碳纤维填充改性pet/ptt合金及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种碳纤维填充改性PET/PTT合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种具有较高的熔融温度和玻璃化温度的结晶性聚合物，在一定的温度范围内保持优良的物理性能和力学性能，其耐疲劳性、耐摩擦性、耐老化性、电绝缘性特点极为突出，对大多数有机溶剂和酸较稳定，生产能耗较低，因而被广泛应用于合成纤维、薄膜和工程塑料等领域；但由于PET刚性较强使得材料韧性较差，结晶速度较慢，成型模具温度高及成型周期长等缺点，大大限制了其应用范围。聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是一种结晶速度快，融融温度和玻璃化温度较低的结晶性聚合物，具有特别优异的柔软性、弹性回复性，加工性能、电气性能、机械性能和尺寸的稳定性特点；PTT纤维保持了 PET纤维的优良的抗皱性和耐化学性，柔软性、抗日光性、耐污性、低静电性、易染色性、低吸水率并具有一定的抗水解稳定性等特点。但其模量较低、材料较软限制了 PTT使用范围。将PET与PTT共混制备的ΡΕΤ/ΡΤΤ合金，在性能上可以取长补短，同时还具有优良的成型加工、抗冲击、耐高温热老化、耐化学药品等优良性能。但未经改性的ΡΕΤ/ΡΤΤ合金却存在相容性不好、力学强度不稳定的问题，将大大限制了其的应用效果和应用领域。为了得到高性能的ΡΕΤ/ΡΤΤ合金，往往需要加入第三组分，以提高ΡΕΤ/ΡΤΤ的性能，更好地提升ΡΕΤ/ΡΤΤ的应用效果及应用领域。碳纤维由于密度小、比强度高、化学稳定性好、成型好等优点，以碳纤维填充ΡΕΤ/ΡΤΤ合金将具有很高的实用价值。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种高强度、低成本的碳纤维填充改性ΡΕΤ/ΡΤΤ合金及其制备方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:碳纤维填充改性ΡΕΤ/ΡΤΤ合金，其组分按质量百分数配比为:ΡΕΤ 50%?70%、ΡΤΤ 15%?30%、SMA 2%?4%、改性碳纤维5%?15%、增塑剂5%?8%、成核剂0.5%?1%、抗氧剂0.1%?0.5%、润滑剂0.1%?1%。
[0005]所述PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0006]所述PTT为聚对苯二甲酸丙二醇酯。
[0007]所述SMA为苯乙烯接枝马来酸酐共聚物。
[0008]所述改性碳纤维为表面经电化学聚合处理的短切聚丙腈碳纤维。
[0009]所述增塑剂为质量比5:1的热塑性聚醚酯TPEE与聚己二酸异丁二酯的复配物。
[0010]所述成核剂为纳米二氧化硅、碳酸氢钠、苯甲酸钠中的一种。
[0011]所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1010或抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物中的一种。
[0012]所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
[0013]上述的碳纤维填充改性PET/PTT合金的制备方法，包括以下步骤:
(1)、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110°C?120°C温度下干燥6?8小时，待用；
(2)、碳纤维表面处理:以短切聚丙腈碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4°C?28°C，循环伏安电位在-0.8?0.3V，处理时间30?200分钟，使碳纤维表面沉积形成一层聚合膜，并用去离子水冲洗3?5次，再在80°C?150°C的真空烘箱内干燥24?48h，即得所述改性碳纤维，待用；
(3)、按重量配比称取干燥的PET和PTT加入高速混合器中，同时按重量配比加入SMA、增塑齐IJ、成核齐U、抗氧剂、润滑剂，并按重量配比加入步骤(2)制得的改性碳纤维，使一起混合3?15分钟，待充分混合均匀后，出料；
(4)、将步骤(3)的出料加入双螺杆挤出机中，于210°C?280°C温度下经过熔融混炼、挤出造粒，即得本发明的碳纤维填充改性PET/PTT合金。
[0014]本发明的有益效果是，本发明通过对碳纤维经过电化学聚合处理，极大地提高了碳纤维表面浸润性和反应性，进而大大提高了材料的强度、刚度、模量和结晶取向度等，而且还保持了 PET和PTT各自原有的优势性能，具有很好的实用价值和推广应用前景。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
[0016]实施例1:
一种碳纤维填充改性PET/PTT合金，其组分按质量百分数配比为:PET 50%、PTT 30%、SMA 3%、改性碳纤维10%、增塑剂5%、碳酸氢钠1%、抗氧剂1010 0.2%、季戊四醇硬脂酸酯0.8%，所述改性碳纤维为表面经电化学聚合处理的短切聚丙腈碳纤维，所述增塑剂为质量比5:1的热塑性聚醚酯TPEE与聚己二酸异丁二酯的复配物。
[0017]制备方法:(1)、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110°C?120°C温度下干燥6?8小时，待用；(2)、碳纤维表面处理:以短切聚丙腈碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4°C?28°C，循环伏安电位在-0.8?0.3V,处理时间30?200分钟，使碳纤维表面沉积形成一层聚合膜，并用去离子水冲洗3?5次，再在80°C?150°C的真空烘箱内干燥24?48h，即得所述改性碳纤维，待用；(3)、按重量配比称取干燥的PET和PTT加入高速混合器中，同时按重量配比加入SMA、增塑剂、碳酸氢钠、抗氧剂1010、季戊四醇硬脂酸酯，并按重量配比加入步骤(2)制得的改性碳纤维，使一起混合3?15分钟，待充分混合均匀后，出料；(4)、将步骤(3)的出料加入双螺杆挤出机中，于210°C?280°C温度下经过熔融混炼、挤出造粒，即得本发明的碳纤维填充改性PET/PTT合金。
