有機(jī)功能化納米碳纖維增強(qiáng)pc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，具體地說是一種有機(jī)功能化納米碳纖維增強(qiáng)PC復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]聚碳酸酯(PC)是一種綜合性能優(yōu)異的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊性能，耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好，能在較高的溫度范圍內(nèi)保持較高的力學(xué)強(qiáng)度，無毒，介電性能優(yōu)良，是近年來增長迅速最快和產(chǎn)能規(guī)模最大的工程塑料。但PC的耐疲勞強(qiáng)度較低、對缺口敏感，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，且流動性能較差，極大的限制其應(yīng)用范圍，因此，對PC進(jìn)行改性是很有必要的。納米碳纖維具有較高的強(qiáng)度和楊氏模量，較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及熱穩(wěn)定性以及極好的表面尺寸效應(yīng)等，因而受到了人們極大的關(guān)注。將納米碳纖維有機(jī)功能化處理之后增強(qiáng)PC材料可以極大地提高力學(xué)強(qiáng)度、抗拉模量、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能等，具有廣泛的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種有機(jī)功能化納米碳纖維增強(qiáng)PC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:有機(jī)功能化納米碳纖維增強(qiáng)PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC樹脂70%?95%、有機(jī)功能化納米碳纖維5%?20%、PETS 0.5% ?1.5%、耐水解劑 0.2% ?1.5%、抗氧劑 0.1% ?0.5%、KSS 0.05% ?0.1%、其它助劑0.1%?2%ο
[0005]所述的PC樹脂為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol。
[0006]所述的有機(jī)功能化納米碳纖維為經(jīng)表面處理后覆蓋有2nm?3nm硅膠薄膜的納米碳纖維，其處理工藝為將納米碳纖維加入體積比4:1的98%濃硫酸和30%雙氧水的混合液，并通過超聲浴反應(yīng)2?5小時后，經(jīng)水和丙酮洗滌3?8次，并在85°C條件下干燥0.5?2小時，出料得到氧化后的納米碳纖維，再與占氧化納米碳纖維5wt%的聚二甲基硅氧烷一起加入反應(yīng)釜中，在加熱300°C條件下反應(yīng)3?5小時，然后先后通過丙酮清洗和甲苯萃取，再通過在蒸汽浴室蒸干的方式進(jìn)行濃縮，所得殘留物用丙酮清洗后在85°C條件下干燥，即制得有機(jī)功能化納米碳纖維。
[0007]所述的PETS為季戊四醇硬脂酸酯。
[0008]所述的耐水解劑為苯基縮水甘油醚或雙酚A雙縮水甘油醚。
[0009]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1:1比例的復(fù)配物。
[0010]所述的KSS為苯磺酰苯磺酸鉀。
[0011 ] 所述的其它助劑為增韌劑、潤滑劑、光穩(wěn)定劑、著色劑中的一種或幾種。
[0012]上述的有機(jī)功能化納米碳纖維增強(qiáng)PC復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)、將PC樹脂在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時，待用；
(2)、制備有機(jī)功能化納米碳纖維:將納米碳纖維加入體積比4:1的98%濃硫酸和30%雙氧水的混合液，并通過超聲浴反應(yīng)2?5小時后，經(jīng)水和丙酮洗滌3?8次，并在85°C條件下干燥0.5?2小時，出料得到氧化后的納米碳纖維，再與占氧化納米碳纖維5wt%的聚二甲基硅氧烷一起加入反應(yīng)釜中，在加熱300°C條件下反應(yīng)3?5小時，然后先后通過丙酮清洗和甲苯萃取，再通過在蒸汽浴室蒸干的方式進(jìn)行濃縮，所得殘留物用丙酮清洗后在85°C條件下干燥，即制得有機(jī)功能化納米碳纖維，待用；
(3)、按重量配比稱取干燥的PC樹脂和其它各組分，分別加入高速混合機(jī)中，充分?jǐn)嚢??30分鐘，出料；
