一種力學性能優異的pc復合材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子材料技術領域，具體地說是一種力學性能優異的PC復合材料。
【背景技術】
[0002]聚碳酸酯(PC)作為一種性能良好、用途廣泛的工程塑料，也存在一些缺陷，如加工性能較差，易應力開裂，缺口沖擊和低溫韌性差等，從而大大地限制其應用。
[0003]碳纖維是纖維狀的碳素材料，含碳量在90%以上，它是利用各種有機纖維在惰性氣體中、高溫狀態下碳化而制得。碳纖維具有十分優異的力學性能，是目前已大量生產的高性能纖維中具有最高的比強度和最高的比模量的纖維，特別是在2000°C以上的高溫惰性環境中，碳材料是唯一強度不下降的物質，是其他主要結構材料(金屬及其合金)所無法比擬的。除了優異的力學性能外，碳纖維還兼具其他多種優良性能，如低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、抗疲勞、震動衰減性高、電及熱傳導性高、熱膨脹系數低、光穿透性高，非磁體但有電磁屏蔽性等。但未經表面處理的碳纖維表面惰性大，缺乏具有化學活性的官能團，與基體的黏結性差，界面中存在較多的缺陷，限制了碳纖維高性能的發揮。因此，國內外對碳纖維的表面改性研究非常活躍。碳纖維的表面改性主要通過提高碳纖維表面活性，強化碳纖維與基體樹脂之間界面性能，達到提高復合材料層間剪切強度的目的。
[0004]將碳纖維表面改性增強PC復合材料，可得到一種具備高強度、高彈性、高剛度和高異電性等優點的新型材料，并且大大地提高PC的力學性能和導電性能等，具有巨大的發展空間和應用前景。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種碳纖維增強的力學性能優異的PC復合材料。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種力學性能優異的PC復合材料，其組分按質量百分數配比為=PC樹脂50%?80%、玻璃纖維10%?20%、碳纖維4%?8%、相容劑2%?4%、TAF 0.1%?1%、抗氧劑0.1%?1%、潤滑劑0.1%?1%。
[0007]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。
[0008]所述的玻璃纖維為直徑在8?12 μ m、長度為3?6mm的無堿短切玻璃纖維,其表面經過硅烷偶聯劑處理過。
[0009]所述的碳纖維為表面經過氣液雙效氧化處理的碳纖維，其處理方法為:將碳纖維置于質量分數為60%?70%的硝酸溶液，在75°C?90°C下浸潰處理10?60分鐘，然后真空抽濾去酸液，并用去離子水沖洗至中性，經干燥后置于反應釜中，并采用濃度為0.5?15mg/L的臭氧連續導入碳纖維表面,在400°C?450°C下氧化5?10分鐘,然后暴露在空氣中冷卻30?60分鐘，再經干燥后得到的碳纖維。
[0010]所述的相容劑為聚甲基丙烯酸甲酯接枝馬來酸酐(PMMA-g-MAH)。
[0011]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按質量1:4比例的復配物。
[0012]所述的潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯(PETS )。
[0013]上述的一種力學性能優異的PC復合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)、將PC樹脂在鼓風干燥機中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時，待用；
(2)、碳纖維表面處理:將碳纖維置于質量分數為60%?70%的硝酸溶液,在75°C?90°C下浸潰處理10?60分鐘，然后真空抽濾去酸液，并用去離子水沖洗至中性，經干燥后置于反應釜中，并采用濃度為0.5?15mg/L的臭氧連續導入碳纖維表面，在400°C?450°C下氧化5?10分鐘，然后暴露在空氣中冷卻30?60分鐘，再經干燥后待用；
(3)、按重量配比稱取干燥的PC樹脂、玻璃纖維和步驟(2)得到的表面處理后的碳纖維，加入高速混合機，攪拌3?10分鐘，然后加入按重量配比稱取的相容劑、TAF、抗氧劑、潤滑劑，繼續混合5?30分鐘，使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中，在240°C?260°C下經熔融混煉擠出、冷卻造粒，即得本發明的一種力學性能優異的PC復合材料。
[0014]本發明的有益效果是，與現有技術相比，本發明采用玻璃纖維和表面經過氣液雙效氧化處理的碳纖維共混改性PC復合材料，具有改性效果好和易于控制等優點，而且所制得的PC復合材料具有高強度、高模量、高彈性、高光澤和良好導電、導熱及熱穩定性等優點，在汽車、電子、航天航空、軍事、建筑等行業應用具有巨大潛力。
【具體實施方式】
[0015]下面結合具體實施例來進一步說明本發明的技術方案。
[0016]實施例1:
一種力學性能優異的PC復合材料，其組分按質量百分數配比為:PC樹脂74%、玻璃纖維15%、碳纖維6%、聚甲基丙烯酸甲酯接枝馬來酸酐(PMMA-g-MAH) 3%、TAF 0.8%、受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168按質量1:4比例的復配物0.5%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS) 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.所述的玻璃纖維為直徑在8?12 μ m、長度為3?6mm的無堿短切玻璃纖維，其表面經過硅烷偶聯劑處理過。所述的碳纖維為表面經過氣液雙效氧化處理的碳纖維，其處理方法為:將碳纖維置于質量分數為60%?70%的硝酸溶液,在75°C?90°C下浸潰處理10?60分鐘，然后真空抽濾去酸液，并用去離子水沖洗至中性，經干燥后置于反應釜中，并采用濃度為0.5?15mg/L的臭氧連續導入碳纖維表面，在400°C?450°C下氧化5?10分鐘，然后暴露在空氣中冷卻30?60分鐘，再經干燥后得到的碳纖維。
