高強(qiáng)度合金材料的制作方法
【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)是一種高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金。
【背景技術(shù)】
[0002]PC/PET合金(聚碳酸酯/聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)是一種綜合性能較為理想的工程塑料，它既具有PC剛性和耐熱性，又具有PET的耐溶劑性，可廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、家電、通訊等領(lǐng)域。但由于PET是結(jié)晶聚合物，PC是非結(jié)晶聚合物，PC/PET合金屬于典型的非晶/結(jié)晶共混體系，而且兩者共混對(duì)其力學(xué)性能有較大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種納米碳纖維填充增強(qiáng)的高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC50%?70%、PET10%?30%、納米碳纖維5%?15%、二氧化硅2%?8%、相容劑2%?5%、偶聯(lián)劑0.2%?1%、抗氧劑0.1%?0.5%、分散劑0.1%?
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PET為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
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，其處理方法為:將納米碳纖維加入體積比3:1的98% (質(zhì)量百分比)濃硫酸和70% (質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液，在60 V?90 V溫度下反應(yīng)10?40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。
所述的二氧化硅為粒徑在20?lOOnm之間的氣相納米二氧化硅。
所述的相容劑為苯乙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚物(SMA)、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸水甘油酯(SAG)、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物(MGE)、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(AS-g-GMA)中的一種。
所述的偶聯(lián)劑為鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑。
所述的抗氧劑為受阻酚類(lèi)抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物。
所述的分散劑為季戊四醇硬脂酸酯(PETS)。
上述的一種高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金的制備方法，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)，PET在130°C?150°C下干燥3?4小時(shí)，二氧化硅在80°C?85°C下干燥30?45分鐘，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% (質(zhì)量百分比)濃硫酸和70% (質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)10?40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 V烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，待用； (3)、按重量配比稱取干燥的二氧化硅和偶聯(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100°C?120°C溫度下攪拌15?40分鐘，得到表面改性后的二氧化硅，然后冷卻至低于40°C出料，待用；
(4)、按重量配比稱取干燥的PC和PET，加入高速混合機(jī)中，攪拌2?5分鐘，然后加入按重量配比稱取步驟(2)得到的表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維和步驟(3)得到的表面改性后的二氧化硅，同時(shí)加入按重量配比稱取的相容劑、抗氧劑和分散劑，繼續(xù)攪拌10?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235°C?270°C下經(jīng)塑化混合擠出、冷卻造粒，即得成品。
本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用表面經(jīng)氧化預(yù)處理后的納米碳纖維填充改性PC/PET合金，具有高比強(qiáng)度、高比模量、高導(dǎo)電導(dǎo)熱等優(yōu)點(diǎn)，添加相容劑有利于提高PC和PET兩者的相容性，并且還提高了 PC/PET合金的綜合性能，添加二氧化硅進(jìn)一步提高了合金體系的強(qiáng)度、硬度和耐熱性能。
【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1:
一種高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC55%、PET30%、納米碳纖維10%、二氧化硅2%、苯乙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚物(3嫩)2%、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑0.2%,抗氧劑0.2%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)0.6%。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PET為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；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，其處理方法為:將納米碳纖維加入體積比3:1的98% (質(zhì)量百分比)濃硫酸和70% (質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)10?40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；所述的二氧化硅為粒徑在20?lOOnm之間的氣相納米二氧化硅；所述的抗氧劑為受阻酚類(lèi)抗氧劑1010與亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物。
制備方法:⑴、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)，PET在130°C?150°C下干燥3?4小時(shí)，二氧化硅在80°C?85°C下干燥30?45分鐘，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% (質(zhì)量百分比)濃硫酸和70% (質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)10?40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)、按重量配比稱取干燥的二氧化硅和鋁鈦復(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100°C?120°C溫度下攪拌15?40分鐘，得到表面改性后的二氧化硅，然后冷卻至低于40°C出料，待用；