(4)、將步驟(3)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在240°C?260°C下經(jīng)熔融混煉擠出、冷卻造粒，即得本發(fā)明的有機(jī)功能化納米碳纖維增強(qiáng)PC復(fù)合材料。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將制成的有機(jī)功能化納米碳纖維用來增強(qiáng)PC復(fù)合材料，納米碳纖維表面有機(jī)硅功能化，大大提高了納米碳纖維的表面活性，有利于與PC樹脂復(fù)合，本發(fā)明制得的PC復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、高結(jié)晶取向度等性能，而且導(dǎo)電性能好，結(jié)構(gòu)致密，阻燃性能達(dá)到UL94 V-O級，在汽車、化工、機(jī)械、電氣、建筑等領(lǐng)域具有非常廣泛應(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:
一種有機(jī)功能化納米碳纖維增強(qiáng)PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC樹脂87%、有機(jī)功能化納米碳纖維10%、PETS 1%、苯基縮水甘油醚1%、受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物0.3%、KSS 0.1%、其它助劑0.6%。其中，所述的PC樹脂為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol ;所述的有機(jī)功能化納米碳纖維為經(jīng)表面處理后覆蓋有2nm?3nm娃膠薄膜的納米碳纖維,其處理工藝為將納米碳纖維加入體積比4:1的98%濃硫酸和30%雙氧水的混合液，并通過超聲浴反應(yīng)2?5小時后，經(jīng)水和丙酮洗滌3?8次，并在85°C條件下干燥0.5?2小時，出料得到氧化后的納米碳纖維，再與占氧化納米碳纖維5wt%的聚二甲基硅氧烷一起加入反應(yīng)釜中，在加熱300°C條件下反應(yīng)3?5小時，然后先后通過丙酮清洗和甲苯萃取，再通過在蒸汽浴室蒸干的方式進(jìn)行濃縮，所得殘留物用丙酮清洗后在85°C條件下干燥，即制得有機(jī)功能化納米碳纖維。所述的PETS為季戊四醇硬脂酸酯。所述的KSS為苯磺酰苯磺酸鉀。所述的其它助劑為光穩(wěn)定劑。
[0016]制備方法:(I)、將PC樹脂在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時，待用；(2)、制備有機(jī)功能化納米碳纖維:將納米碳纖維加入體積比4:1的98%濃硫酸和30%雙氧水的混合液，并通過超聲浴反應(yīng)2?5小時后，經(jīng)水和丙酮洗滌3?8次，并在85°C條件下干燥0.5?2小時，出料得到氧化后的納米碳纖維，再與占氧化納米碳纖維5wt%的聚二甲基硅氧烷一起加入反應(yīng)釜中，在加熱300°C條件下反應(yīng)3?5小時，然后先后通過丙酮清洗和甲苯萃取，再通過在蒸汽浴室蒸干的方式進(jìn)行濃縮，所得殘留物用丙酮清洗后在85°C條件下干燥，即制得有機(jī)功能化納米碳纖維，待用；(3)、按重量配比稱取干燥的PC樹脂和其它各組分，分別加入高速混合機(jī)中，充分?jǐn)嚢??30分鐘，出料；(4)、將步驟(3)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在240°C?260°C下經(jīng)熔融混煉擠出、冷卻造粒，即得本發(fā)明的有機(jī)功能化納米碳纖維增強(qiáng)PC復(fù)合材料。
[0017]實施例2:
一種有機(jī)功能化納米碳纖維增強(qiáng)PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC樹脂92%、有機(jī)功能化納米碳纖維5%、PETS 1%、苯基縮水甘油醚0.9%、受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物0.3%,KSS 0.1%、其它助劑0.7%。其中，所述的PC樹脂為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol。所述的有機(jī)功能化納米碳纖維為經(jīng)表面處理后覆蓋有2nm?3nm娃膠薄膜的納米碳纖維,其處理工藝為將納米碳纖維加入體積比4:1的98%濃硫酸和30%雙氧水的混合液，并通過超聲浴反應(yīng)2?5小時后，經(jīng)水和丙酮洗滌3?8次，并在85°C條件下干燥0.5?2小時，出料得到氧化后的納米碳纖維，再與占氧化納米碳纖維5wt%的聚二甲基硅氧烷一起加入反應(yīng)釜中，在加熱300°C條件下反應(yīng)3?5小時，然后先后通過丙酮清洗和甲苯萃取，再通過在蒸汽浴室蒸干的方式進(jìn)行濃縮，所得殘