[0017]制備方法:(I)、將PC樹脂在鼓風干燥機中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時，待用；(2)、碳纖維表面處理:將碳纖維置于質量分數為60%?70%的硝酸溶液,在75°C?90°C下浸潰處理10?60分鐘，然后真空抽濾去酸液，并用去離子水沖洗至中性，經干燥后置于反應釜中，并采用濃度為0.5?15mg/L的臭氧連續導入碳纖維表面,在400°C?450°C下氧化5?10分鐘，然后暴露在空氣中冷卻30?60分鐘，再經干燥后待用；(3)、按重量配比稱取干燥的PC樹脂、玻璃纖維和步驟(2)得到的表面處理后的碳纖維，加入高速混合機，攪拌3?10分鐘，然后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)、TAF、受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168按質量1:1比例的復配物、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，繼續混合5?30分鐘，使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中，在240°C?260°C下經熔融混煉擠出、冷卻造粒，即得本發明的一種力學性能優異的PC復合材料。
[0018]實施例2:
一種力學性能優異的PC復合材料，其組分按質量百分數配比為:PC樹脂67%、玻璃纖維20%、碳纖維8%、聚甲基丙烯酸甲酯接枝馬來酸酐(PMMA-g-MAH) 3.5%、TAF 0.5%、受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168按質量1:4比例的復配物0.5%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)0.5%。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.所述的玻璃纖維為直徑在8?12 μ m、長度為3?6mm的無堿短切玻璃纖維，其表面經過硅烷偶聯劑處理過。所述的碳纖維為表面經過氣液雙效氧化處理的碳纖維，其處理方法為:將碳纖維置于質量分數為60%?70%的硝酸溶液,在75°C?90°C下浸潰處理10?60分鐘，然后真空抽濾去酸液，并用去離子水沖洗至中性，經干燥后置于反應釜中，并采用濃度為0.5?15mg/L的臭氧連續導入碳纖維表面，在400°C?450°C下氧化5?10分鐘，然后暴露在空氣中冷卻30?60分鐘，再經干燥后得到的碳纖維。
[0019]制備方法同實施例1。
【主權項】
1.一種力學性能優異的PC復合材料，其特征在于，其組分按質量百分數配比為:PC樹脂50%?80%、玻璃纖維10%?20%、碳纖維4%?8%、相容劑2%?4%、TAF 0.1%?1%、抗氧劑0.1%?1%、潤滑劑0.1%?1%。
2.根據權利要求1所述的一種力學性能優異的PC復合材料，其特征在于，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。
3.根據權利要求1所述的一種力學性能優異的PC復合材料，其特征在于，所述的玻璃纖維為直徑在8?12 μ m、長度為3?6_的無堿短切玻璃纖維，其表面經過硅烷偶聯劑處理過。
4.根據權利要求1所述的一種力學性能優異的PC復合材料，其特征在于，所述的碳纖維為表面經過氣液雙效氧化處理的碳纖維，其處理方法為:將碳纖維置于質量分數為60%?70%的硝酸溶液，在75°C?90°C下浸潰處理10?60分鐘，然后真空抽濾去酸液，并用去離子水沖洗至中性，經干燥后置于反應釜中，并采用濃度為0.5?15mg/L的臭氧連續導入碳纖維表面，在400°C?450°C下氧化5?10分鐘，然后暴露在空氣中冷卻30?60分鐘，再經干燥后得到的碳纖維。
5.根據權利要求1所述的一種力學性能優異的PC復合材料，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.根據權利要求1所述的一種力學性能優異的PC復合材料，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按質量1:4比例的復配物。
7.根據權利要求1所述的一種力學性能優異的PC復合材料，其特征在于，所述的潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯(PETS)。
8.根據權利要求1所述的一種力學性能優異的PC復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將PC樹脂在鼓風干燥機中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時，待用； (2)、碳纖維表面處理:將碳纖維置于質量分數為60%?70%的硝酸溶液,在75°C?90°C下浸潰處理10?60分鐘，然后真空抽濾去酸液，并用去離子水沖洗至中性，經干燥后置于反應釜中，并采用濃度為0.5?15mg/L的臭氧連續導入碳纖維表面，在400°C?450°C下氧化5?10分鐘，然后暴露在空氣中冷卻30?60分鐘，再經干燥后待用； (3)、按重量配比稱取干燥的PC樹脂、玻璃纖維和步驟(2)得到的表面處理后的碳纖維，加入高速混合機，攪拌3?10分鐘，然后加入按重量配比稱取的相容劑、TAF、抗氧劑、潤滑劑，繼續混合5?30分鐘，使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中，在240°C?260°C下經熔融混煉擠出、冷卻造粒，即得本發明的一種力學性能優異的PC復合材料。
【專利摘要】本發明公開了一種力學性能優異的PC復合材料，其組分按質量百分數配比為：PC樹脂50%～80%、玻璃纖維10%～20%、碳纖維4%～8%、相容劑2%～4%、TAF0.1%～1%、抗氧劑0.1%～1%、潤滑劑0.1%～1%。本發明的有益效果是，與現有技術相比，本發明采用玻璃纖維和表面經過氣液雙效氧化處理的碳纖維共混改性PC復合材料，具有改性效果好和易于控制等優點，而且所制得的PC復合材料具有高強度、高模量、高彈性、高光澤和良好導電、導熱及熱穩定性等優點，在汽車、電子、航天航空、軍事、建筑等行業應用具有巨大潛力。
【IPC分類】C08J5-06, C08K7-06, C08K9-06, C08L69-00, C08K7-14, C08J5-08, C08K9-02, C08K13-06
【公開號】CN104672851
【申請號】CN201310630548
【發明人】不公告發明人
【申請人】青島佳億陽工貿有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年12月2日