一種碳纖維增強聚碳酸酯復合材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，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。相對于現有技術，本發明所得的碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，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，產品整體性能優異。
【專利說明】
一種碳纖維増強聚碳酸酯復合材料
技術領域
[0001] 本發明公開了一種碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，屬于高分子復合材料技術領 域。
【背景技術】
[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，根據酯基的結構可 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用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲得 了工業化生產。由于聚碳酸酯結構上的特殊性，現已成為五大工程塑料中增長速度最快的 通用工程塑料。PC工程塑料的三大應用領域是玻璃裝配業、汽車工業和電子、電器工業，其 次還有工業機械零件、光盤、包裝、計算機等辦公室設備、醫療及保健、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最流行的方法，在許多領域廣泛應用。
[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，經碳化及石 墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維"外柔內剛"，質量比金屬鋁輕，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，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。碳纖維具有許 多優良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高 溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小且具有各向異性，耐 腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、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，如產品強度低， 密度大等，無法充分發揮碳纖維復合的優勢。
【發明內容】
[0006] 發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種碳纖維增強聚碳酸 酯復合材料。
[0007] 技術方案:為實現上述目的，本發明提供一種碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，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] 作為優選，所述的碳纖維增強聚碳酸酯復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] 作為另一種優選，所述的碳纖維增強聚碳酸酯復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] 作為另一種優選，所述的碳纖維增強聚碳酸酯復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]作為另一種優選，所述納米碳纖維的長徑比為2.0-3.0。
[0021]作為另一種優選，所述的碳纖維增強聚碳酸酯復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)在上述熔融狀態下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續攪拌；
[0024] (3)攪拌結束后，成型，即得。
[0025]作為進一步優選，步驟(2)中所述攪拌時間為2_4h。
[0026]有益效果：相對于現有技術，本發明所得的碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，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，產品整體性能優異。
【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)在上述熔融狀態下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續攪拌；
[0036] (3)攪拌結束后，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)在上述熔融狀態下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續攪拌；
[0047] (3)攪拌結束后，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)在上述熔融狀態下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續攪拌；
[0058] (3)攪拌結束后，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)在上述熔融狀態下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續攪拌；
[0069] (3)攪拌結束后，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)在上述熔融狀態下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續攪拌；
[0080] (3)攪拌結束后，成型，即得。
[00811步驟(2)中所述攪拌時間為3h。
[0082]實驗例本發明所得復合材料性能檢測
[0083]對照1組采用本發明實施例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，結果見下表1.
[0087]表1本發明所得復合材料性能檢測結果(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，本發明實施例3、4和5所得復合材料經 過檢測，結果顯示其拉伸強度和彎曲強度均顯著提高，同時，產品密度顯著降低。表明本發 明復合材料在提高強度的同時，還可以顯著降低產品密度。
【主權項】
1. 一種碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，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. 根據權利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，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. 根據權利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，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. 根據權利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，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. 根據權利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，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. 根據權利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，其特征在于，所述納米碳纖維 的長徑比為2.0-3.0。7. 根據權利要求1所述的碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，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) 在上述熔融狀態下加入納米碳纖維、云母、硬脂酸鈣和二甲基硅油，繼續攪拌； (3) 攪拌結束后，成型，即得。8. 根據權利要求7所述的碳纖維增強聚碳酸酯復合材料，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
【發明人】孔小寅, 潘文強, 傅發祥
【申請人】南京京錦元科技實業有限公司