一種碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，其主要是由以下重量份比例的原料所制成：聚碳酸酯100份、雙酚A型環(huán)氧樹脂40?60份、納米碳纖維30?50份、聚氯乙烯15?35份、云母5?15份、硬脂酸鈣1?9份、二甲基硅油2?8份。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所得的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，成本低，工藝簡單，不僅拉伸強度和彎曲強度高，同時密度顯著降低，產(chǎn)品整體性能優(yōu)異。
【專利說明】
一種碳纖維増強聚碳酸酯復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明公開了一種碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，屬于高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚碳酸酯(簡稱PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可 分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族_芳香族聚碳酸 酯的機械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲得 了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長速度最快的 通用工程塑料。PC工程塑料的三大應(yīng)用領(lǐng)域是玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子、電器工業(yè)，其 次還有工業(yè)機械零件、光盤、包裝、計算機等辦公室設(shè)備、醫(yī)療及保健、薄膜、休閑和防護器 材等。
[0003] 為改善高分子材料的性能，拓展應(yīng)用市場對高分子材料進行改性，從而提高材料 綜合性能，挖掘材料潛在的各種功能是人類材料工業(yè)最流行的方法，在許多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
[0004] 碳纖維(carbon fiber，簡稱CF)，是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維 的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石 墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維"外柔內(nèi)剛"，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼 鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳 材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。碳纖維具有許 多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高 溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐 腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。
[0005] 目前，已有大量碳纖維增強材料的研究，但是往往存在一些缺陷，如產(chǎn)品強度低， 密度大等，無法充分發(fā)揮碳纖維復(fù)合的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種碳纖維增強聚碳酸 酯復(fù)合材料。
[0007] 技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，它主 要是由以下重量份比例的原料所制成：
[0008] 聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂40-60份、納米碳纖維30-50份、
[0009] 聚氯乙烯15-35份、云母5-15份、硬脂酸鈣1-9份、二甲基硅油2-8份。
[0010] 作為優(yōu)選，所述的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料主要是由以下重量份比例的原料 所制成：
[0011 ] 聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂45-55份、納米碳纖維35-45份、
[0012] 聚氯乙烯20-30份、云母8-12份、硬脂酸鈣3-7份、二甲基硅油4-6份。
[0013] 作為另一種優(yōu)選，所述的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料主要是由以下重量份比例 的原料所制成：
[0014] 聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂40份、納米碳纖維30份、
[0015] 聚氯乙烯15份、云母5份、硬脂酸鈣1份、二甲基硅油2份。
[0016] 作為另一種優(yōu)選，所述的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料主要是由以下重量份比例 的原料所制成：
[0017] 聚碳酸酯1〇〇份、雙酚A型環(huán)氧樹脂60份、納米碳纖維50份、
[0018] 聚氯乙烯35份、云母15份、硬脂酸鈣9份、二甲基硅油8份。
[0019]作為另一種優(yōu)選，所述聚碳酸酯為芳香族類聚碳酸酯，其聚合度為80-100。
[0020]作為另一種優(yōu)選，所述納米碳纖維的長徑比為2.0-3.0。
[0021]作為另一種優(yōu)選，所述的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料主要是由以下步驟所制 成：
[0022] (1)取聚碳酸酯、雙酸A型環(huán)氧樹脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不斷攪拌；
[0023] (2)在上述熔融狀態(tài)下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續(xù)攪拌；
[0024] (3)攪拌結(jié)束后，成型，即得。
[0025]作為進一步優(yōu)選，步驟(2)中所述攪拌時間為2_4h。
[0026]有益效果：相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所得的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，成本 低，工藝簡單，不僅拉伸強度和彎曲強度高，同時密度顯著降低，產(chǎn)品整體性能優(yōu)異。
【具體實施方式】 [0027] 實施例1:
[0028]組方：
[0029]聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂40份、納米碳纖維30份、
[0030] 聚氯乙烯15份、云母5份、硬脂酸鈣1份、二甲基硅油2份。
[0031]所述聚碳酸酯為芳香族類聚碳酸酯，其聚合度為80。
[0032] 所述納米碳纖維的長徑比為2.0。
[0033]制備方法：
[0034] (1)取聚碳酸酯、雙酸A型環(huán)氧樹脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不斷攪拌；
[0035] (2)在上述熔融狀態(tài)下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續(xù)攪拌；
[0036] (3)攪拌結(jié)束后，成型，即得。
[0037]步驟(2)中所述攪拌時間為2h。
