一種ptt/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法
【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(shuō)是一種PTT/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)作為一種綜合性能優(yōu)異的新型聚酯高分子材料，目前已廣泛應(yīng)用于纖維、薄膜、工程塑料等領(lǐng)域，但PTT單獨(dú)使用卻存在其耐熱性不好、尺寸穩(wěn)定性低、強(qiáng)度不高的問(wèn)題，限制其應(yīng)用。碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱等特性，屬典型的高新技術(shù)產(chǎn)品，主要用于制備先進(jìn)復(fù)合材料，已廣泛應(yīng)用于宇航、體育用品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、交通運(yùn)輸領(lǐng)域及土木建筑領(lǐng)域。碳纖維可以作為增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料和改進(jìn)其力學(xué)性能的增強(qiáng)劑，因此，將碳纖維與PTT共混不僅可以起到良好的增強(qiáng)改性效果，而且還能提高耐熱、耐化學(xué)穩(wěn)定性等，具有很好的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前旦
-5^ O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種力學(xué)性能好的PTT/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種PTT/碳纖維復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PTT 75%?92%、碳纖維5%?15%、增塑劑2%?6%、紫外線(xiàn)穩(wěn)定劑
0.5%?2%、抗氧劑0.1%?0.5%、潤(rùn)滑劑0.1%?1%。
[0005]所述PTT為特性黏度0.7?1.5dL/g的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯。
[0006]所述碳纖維為表面經(jīng)電化學(xué)聚合法處理過(guò)的短切聚丙腈碳纖維。
[0007]所述增塑劑為質(zhì)量比4:1的熱塑性聚醚酯TPEE和聚己二酸異丁二酯的復(fù)配物。
[0008]所述紫外線(xiàn)穩(wěn)定劑為苯并三唑類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑或二苯甲酮類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑。
[0009]所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑1010或抗氧劑1076與抗氧劑168的復(fù)配物中的一種。
[0010]所述潤(rùn)滑劑為季戊四醇硬脂酸酯。
[0011]上述的一種PTT/碳纖維復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)、將PTT置于強(qiáng)制空氣循環(huán)烘箱中于110°C?120°C溫度下干燥約6?8小時(shí)，待用；
(2)、碳纖維表面處理:以短切聚丙腈碳纖維作陽(yáng)極、不銹鋼板作陰極，電聚合液為初始陰離子濃度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯馬來(lái)酸酐、甲基乙烯醚馬來(lái)酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一種的銨鹽水溶液，溫度4°C?28°C，循環(huán)伏安電位在-0.8?0.3V，處理時(shí)間30?200分鐘，使碳纖維表面沉積形成一層聚合膜，并用去離子水沖洗3?5次，再在80°C?150°C的真空烘箱內(nèi)干燥24?48h，待用；
(3)、按重量配比稱(chēng)取干燥的PTT加入高速混合機(jī)中，同時(shí)加入按重量配比稱(chēng)取的增塑齊U、紫外線(xiàn)穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤(rùn)滑劑，并按重量配比加入步驟(2)得到的產(chǎn)物，使一起攪拌3?15分鐘，待充分混合均勻后出料；
(4)、將步驟(3)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在210°C?280°C下經(jīng)熔融共混后擠出、冷卻造粒，然后干燥，即得本發(fā)明的一種PTT/碳纖維復(fù)合材料。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明通過(guò)對(duì)碳纖維經(jīng)過(guò)電化學(xué)聚合法表面處理，極大地提高了碳纖維的表面浸潤(rùn)性能和反應(yīng)性，使所制得的復(fù)合材料具有極高的比強(qiáng)度和優(yōu)好的結(jié)晶取向度，而且耐熱、耐化學(xué)性好，尺寸穩(wěn)定，其制備工藝簡(jiǎn)單、可控，生產(chǎn)成本低，易于推廣。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體的優(yōu)選實(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PTT/碳纖維復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PTT 77%、碳纖維15%、增塑劑6%、苯并三唑類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑1.5%、抗氧劑1010 0.1%、季戊四醇硬脂酸酯0.4%，所述PTT為特性黏度0.7?1.5dL/g的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯，所述碳纖維為表面經(jīng)電化學(xué)聚合法處理過(guò)的短切聚丙腈碳纖維，所述增塑劑為質(zhì)量比4:1的熱塑性聚醚酯TPEE和聚己二酸異丁二酯的復(fù)配物。
[0015]制備方法:(I)、將PTT置于強(qiáng)制空氣循環(huán)烘箱中于110°C?120°C溫度下干燥約6?8小時(shí)，待用；(2)、碳纖維表面處理:以短切聚丙腈碳纖維作陽(yáng)極、不銹鋼板作陰極，電聚合液為初始陰離子濃度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯馬來(lái)酸酐、甲基乙烯醚馬來(lái)酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一種的銨鹽水溶液，溫度4°C?28°C，循環(huán)伏安電位在-0.8?0.3V，處理時(shí)間30?200分鐘，使碳纖維表面沉積形成一層聚合膜，并用去離子水沖洗3?5次，再在80°C?1500C的真空烘箱內(nèi)干燥24?48h，待用；(3)、按重量配比稱(chēng)取干燥的PTT加入高速混合機(jī)中，同時(shí)加入按重量配比稱(chēng)取的增塑劑、苯并三唑類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑、抗氧劑1010、季戊四醇硬脂酸酯，并按重量配比加入步驟(2)得到的產(chǎn)物，使一起攪拌3?15分鐘，待充分混合均勻后出料；(4)、將步驟(3)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在210°C?280°C下經(jīng)熔融共混后擠出、冷卻造粒，然后干燥，即得本發(fā)明的一種PTT/碳纖維復(fù)合材料。