(4)、按重量配比稱取干燥的PC和PET，加入高速混合機(jī)中，攪拌2?5分鐘，然后加入按重量配比稱取步驟(2)得到的表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維和步驟(3)得到的表面改性后的二氧化硅，同時(shí)加入按重量配比稱取的苯乙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚物(SMA)、抗氧劑和季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，繼續(xù)攪拌10?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235°C?270°C下經(jīng)塑化混合擠出、冷卻造粒，即得成品。
實(shí)施例2:
一種高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC50%、PET24%、納米碳纖維15%、二氧化硅5%、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物(MGE)4%、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑0.5%、抗氧劑0.5%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS) 1%。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PET為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；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，其處理方法為:將納米碳纖維加入體積比3:1的98% (質(zhì)量百分比)濃硫酸和70% (質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)10?40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；所述的二氧化硅為粒徑在20?lOOnm之間的氣相納米二氧化硅；所述的抗氧劑為受阻酚類(lèi)抗氧劑1076與亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物。
制備方法:⑴、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)，PET在130°C?150°C下干燥3?4小時(shí)，二氧化硅在80°C?85°C下干燥30?45分鐘，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% (質(zhì)量百分比)濃硫酸和70% (質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)10?40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)、按重量配比稱取干燥的二氧化硅和鋁鈦復(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100°C?120°C溫度下攪拌15?40分鐘，得到表面改性后的二氧化硅，然后冷卻至低于40°C出料，待用；
(4)、按重量配比稱取干燥的PC和PET，加入高速混合機(jī)中，攪拌2?5分鐘，然后加入按重量配比稱取步驟(2)得到的表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維和步驟(3)得到的表面改性后的二氧化硅，同時(shí)加入按重量配比稱取的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物(MGE)、抗氧劑和季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，繼續(xù)攪拌10?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235°C?270°C下經(jīng)塑化混合擠出、冷卻造粒，即得成品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高強(qiáng)度合金材料，其特征在于，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC50%?70%、PET10%?30%、納米碳纖維5%?15%、二氧化硅2%?8%、相容劑2%?5%、偶聯(lián)劑0.2%?1%、抗氧劑0.1%?0.5%、分散劑0.1%?1%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度合金材料，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，其處理方法為:將納米碳纖維加入體積比3:1的98% (質(zhì)量百分比)濃硫酸和70% (質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)10?40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)度高剛度PC/PET合金的制備方法，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)，PET在130°C?150°C下干燥3?4小時(shí)，二氧化硅在80°C?85°C下干燥30?45分鐘，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% (質(zhì)量百分比)濃硫酸和70% (質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液，在60°C?90°C溫度下反應(yīng)10?40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 V烘干，即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維，待用； (3)、按重量配比稱取干燥的二氧化硅和偶聯(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100°C?120°C溫度下攪拌15?40分鐘，得到表面改性后的二氧化硅，然后冷卻至低于40°C出料，待用； (4)、按重量配比稱取干燥的PC和PET，加入高速混合機(jī)中，攪拌2?5分鐘，然后加入按重量配比稱取步驟(2)得到的表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維和步驟(3)得到的表面改性后的二氧化硅，同時(shí)加入按重量配比稱取的相容劑、抗氧劑和分散劑，繼續(xù)攪拌10?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235°C?270°C下經(jīng)塑化混合擠出、冷卻造粒，即得成品。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：PC50％～70％、PET10％～30％、納米碳纖維5％～15％、二氧化硅2％～8％、相容劑2％～5％、偶聯(lián)劑0.2％～1％、抗氧劑0.1％～0.5％、分散劑0.1％～1％。本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用表面經(jīng)氧化預(yù)處理后的納米碳纖維填充改性PC/PET合金，具有高比強(qiáng)度、高比模量、高導(dǎo)電導(dǎo)熱等優(yōu)點(diǎn)，添加相容劑有利于提高PC和PET兩者的相容性，并且還提高了PC/PET合金的綜合性能，添加二氧化硅進(jìn)一步提高了合金體系的強(qiáng)度、硬度和耐熱性能。<!-- 2 -->
【IPC分類(lèi)】C08K7/06, C08K9/04, C08L69/00, C08K9/02, C08K3/36, C08L67/02, C08K13/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105462213
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410450251
【發(fā)明人】欒蓉, 王世字
【申請(qǐng)人】青島頤世保塑料有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2014年9月5日