[0038] 實施例2:
[0039] 組方：
[0040] 聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂60份、納米碳纖維50份、
[0041] 聚氯乙烯35份、云母15份、硬脂酸鈣9份、二甲基硅油8份。
[0042]所述聚碳酸酯為芳香族類聚碳酸酯，其聚合度為100。
[0043] 所述納米碳纖維的長徑比為3.0。
[0044] 制備方法：
[0045] (1)取聚碳酸酯、雙酸A型環(huán)氧樹脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不斷攪拌；
[0046] (2)在上述熔融狀態(tài)下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續(xù)攪拌；
[0047] (3)攪拌結(jié)束后，成型，即得。
[0048]步驟(2)中所述攪拌時間為4h。
[0049] 實施例3:
[0050] 組方：
[0051]聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂50份、納米碳纖維40份、
[0052] 聚氯乙烯25份、云母10份、硬脂酸鈣5份、二甲基硅油5份。
[0053]所述聚碳酸酯為芳香族類聚碳酸酯，其聚合度為90。
[0054] 所述納米碳纖維的長徑比為2.5。
[0055]制備方法：
[0056] (1)取聚碳酸酯、雙酸A型環(huán)氧樹脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不斷攪拌；
[0057] (2)在上述熔融狀態(tài)下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續(xù)攪拌；
[0058] (3)攪拌結(jié)束后，成型，即得。
[0059]步驟(2)中所述攪拌時間為3h。
[0060] 實施例4:
[0061]組方：
[0062]聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂45份、納米碳纖維35份、
[0063] 聚氯乙烯20份、云母8份、硬脂酸鈣3份、二甲基硅油4份。
[0064]所述聚碳酸酯為芳香族類聚碳酸酯，其聚合度為85。
[0065] 所述納米碳纖維的長徑比為2.2。
[0066] 制備方法：
[0067] (1)取聚碳酸酯、雙酸A型環(huán)氧樹脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不斷攪拌；
[0068] (2)在上述熔融狀態(tài)下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續(xù)攪拌；
[0069] (3)攪拌結(jié)束后，成型，即得。
[0070]步驟(2)中所述攪拌時間為3h。
[0071] 實施例5:
[0072]組方：
[0073]聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂55份、納米碳纖維45份、
[0074] 聚氯乙烯30份、云母12份、硬脂酸鈣7份、二甲基硅油6份。
[0075]所述聚碳酸酯為芳香族類聚碳酸酯，其聚合度為95。
[0076] 所述納米碳纖維的長徑比為2.8。
[0077]制備方法：
[0078] (1)取聚碳酸酯、雙酸A型環(huán)氧樹脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不斷攪拌；
[0079] (2)在上述熔融狀態(tài)下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續(xù)攪拌；
[0080] (3)攪拌結(jié)束后，成型，即得。
[00811步驟(2)中所述攪拌時間為3h。
[0082]實驗例本發(fā)明所得復(fù)合材料性能檢測
[0083]對照1組采用本發(fā)明實施例3組方和制備方法，不同之處在于：所述聚碳酸酯的聚 合度為70;
[0084] 對照2組采用本發(fā)明實施例3組方和制備方法，不同之處在于:所述納米碳纖維的 長徑比為3.5;
[0085] 對照3組采用本發(fā)明實施例3組方和制備方法，不同之處在于：所述聚碳酸酯的聚 合度為110,所述納米碳纖維的長徑比為1.5;
[0086]最后考察產(chǎn)品性能，拉伸強度采用IS0527方法檢測，彎曲強度采用IS0178方法檢 測，密度采用IS01183方法檢測，結(jié)果見下表1.
[0087]表1本發(fā)明所得復(fù)合材料性能檢測結(jié)果(n = 3)
[0089] 注:與對照組比較，*P〈0.05
[0090] 由上表可得，與對照1組、2組和3組相比較，本發(fā)明實施例3、4和5所得復(fù)合材料經(jīng) 過檢測，結(jié)果顯示其拉伸強度和彎曲強度均顯著提高，同時，產(chǎn)品密度顯著降低。表明本發(fā) 明復(fù)合材料在提高強度的同時，還可以顯著降低產(chǎn)品密度。
【主權(quán)項】
1. 一種碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，它主要是由以下重量份比例的原 料所制成： 聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂40-60份、納米碳纖維30-50份、 聚氯乙烯15-35份、云母5-15份、硬脂酸鈣1-9份、二甲基硅油2-8份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，它主要是由以下 重量份比例的原料所制成： 聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂45-55份、納米碳纖維35-45份、 聚氯乙烯20-30份、云母8-12份、硬脂酸鈣3-7份、二甲基硅油4-6份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，它主要是由以下 重量份比例的原料所制成： 聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂40份、納米碳纖維30份、 聚氯乙烯15份、云母5份、硬脂酸鈣1份、二甲基硅油2份。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，它主要是由以下 重量份比例的原料所制成： 聚碳酸酯100份、雙酸A型環(huán)氧樹脂60份、納米碳纖維50份、 聚氯乙烯35份、云母15份、硬脂酸鈣9份、二甲基硅油8份。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯為 芳香族類聚碳酸酯，其聚合度為80-100。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，所述納米碳纖維 的長徑比為2.0-3.0。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，其主要是由以下 步驟所制成： (1) 取聚碳酸酯、雙酸A型環(huán)氧樹脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不斷攪拌； (2) 在上述熔融狀態(tài)下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續(xù)攪拌； (3) 攪拌結(jié)束后，成型，即得。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳纖維增強聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，步驟(2)中所述 攪拌時間為2_4h。
【文檔編號】C08K5/098GK105820538SQ201610308686
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】孔小寅, 潘文強, 傅發(fā)祥
【申請人】南京京錦元科技實業(yè)有限公司