本发明涉及一种碳晶材料及其制备方法，特别是涉及一种PBT/聚丙烯腈基碳晶材料及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯腈基（PAN）碳纤维是经预氧化、碳化、石墨化工艺而制得的含碳量大于90%的高强、高模、耐高温特种纤维。PAN基碳纤维生产工艺简单、产品综合性能好,因而发展很快,产量占到90%以上,成为最主要的品种。碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能。
碳晶是一种改性提纯碳素颗粒发热材料，是一种比钢硬、比铝轻、导电性比铜更好的非金属材料，耐高温（理论上可耐3000℃）、耐腐蚀、抗疲劳，电热转换比率在98%以上。它比目前广泛采用的金属丝、PTC（陶瓷）、石英管、卤素管等电热材料热效率高30%～40%，更节能环保，正逐步取代传统电热材料。
PBT为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯。具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、吸水率低，仅为0.1%，在潮湿环境中仍保持各种物性（包括电性能），电绝缘性，但介电损耗大。耐热水、碱类、酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，低温下可迅速结晶，成型性良好。PBT 结晶速度快，最适宜加工方法为注塑，其他方法还有挤出、吹塑、涂覆和各种二次加工成型。
公开号为CN 105256589 A的发明专利申请，其公开了一种柔性石墨碳晶板的制备方法。所述柔性石墨碳晶板用石墨作为基材，经过球磨、研磨，得到直径在9-20μm，长度在100-500μm 之间的短切纤维，再将短切纤维进行粉碎，最终得到尺寸在100-1000nm 的碳晶，将碳晶颗粒均匀分散在高导热尼龙布上，固化成板，最后在碳晶板表面涂覆氧化铝硅橡胶绝缘层。在传统的硬质碳晶板基础上采用尼龙布覆的方法，使得碳晶板硬度大大降低，使用更加方便，装饰美观，又使用氧化铝硅橡胶作为绝缘层，进一步提升了导热性。
公开号为CN 103763796A的发明专利申请，其发明红外碳晶电子发热板，包括碳晶发热片，其由超导电胶和无纺玻璃纤维布组成，碳晶发热片的两面均覆合绝缘层，一面绝缘层覆合反射膜层，另一面绝缘层覆合保护层，碳晶发热片与绝缘层间设置有多根铜线电极。上述超导电胶按照质量份数由以下原料组成：阻燃性耐高温环氧树脂100 份，超导电碳晶粉31-100 份，有机填料10-50 份，固化剂3.1-3.8 份，丙酮200-430 份。上述发热板的加工方法：称取上述各原料制成超导电胶，制备发热片、发热板半成品、最后制成发热板成品。该发明解决了现有发热板耐热温度及发热效率低、无法在一片发热板上得到不同温度分布区域的问题，发热功率大、耐热温度高、使用寿命长。基于PBT树脂优良的机械性能、热稳定性、阻燃性与其应用的广泛性，本发明在PBT树脂中添加自制新型的聚丙烯腈碳晶，赋予其可导电自加热性能。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种PBT/聚丙烯腈基碳晶材料及其制备方法，本发明在PBT树脂中添加自制聚丙烯腈基碳晶，其与在树脂上涂覆碳晶的方法在于本发明将碳晶与PBT树脂通过熔融共混法，压延成板，最终成型材料可形成良好的导电通路。此功能赋予PBT材料自加热性能，尤其是PBT材料制备的板材，极大提高了PBT材料的适用范围。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种PBT/聚丙烯腈基碳晶材料，所述材料由PBT粒料、增强纤维增韧剂、润滑剂、复配抗氧剂、聚丙烯腈基碳晶组份制成：
PBT粒料 100份；
增强纤维 10-30份;
增韧剂 5-10份；
润滑剂 0.5-1份；
复配抗氧剂 0.2-0.4份；
聚丙烯腈基碳晶 30-60份。
所述的一种PBT/聚丙烯腈基碳晶材料，增韧剂为乙烯- 丙烯酸甲酯- 甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）、乙烯辛烯共聚物（POE）、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物（PP-g-MAH）中的一种或几种。
