低模量碳纤维改性pc复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种低模量碳纤维改性PC复合材料及其制备方法。本发明的低模量碳纤维改性PC复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC树脂60%～90%、低模量碳纤维5%～20%、增韧剂5%～15%、相容剂2%～4%、抗氧剂0.1%～0.5%、耐水解剂0.5%～2%、其它助剂0～1.5%。本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明采用首先对低模量碳纤维硝酸氧化处理，再进行偶联剂涂层改性处理，得到的低模量碳纤维改性PC复合材料，具有很好的效果，使其改性的PC复合材料具有高弯曲强度和优异综合性能，因而具有巨大的潜力和广泛的应用前景，可广泛用于汽车、电子、化工等领域。
【专利说明】 低模量碳纤维改性PC复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料【技术领域】，具体地说是一种低模量碳纤维改性PC复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击性能，耐蠕变和尺寸稳定性好，能在较高的温度范围内保持较高的力学强度，无毒，介电性能优良，是近年来增长迅速最快和产能规模最大的工程塑料。但PC也存在一些缺陷，如加工性能较差，易应力开裂，缺口冲击和低温韧性差等，限制其应用范围。碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性，属典型的高新技术产品，主要用于制备先进复合材料，已广泛应用于宇航、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域。碳纤维可以作为增强树脂复合材料和改进其力学性能的增强剂，但碳纤维增强树脂复合材料时，要求有较高的层间剪切强度(ILSS)，而未经表面处理的碳纤维表面呈惰性，比表面积小，边缘活性碳原子少，活性官能团含量极少，表面能低，和树脂浸润性及两相界面粘结性差，碳纤维与树脂复合材料的层间剪切强度较低，不能满足其使用效果。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种低模量碳纤维改性PC复合材料及其制备方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:低模量碳纤维改性PC复合材料，其组分按质量百分数配比为=PC树脂60%?90%、低模量碳纤维5%?20%、增韧剂5%?15%、相容剂2%?4%、抗氧剂0.1%?0.5%、耐水解剂0.5%?2%、其它助剂O?1.5%。
[0005]所述的PC树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为20000?40000g/mol。
[0006]所述的低模量碳纤维为模量在200GPa以下、且表面经偶联剂改性处理的碳纤维，其改性处理方法为:将碳纤维置于质量分数为60%?70%的硝酸溶液,在75°C?90°C下浸溃处理5?40分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后加入钛酸盐偶联剂涂层处理，然后在80°C?150°C烘干，即得表面经偶联剂改性处理的碳纤维。
[0007]所述的增韧剂为马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA-g-MAH)。
[0008]所述的相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐共聚物(SMA)。
[0009]所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1:1比例的复配物。
[0010]所述的耐水解剂为双酚A双缩水甘油醚。
[0011]所述的其它助剂为润滑剂、光稳定剂、色母中的一种或几种，其中，润滑剂优选季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，光稳定剂优选质量比1:1的HS-944与HS-622的复合受阻胺光稳定剂，色母优选炭黑色母。
[0012]上述的低模量碳纤维改性PC复合材料的制备方法，包括以下步骤:
(I)、将PC树脂在鼓风干燥机中于110°C?130°C温度下干燥3?4小时，待用； (2)、低模量碳纤维表面改性处理:将碳纤维置于质量分数为60%?70%的硝酸溶液,在75°C?90°C下浸溃处理5?40分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后加入钛酸盐偶联剂涂层处理，然后在80°C?150°C烘干，即得表面改性处理的碳纤维，待用；
(3)、按重量配比称取干燥的PC树脂和步骤(2)得到的表面改性处理的碳纤维，加入高速混合机，搅拌2?15分钟，然后加入按重量配比称取的增韧剂、相容剂、抗氧剂、耐水解齐U、其它助剂，继续混合5?30分钟，使充分混合均匀后出料；
(4)、将步骤(3)的混合料加入双螺杆挤出机中，在240°C?260°C下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。
[0013]本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明采用首先对低模量碳纤维硝酸氧化处理，再进行偶联剂涂层改性处理，得到的低模量碳纤维改性PC复合材料，具有很好的效果，使其改性的PC复合材料具有高弯曲强度和优异综合性能，因而具有巨大的潜力和广泛的应用前景，可广泛用于汽车、电子、化工等领域。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
[0015]实施例1:
一种低模量碳纤维改性PC复合材料，其组分按质量百分数配比为:PC树脂70%、低模量碳纤维15%、马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA-g-MAH)10%、苯乙烯接枝马来酸酐共聚物(SMA)3%、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1:1比例的复配物0.4%、双酚A双缩水甘油醚1%、质量比1:1的HS-944与HS-622的复合受阻胺光稳定剂
0.6%。其中，所述的PC树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为20000?40000g/mol。所述的低模量碳纤维为模量在200GPa以下、且表面经偶联剂改性处理的碳纤维，其改性处理方法为:将碳纤维置于质量分数为60%?70%的硝酸溶液,在75°C?90°C下浸溃处理5?40分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后加入钛酸盐偶联剂涂层处理，然后在80°C?150°C烘干，即得表面经偶联剂改性处理的碳纤维。
