一種高強(qiáng)度高模量的pc復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：PC50%～80%、納米碳纖維5%～20%、無機(jī)填料5%～15%、偶聯(lián)劑0.5%～2%、相容劑2%～4%、抗氧劑0.1%～0.5%、潤滑劑0.5%～1.5%。本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，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、高導(dǎo)電導(dǎo)熱等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、化工、機(jī)械、電氣、建筑等領(lǐng)域具有巨大的潛力和廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種高強(qiáng)度高模量的Pc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】，具體地說是一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]聚碳酸酯(PC)作為綜合性能優(yōu)異、用途極為廣泛的重要工程塑料品種，廣泛用于汽車、電子電氣、建筑材料、機(jī)械零件、辦公自動(dòng)化設(shè)備、包裝業(yè)、運(yùn)動(dòng)器械、醫(yī)療、保健、光盤和家庭用品等領(lǐng)域。但PC也存在一些缺陷，如加工性能較差，易應(yīng)力開裂，缺口沖擊和低溫韌性差等，限制其應(yīng)用范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度高模量的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:一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為=PC 50%?80%、納米碳纖維5%?20%、無機(jī)填料5%?15%、偶聯(lián)劑0.5%?2%、相容劑2%?4%、抗氧劑0.1%?0.5%、潤滑劑0.5%?1.5%。
[0005]所述的PC為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol。
[0006]所述的納米碳纖維為表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，其處理工藝為將納米碳纖維加入體積比3:1的98%濃硫酸和70%濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)15?60分鐘，然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗，直至pH值不顯酸性，再在80°C?120°C烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維。
[0007]所述的無機(jī)填料為納米碳酸鈣或氣相納米二氧化硅。
[0008]所述的偶聯(lián)劑為鈦酸鹽偶聯(lián)劑或鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑。
[0009]所述的相容劑為聚甲基丙烯酸甲酯接枝馬來酸酐(PMMA-g-MAH)。
[0010]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。
[0011]所述的潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯(PETS )。
[0012]上述的一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)、將PC在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用；
(2)、納米碳纖維表面經(jīng)氧化預(yù)處理:將納米碳纖維加入體積比3:1的98%濃硫酸和70%濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)15?60分鐘,然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗，直至PH值不顯酸性，再在80°C?120°C烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，待用；
(3)、按重量配比稱取無機(jī)填料和偶聯(lián)劑，加入超聲振蕩發(fā)生器或轉(zhuǎn)速不低于3000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機(jī)中，于80°C?120°C溫度下攪拌20?60分鐘，使均勻分散，然后冷卻至低于40°C，得到表面活化處理的無機(jī)填料，出料待用；
(4)、按重量配比稱取干燥的PC和步驟(2)得到的表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，力口入高速混合機(jī)中混合均勻，然后加入步驟(3)表面活化處理的無機(jī)填料，再加入按重量配比稱取的相容劑、抗氧劑和潤滑劑，繼續(xù)混合5?30分鐘，使充分混合均勻后出料；
(5)、將步驟(4)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，即得成品。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，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、高導(dǎo)電導(dǎo)熱等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、化工、機(jī)械、電氣、建筑等領(lǐng)域具有巨大的潛力和廣泛的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0015]實(shí)施例1:
一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC 75%、納米碳纖維10%、納米碳酸鈣10%、鈦酸鹽偶聯(lián)劑1%、聚甲基丙烯酸甲酯接枝馬來酸酐(PMMA-g-MAH) 3%、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%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)0.7%。其中，所述的PC為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/molo所述的納米碳纖維為表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，其處理工藝為將納米碳纖維加入體積比3:1的98%濃硫酸和70%濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)15?60分鐘，然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗，直至pH值不顯酸性，再在80°C?120°C烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維。