[0016]實(shí)施例2:
一種PTT/碳纖維復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PTT 85%、碳纖維10%、增塑劑4%、二苯甲酮類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑0.5%、抗氧劑1010與抗氧劑168的復(fù)配物0.2%、季戊四醇硬脂酸酯0.3%，所述PTT為特性黏度0.7?1.5dL/g的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯，所述碳纖維為表面經(jīng)電化學(xué)聚合法處理過(guò)的短切聚丙腈碳纖維，所述增塑劑為質(zhì)量比4:1的熱塑性聚醚酯TPEE和聚己二酸異丁二酯的復(fù)配物。
[0017]制備方法:(I)、將PTT置于強(qiáng)制空氣循環(huán)烘箱中于110°C?120°C溫度下干燥約
6?8小時(shí)，待用；(2)、碳纖維表面處理:以短切聚丙腈碳纖維作陽(yáng)極、不銹鋼板作陰極，電聚合液為初始陰離子濃度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯馬來(lái)酸酐、甲基乙烯醚馬來(lái)酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一種的銨鹽水溶液，溫度4°C?28°C，循環(huán)伏安電位在-0.8?0.3V，處理時(shí)間30?200分鐘，使碳纖維表面沉積形成一層聚合膜，并用去離子水沖洗3?5次，再在80°C?150°C的真空烘箱內(nèi)干燥24?48h，待用；(3)、按重量配比稱(chēng)取干燥的PTT加入高速混合機(jī)中，同時(shí)加入按重量配比稱(chēng)取的增塑劑、二苯甲酮類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑、抗氧劑1010與抗氧劑168的復(fù)配物、季戊四醇硬脂酸酯，并按重量配比加入步驟(2)得到的產(chǎn)物，使一起攪拌3?15分鐘，待充分混合均勻后出料；(4)、將步驟(3)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在210°C?280°C下經(jīng)熔融共混后擠出、冷卻造粒，然后干燥，即得本發(fā)明的一種PTT/碳纖維復(fù)合材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種PTT/碳纖維復(fù)合材料，其特征在于，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PTT 75%?92%、碳纖維5%?15%、增塑劑2%?6%、紫外線(xiàn)穩(wěn)定劑0.5%?2%、抗氧劑0.1%?0.5%、潤(rùn)滑劑0.1%?1%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PTT/碳纖維復(fù)合材料，其特征在于，所述碳纖維為表面經(jīng)電化學(xué)聚合法處理過(guò)的短切聚丙腈碳纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PTT/碳纖維復(fù)合材料，其特征在于，所述增塑劑為質(zhì)量比4:1的熱塑性聚醚酯TPEE和聚己二酸異丁二酯的復(fù)配物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PTT/碳纖維復(fù)合材料，其特征在于，所述紫外線(xiàn)穩(wěn)定劑為苯并三唑類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑或二苯甲酮類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PTT/碳纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將PTT置于強(qiáng)制空氣循環(huán)烘箱中于110°C?120°C溫度下干燥約6?8小時(shí)，待用； (2)、碳纖維表面處理:以短切聚丙腈碳纖維作陽(yáng)極、不銹鋼板作陰極，電聚合液為初始陰離子濃度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯馬來(lái)酸酐、甲基乙烯醚馬來(lái)酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一種的銨鹽水溶液，溫度4°C?28°C，循環(huán)伏安電位在-0.8?0.3V，處理時(shí)間30?200分鐘，使碳纖維表面沉積形成一層聚合膜，并用去離子水沖洗3?5次，再在80°C?150°C的真空烘箱內(nèi)干燥24?48h，待用； (3)、按重量配比稱(chēng)取干燥的PTT加入高速混合機(jī)中，同時(shí)加入按重量配比稱(chēng)取的增塑齊U、紫外線(xiàn)穩(wěn)定劑、抗氧劑和潤(rùn)滑劑，并按重量配比加入步驟(2)得到的產(chǎn)物，使一起攪拌3?15分鐘，待充分混合均勻后出料； (4)、將步驟(3)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在210°C?280°C下經(jīng)熔融共混后擠出、冷卻造粒，然后干燥，即得本發(fā)明的一種PTT/碳纖維復(fù)合材料。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種PTT/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的一種PTT/碳纖維復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：PTT75%～92%、碳纖維5%～15%、增塑劑2%～6%、紫外線(xiàn)穩(wěn)定劑0.5%～2%、抗氧劑0.1%～0.5%、潤(rùn)滑劑0.1%～1%，所述碳纖維為表面經(jīng)電化學(xué)聚合法處理過(guò)的短切聚丙腈碳纖維。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明通過(guò)對(duì)碳纖維經(jīng)過(guò)電化學(xué)聚合法表面處理，極大地提高了碳纖維的表面浸潤(rùn)性能和反應(yīng)性，使所制得的復(fù)合材料具有極高的比強(qiáng)度和優(yōu)好的結(jié)晶取向度，而且耐熱、耐化學(xué)性好，尺寸穩(wěn)定，其制備工藝簡(jiǎn)單、可控，生產(chǎn)成本低，易于推廣。
【IPC分類(lèi)】C08L67-02, C08K7-06, C08K9-10, C08K13-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104861463
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410533624
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】青島欣展塑膠有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2014年10月11日