳酸鈣15%、二異氰酸酯2%、聚碳酸酯二元醇4%、馬來(lái)酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS-g-MAH)6%、乙烯-甲基丙烯酸鈉離子聚合物1.5%、乙撐雙硬酯酰胺(EBS) 0.9%、受阻酚抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物0.6%、碳纖維10%。所述的碳纖維為表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維，其具體方法為配制處理溶液，將70wt9Uft酸、25?丨％硝酸鈉和5wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為60%?70%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡處理，在40°C?90°C的反應(yīng)溫度下，浸泡處理30?90分鐘后，取出碳纖維，用水充分沖洗，然后在80°C?120°C溫度下烘干，即得表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維。
[0017]制備方法:(1)將PET在130°C?150°C下干燥3?4小時(shí)，含水率控制在0.03%以下，待用；(2)將納米碳酸鈣在60°C?120°C下干燥I?2小時(shí)，待用；(3)碳纖維表面氧化處理:配制處理溶液，將70wt%硝酸、25被％硝酸鈉和5wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為60%?70%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡處理，在40°C?90°C的反應(yīng)溫度下,浸泡處理30?90分鐘后,取出碳纖維,用水充分沖洗,然后在80°C?120°C溫度下烘干，即得表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維，待用；(4)按重量配比稱取干燥后的納米碳酸鈣加入料筒溫度為40°C?80°C混合機(jī)中，然后稱取聚碳酸酯二元醇加入混合機(jī)中低速攪拌0.5?15分鐘，再加入二異氰酸酯高速攪拌10?60分鐘，使充分加成聚合與包覆；(5)然后加入按重量配比稱取干燥處理后的PET以及馬來(lái)酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS-g-MAH)、乙烯-甲基丙烯酸鈉離子聚合物、乙撐雙硬酯酰胺(EBS)和受阻酚抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物，并在混合機(jī)中高速攪拌5?60分鐘，出料；(6)再將上述混合均勻的物料加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口，將按重量配比稱取的表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)料口加入，加工溫度控制在270°C?290°C，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的擠出物料經(jīng)冷卻、風(fēng)干、切粒、干燥后即得本發(fā)明的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料。
【權(quán)利要求】
1.一種彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料，其特征在于，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PET 60%?80%、碳酸鈣5%?15%、二異氰酸酯1%?2%、聚碳酸酯二元醇2%?4%、相容劑3%?8%、成核劑0.5%?2%、分散劑0.1%?2%、抗氧劑0.1%?1%、碳纖維10% ?25%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料，其特征在于，所述的碳酸鈣為微米碳酸鈣或納米碳酸鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料，其特征在于，所述的相容劑為馬來(lái)酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS-g-MAH)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料，其特征在于，所述的成核劑為滑石粉、硬脂酸鈉、乙烯-甲基丙烯酸鈉離子聚合物中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料，其特征在于，所述的分散劑為季戊四醇硬脂酸酯、TAS-2A分散劑、乙撐雙硬酯酰胺(EBS)中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料，其特征在于，所述的抗氧劑為受阻酚抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料，其特征在于，所述的碳纖維為表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維，其具體方法為配制處理溶液，將50wt%?70wt%硝酸、25wt%?50wt%硝酸鈉和5wt%?20wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為60%?70%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡處理，在40°C?90°C的反應(yīng)溫度下,浸泡處理30?90分鐘后,取出碳纖維,用水充分沖洗,然后在80°C?120°C溫度下烘干，即得表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將PET在130°C?150°C下干燥3?4小時(shí)，含水率控制在0.03%以下，待用； (2)將碳酸鈣在60°C?120°C下干燥I?2小時(shí)，待用； (3)碳纖維表面氧化處理:配制處理溶液,將50wt%?70wt%硝酸、25wt%?50wt%硝酸鈉和5wt%?20wt%雙氧水進(jìn)行混合配制、并加水調(diào)配到濃度為60%?70%溶液，然后將其加熱到60°C?90°C，再加入碳纖維浸泡處理，在40°C?90°C的反應(yīng)溫度下，浸泡處理30?90分鐘后，取出碳纖維，用水充分沖洗，然后在80°C?120°C溫度下烘干，即得表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維，待用； (4)按重量配比稱取干燥后的碳酸鈣加入料筒溫度為40°C?80°C混合機(jī)中，然后稱取聚碳酸酯二元醇加入混合機(jī)中低速攪拌0.5?15分鐘，再加入二異氰酸酯高速攪拌10?60分鐘,使充分加成聚合與包覆； (5)然后加入按重量配比稱取干燥處理后的PET以及相容劑、成核劑、分散劑和抗氧齊U，并在混合機(jī)中高速攪拌5?60分鐘，出料； (6)再將上述混合均勻的物料加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口，將按重量配比稱取的表面經(jīng)過(guò)氧化處理的碳纖維從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)料口加入，加工溫度控制在270°C?290°C，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的擠出物料經(jīng)冷卻、風(fēng)干、切粒、干燥后即得本發(fā)明的彈性體包覆碳酸鈣填充碳纖維增強(qiáng)的PET復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】C08K9/10GK104419152SQ201310399521
【公開(kāi)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