[0016]制備方法:(I)、將PC在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用；(2)、納米碳纖維表面經(jīng)氧化預(yù)處理:將納米碳纖維加入體積比3:1的98%濃硫酸和70%濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)15?60分鐘,然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗，直至PH值不顯酸性，再在80°C?120°C烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，待用；(3)、按重量配比稱取納米碳酸鈣和鈦酸鹽偶聯(lián)劑，加入超聲振蕩發(fā)生器或轉(zhuǎn)速不低于3000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機(jī)中，于80°C?120°C溫度下攪拌20?60分鐘，使均勻分散，然后冷卻至低于40°C，得到表面活化處理的納米碳酸鈣，出料待用；(4)、按重量配比稱取干燥的PC和步驟(2)得到的表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，加入高速混合機(jī)中混合均勻，然后加入步驟(3)表面活化處理的納米碳酸鈣，再加入按重量配比稱取的聚甲基丙烯酸甲酯接枝馬來酸酐(PMMA-g-MAH)、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)配物和季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，繼續(xù)混合5?30分鐘，使充分混合均勻后出料；(5)、將步驟(4)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，即得成品。
[0017]實(shí)施例2:
一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC 65%、納米碳纖維20%、氣相納米二氧化硅10%、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑1%、聚甲基丙烯酸甲酯接枝馬來酸酐(PMMA-g-MAH)2.5%、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%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)L 2%。其中，所述的PC為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol。所述的納米碳纖維為表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，其處理工藝為將納米碳纖維加入體積比3:1的98%濃硫酸和70%濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)15?60分鐘,然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗,直至pH值不顯酸性，再在80°C?120°C烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維。
[0018] 制備方法:(I)、將PC在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用；(2)、納米碳纖維表面經(jīng)氧化預(yù)處理:將納米碳纖維加入體積比3:1的98%濃硫酸和70%濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)15?60分鐘，然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗，直至PH值不顯酸性，再在80°C?120°C烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，待用；(3)、按重量配比稱取氣相納米二氧化硅和鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑，加入超聲振蕩發(fā)生器或轉(zhuǎn)速不低于3000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機(jī)中，于80°C?120°C溫度下攪拌20?60分鐘，使均勻分散，然后冷卻至低于40°C，得到表面活化處理的氣相納米二氧化硅，出料待用；
(4)、按重量配比稱取干燥的PC和步驟(2)得到的表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，加入高速混合機(jī)中混合均勻，然后加入步驟(3)表面活化處理的氣相納米二氧化硅，再加入按重量配比稱取的聚甲基丙烯酸甲酯接枝馬來酸酐(PMMA-g-MAH)、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)配物和季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，繼續(xù)混合5?30分鐘，使充分混合均勻后出料；(5)、將步驟(4)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，即得成品。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料，其特征在于，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC50%?80%、納米碳纖維5%?20%、無機(jī)填料5%?15%、偶聯(lián)劑0.5%?2%、相容劑2%?4%、抗氧劑0.1%?0.5%、潤滑劑0.5%?1.5%O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的納米碳纖維為表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，其處理工藝為將納米碳纖維加入體積比3:1的98%濃硫酸和70%濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)15?60分鐘，然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗，直至PH值不顯酸性，再在80°C?120°C烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的無機(jī)填料為納米碳酸鈣或氣相納米二氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑為鈦酸鹽偶聯(lián)劑或鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的相容齊U為聚甲基丙烯酸甲酯接枝馬來酸酐(PMMA-g-MAH)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料，其特征在于，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度高模量的PC復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將PC在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用； (2)、納米碳纖維表面經(jīng)氧化預(yù)處理:將納米碳纖維加入體積比3:1的98%濃硫酸和70%濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)15?60分鐘,然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗，直至PH值不顯酸性，再在80°C?120°C烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，待用； (3)、按重量配比稱取無機(jī)填料和偶聯(lián)劑，加入超聲振蕩發(fā)生器或轉(zhuǎn)速不低于3000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機(jī)中，于80°C?120°C溫度下攪拌20?60分鐘，使均勻分散，然后冷卻至低于40°C，得到表面活化處理的無機(jī)填料，出料待用； (4)、按重量配比稱取干燥的PC和步驟(2)得到的表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，力口入高速混合機(jī)中混合均勻，然后加入步驟(3)表面活化處理的無機(jī)填料，再加入按重量配比稱取的相容劑、抗氧劑和潤滑劑，繼續(xù)混合5?30分鐘，使充分混合均勻后出料； (5)、將步驟(4)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，即得成品。
【文檔編號(hào)】B29B9/06GK104341756SQ201310324546
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】張正, 殷海英 申請(qǐng)人:青島欣展塑膠有限公司