所述的一种PBT/聚丙烯腈基碳晶材料，润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸铅、石蜡、氧化聚乙烯蜡、EBS中的一种或几种。
一种PBT/聚丙烯腈基碳晶材料制备方法，包括以下制备步骤：
（1）碳晶的制备：
聚丙烯腈基碳纤维在高速粉碎机粉碎，然后用球磨机研磨，所得粉末经多级振筛机筛分出1500目以上的细料粒；
（2）预处理：
所得细颗粒用其质量分数1%的硅烷偶联剂加入高速混合机中搅拌10分钟，放入80摄氏度烘箱烘干 3小时；
（3）混合加工：
用高速混合机分别加入碳晶、PBT树脂、增韧剂、抗氧剂，最后加入润滑剂，挤出（加入玻璃纤维），造粒，注射成型。
本发明的优点与效果是：
本发明提供一种含有聚丙烯腈基碳晶的PBT材料的制备方法，在PBT树脂中添加自制聚丙烯腈基碳晶，其与在树脂上涂覆碳晶的方法在于本发明将碳晶与PBT树脂通过熔融共混法，压延成板，最终成型材料可形成良好的导电通路。此功能赋予PBT材料自加热性能，尤其是PBT材料制备的板材，极大提高了PBT材料的适用范围。
本发明提供其制备方法，工艺合理，理论可行，易于工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
以下实例中未做特别说明的百分数，均指份数。
实施例中原料除特殊说明，均为市购。
实施所用材料：
PBT
碳晶
KH-550
玻璃纤维
乙烯- 丙烯酸甲酯- 甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）
EBS
实施例 1
预处理：所得细颗粒用其质量分数1%的硅烷偶联剂加入高速混合机中搅拌10分钟，放入80摄氏度烘箱烘干 3小时。将干燥后的碳晶取30份在高速混合机中，再加入PBT树脂100份、玻璃纤维30份、乙烯- 丙烯酸甲酯- 甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）10份、EBS1份、复配抗氧剂0.3份。
将混合好的预混料加入挤出机中挤出（玻璃纤维在第二排气孔中加入），造粒，注塑机注塑。测试样品。
实施例 2
预处理：所得细颗粒用其质量分数1%的硅烷偶联剂加入高速混合机中搅拌10分钟，放入80摄氏度烘箱烘干 3小时。将干燥后的碳晶取40份在高速混合机中，再加入PBT树脂100份、玻璃纤维30份、乙烯- 丙烯酸甲酯- 甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）10份、EBS1份、复配抗氧剂0.3份。
将混合好的预混料加入挤出机中挤出（玻璃纤维在第二排气孔中加入），造粒，注塑机注塑。测试样品。
实施例 3
预处理：所得细颗粒用其质量分数1%的硅烷偶联剂加入高速混合机中搅拌10分钟，放入80摄氏度烘箱烘干 3小时。将干燥后的碳晶取50份在高速混合机中，再加入PBT树脂100份、玻璃纤维30份、乙烯- 丙烯酸甲酯- 甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）10份、EBS1份、复配抗氧剂0.3份。
将混合好的预混料加入挤出机中挤出（玻璃纤维在第二排气孔中加入），造粒，注塑机注塑。测试样品。
实施例 4
预处理：所得细颗粒用其质量分数1%的硅烷偶联剂加入高速混合机中搅拌10分钟，放入80摄氏度烘箱烘干 3小时。将干燥后的碳晶取60份在高速混合机中，再加入PBT树脂100份、玻璃纤维30份、乙烯- 丙烯酸甲酯- 甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）10份、EBS1份、复配抗氧剂0.3份。
将混合好的预混料加入挤出机中挤出（玻璃纤维在第二排气孔中加入），造粒，注塑机注塑。测试样品。
本发明实施例1-4制备得到的产品的性能测试结果如下表：
由上表可见，随着碳晶加入的含量增加使PBT碳晶材料的力学性能略微下降，因碳晶的加入导致树脂内空隙、缺陷增多，但增强剂和增韧剂等助剂的加入弥补了机械性能的缺失。将本发明制备的PBT/聚丙烯腈基碳晶材料压延成板，可有助于碳晶在其中的均匀分布，形成导电通路，成为通电自加热PBT板材。