[0016]制备方法:(I)、将PC树脂在鼓风干燥机中于110°C?130°C温度下干燥3?4小时，待用；(2)、低模量碳纤维表面改性处理:将碳纤维置于质量分数为60%?70%的硝酸溶液，在75°C?90°C下浸溃处理5?40分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后加入钛酸盐偶联剂涂层处理，然后在80°C?150°C烘干，即得表面改性处理的碳纤维，待用；(3)、按重量配比称取干燥的PC树脂和步骤(2)得到的表面改性处理的碳纤维，加入高速混合机，搅拌2?15分钟，然后加入按重量配比称取的马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA-g-MAH)、苯乙烯接枝马来酸酐共聚物(SMA)、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1:1比例的复配物、双酚A双缩水甘油醚、质量比1:1的HS-944与HS-622的复合受阻胺光稳定剂，继续混合5?30分钟，使充分混合均匀后出料；
(4)、将步骤(3)的混合料加入双螺杆挤出机中，在240°C?260°C下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。
[0017]实施例2:
一种低模量碳纤维改性PC复合材料，其组分按质量百分数配比为:PC树脂80%、低模量碳纤维10%、马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA-g-MAH) 5%、苯乙烯接枝马来酸酐共聚物(SMA)3%、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1:1比例的复配物0.2%、双酚A双缩水甘油醚0.8%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS) 0.5%、质量比1:1的HS-944与HS-622的复合受阻胺光稳定剂0.5%。其中，所述的PC树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为20000?40000g/mol。所述的低模量碳纤维为模量在200GPa以下、且表面经偶联剂改性处理的碳纤维，其改性处理方法为:将碳纤维置于质量分数为60%?70%的硝酸溶液，在75°C?90°C下浸溃处理5?40分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后加入钛酸盐偶联剂涂层处理，然后在80°C?150°C烘干，即得表面经偶联剂改性处理的碳纤维。
[0018]制备方法:(I)、将PC树脂在鼓风干燥机中于110°C?130°C温度下干燥3?4小时，待用；(2)、低模量碳纤维表面改性处理:将碳纤维置于质量分数为60%?70%的硝酸溶液，在75°C?90°C下浸溃处理5?40分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后加入钛酸盐偶联剂涂层处理，然后在80°C?150°C烘干，即得表面改性处理的碳纤维，待用；(3)、按重量配比称取干燥的PC树脂和步骤(2)得到的表面改性处理的碳纤维，加入高速混合机，搅拌2?15分钟，然后加入按重量配比称取的马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA-g-MAH)、苯乙烯接枝马来酸酐共聚物(SMA)、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1:1比例的复配物、双酚A双缩水甘油醚、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、质量比1:1的HS-944与HS-622的复合受阻胺光稳定剂，继续混合5?30分钟，使充分混合均匀后出料；(4)、将步骤(3)的混合料加入双螺杆挤出机中，在240°C?260°C下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。
【权利要求】
1.一种低模量碳纤维改性？￠:复合材料，其特征在于，其组分按质量百分数配比为树脂60%?90%、低模量碳纤维5%?20%、增韧剂5%?15%、相容剂2%?4%、抗氧剂0.1%?0.5%、耐水解剂0.5%?2%、其它助剂0?1.5%。
2.根据权利要求1所述的低模量碳纤维改性复合材料，其特征在于，所述的树脂为双酚八型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为20000?400008?01。
3.根据权利要求1所述的低模量碳纤维改性复合材料，其特征在于，所述的低模量碳纤维为模量在200--以下、且表面经偶联剂改性处理的碳纤维，其改性处理方法为:将碳纤维置于质量分数为60%?70%的硝酸溶液，在751^?901^下浸溃处理5?40分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后加入钛酸盐偶联剂涂层处理，然后在801?1501烘干，即得表面经偶联剂改性处理的碳纤维。
4.根据权利要求1所述的低模量碳纤维改性复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(￡8八-8-嫩只)。
5.根据权利要求1所述的低模量碳纤维改性复合材料，其特征在于，所述的相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐共聚物(3嫩兄
6.根据权利要求1所述的低模量碳纤维改性复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1:1比例的复配物。
7.根据权利要求1所述的低模量碳纤维改性复合材料，其特征在于，所述的耐水解剂为双酚八双缩水甘油醚。
8.根据权利要求1所述的低模量碳纤维改性复合材料，其特征在于，所述的其它助齐0为润滑剂、光稳定剂、色母中的一种或几种，其中，润滑剂优选季戊四醇硬脂酸酯(四丁幻，光稳定剂优选质量比1:1的!13-944与!13-622的复合受阻胺光稳定剂，色母优选炭黑色母。
9.根据权利要求1所述的低模量碳纤维改性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (丄)、将？树脂在鼓风干燥机中于1101?1301温度下干燥3?4小时，待用； (之)、低模量碳纤维表面改性处理:将碳纤维置于质量分数为60%?70%的硝酸溶液，在751?901下浸溃处理5?40分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后加入钛酸盐偶联剂涂层处理，然后在801?1501烘干，即得表面改性处理的碳纤维，待用； (3).按重量配比称取干燥的？树脂和步骤(2)得到的表面改性处理的碳纤维，加入高速混合机，搅拌2?15分钟，然后加入按重量配比称取的增韧剂、相容剂、抗氧剂、耐水解齐0、其它助剂，继续混合5?30分钟，使充分混合均匀后出料； “)、将步骤(3)的混合料加入双螺杆挤出机中，在2401?2601下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。
【文档编号】C08L69/00GK104419167SQ201310398183
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】不公告发明人 申请人:青岛欣展塑胶有限公司