[0018]实施例2:
一种碳纤维填充改性PET/PTT合金，其组分按质量百分数配比为:PET 62%、PTT 15%、SMA 2%、改性碳纤维15%、增塑剂5%、苯甲酸钠0.5%、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物0.1%、季戊四醇硬脂酸酯0.4%，所述改性碳纤维为表面经电化学聚合处理的短切聚丙腈碳纤维，所述增塑剂为质量比5:1的热塑性聚醚酯TPEE与聚己二酸异丁二酯的复配物。
[0019]制备方法:(1)、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110°C?120°C温度下干燥6?8小时，待用；(2)、碳纤维表面处理:以短切聚丙腈碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4°C?28°C，循环伏安电位在-0.8?0.3V,处理时间30?200分钟，使碳纤维表面沉积形成一层聚合膜，并用去离子水冲洗3?5次，再在80°C?150°C的真空烘箱内干燥24?48h，即得所述改性碳纤维，待用；(3)、按重量配比称取干燥的PET和PTT加入高速混合器中，同时按重量配比加入SMA、增塑剂、苯甲酸钠、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物、季戊四醇硬脂酸酯，并按重量配比加入步骤(2)制得的改性碳纤维，使一起混合3?15分钟，待充分混合均匀后，出料；(4)、将步骤(3)的出料加入双螺杆挤出机中，于210°C?280°C温度下经过熔融混炼、挤出造粒，即得本发明的碳纤维填充改性PET/PTT合金。
【主权项】
1.一种碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，其组分按质量百分数配比为:PET50%?70%、PTT 15%?30%、SMA 2%?4%、改性碳纤维5%?15%、增塑剂5%?8%、成核剂0.5%?1%、抗氧剂0.1%?0.5%、润滑剂0.1%?1%。
2.根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，所述改性碳纤维为表面经电化学聚合处理的短切聚丙腈碳纤维。
3.根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，所述增塑剂为质量比5:1的热塑性聚醚酯TPEE与聚己二酸异丁二酯的复配物。
4.根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，所述成核剂为纳米二氧化硅、碳酸氢钠、苯甲酸钠中的一种。
5.根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1010或抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物中的一种。
6.根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
7.根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110°C?120°C温度下干燥6?8小时，待用； (2)、碳纤维表面处理:以短切聚丙腈碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4°C?28°C，循环伏安电位在-0.8?0.3V，处理时间30?200分钟，使碳纤维表面沉积形成一层聚合膜，并用去离子水冲洗3?5次，再在80°C?150°C的真空烘箱内干燥24?48h，即得所述改性碳纤维，待用； (3)、按重量配比称取干燥的PET和PTT加入高速混合器中，同时按重量配比加入SMA、增塑剂、成核剂、抗氧剂、润滑剂，并按重量配比加入步骤(2)制得的改性碳纤维，使一起混合3?15分钟，待充分混合均匀后，出料； (4)、将步骤(3)的出料加入双螺杆挤出机中，于210°C?280°C温度下经过熔融混炼、挤出造粒，即得本发明的碳纤维填充改性PET/PTT合金。
【专利摘要】本发明公开了一种碳纤维填充改性PET/PTT合金及其制备方法。本发明的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其组分按质量百分数配比为：PET50%～70%、PTT15%～30%、SMA2%～4%、改性碳纤维5%～15%、增塑剂5%～8%、成核剂0.5%～1%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%，所述改性碳纤维为表面经电化学聚合处理的短切聚丙腈碳纤维。本发明的有益效果是，本发明通过对碳纤维经过电化学聚合处理，极大地提高了碳纤维表面浸润性和反应性，进而大大提高了材料的强度、刚度、模量和结晶取向度等，而且还保持了PET和PTT各自原有的优势性能，具有很好的实用价值和推广应用前景。
【IPC分类】B29B9-06, C08K13-06, C08L67-02, B29C47-92, C08K7-06, C08K9-08
【公开号】CN104845125
【申请号】CN201410755077
【发明人】不公告发明人
【申请人】青岛佳亿阳工贸有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2014年12月11日