一种ptt/碳纤维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PTT/碳纤维复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)作为一种综合性能优异的新型聚酯高分子材料，目前已广泛应用于纤维、薄膜、工程塑料等领域，但PTT单独使用却存在其耐热性不好、尺寸稳定性低、强度不高的问题，限制其应用。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，因此，将碳纤维与PTT共混不仅可以起到良好的增强改性效果，而且还能提高耐热、耐化学稳定性等，具有很好的实用价值和应用前旦
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【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种力学性能好的PTT/碳纤维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:一种PTT/碳纤维复合材料，其组分按质量百分数配比为:PTT 75%?92%、碳纤维5%?15%、增塑剂2%?6%、紫外线稳定剂
0.5%?2%、抗氧剂0.1%?0.5%、润滑剂0.1%?1%。
[0005]所述PTT为特性黏度0.7?1.5dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯。
[0006]所述碳纤维为表面经电化学聚合法处理过的短切聚丙腈碳纤维。
[0007]所述增塑剂为质量比4:1的热塑性聚醚酯TPEE和聚己二酸异丁二酯的复配物。
[0008]所述紫外线稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂或二苯甲酮类紫外线吸收剂。
[0009]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。
[0010]所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
[0011]上述的一种PTT/碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)、将PTT置于强制空气循环烘箱中于110°C?120°C温度下干燥约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，待用；
(3)、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合机中，同时加入按重量配比称取的增塑齐U、紫外线稳定剂、抗氧剂和润滑剂，并按重量配比加入步骤(2)得到的产物，使一起搅拌3?15分钟，待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210°C?280°C下经熔融共混后挤出、冷却造粒，然后干燥，即得本发明的一种PTT/碳纤维复合材料。
[0012]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法表面处理，极大地提高了碳纤维的表面浸润性能和反应性，使所制得的复合材料具有极高的比强度和优好的结晶取向度，而且耐热、耐化学性好，尺寸稳定，其制备工艺简单、可控，生产成本低，易于推广。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案。
[0014]实施例1:
一种PTT/碳纤维复合材料，其组分按质量百分数配比为:PTT 77%、碳纤维15%、增塑剂6%、苯并三唑类紫外线吸收剂1.5%、抗氧剂1010 0.1%、季戊四醇硬脂酸酯0.4%，所述PTT为特性黏度0.7?1.5dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯，所述碳纤维为表面经电化学聚合法处理过的短切聚丙腈碳纤维，所述增塑剂为质量比4:1的热塑性聚醚酯TPEE和聚己二酸异丁二酯的复配物。
[0015]制备方法:(I)、将PTT置于强制空气循环烘箱中于110°C?120°C温度下干燥约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?1500C的真空烘箱内干燥24?48h，待用；(3)、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合机中，同时加入按重量配比称取的增塑剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、抗氧剂1010、季戊四醇硬脂酸酯，并按重量配比加入步骤(2)得到的产物，使一起搅拌3?15分钟，待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210°C?280°C下经熔融共混后挤出、冷却造粒，然后干燥，即得本发明的一种PTT/碳纤维复合材料。
[0016]实施例2:
一种PTT/碳纤维复合材料，其组分按质量百分数配比为:PTT 85%、碳纤维10%、增塑剂4%、二苯甲酮类紫外线吸收剂0.5%、抗氧剂1010与抗氧剂168的复配物0.2%、季戊四醇硬脂酸酯0.3%，所述PTT为特性黏度0.7?1.5dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯，所述碳纤维为表面经电化学聚合法处理过的短切聚丙腈碳纤维，所述增塑剂为质量比4:1的热塑性聚醚酯TPEE和聚己二酸异丁二酯的复配物。
[0017]制备方法:(I)、将PTT置于强制空气循环烘箱中于110°C?120°C温度下干燥约
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，待用；(3)、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合机中，同时加入按重量配比称取的增塑剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂、抗氧剂1010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)得到的产物，使一起搅拌3?15分钟，待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210°C?280°C下经熔融共混后挤出、冷却造粒，然后干燥，即得本发明的一种PTT/碳纤维复合材料。
【主权项】
1.一种PTT/碳纤维复合材料，其特征在于，其组分按质量百分数配比为:PTT 75%?92%、碳纤维5%?15%、增塑剂2%?6%、紫外线稳定剂0.5%?2%、抗氧剂0.1%?0.5%、润滑剂0.1%?1%。
2.根据权利要求1所述的一种PTT/碳纤维复合材料，其特征在于，所述碳纤维为表面经电化学聚合法处理过的短切聚丙腈碳纤维。
3.根据权利要求1所述的一种PTT/碳纤维复合材料，其特征在于，所述增塑剂为质量比4:1的热塑性聚醚酯TPEE和聚己二酸异丁二酯的复配物。
4.根据权利要求1所述的一种PTT/碳纤维复合材料，其特征在于，所述紫外线稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂或二苯甲酮类紫外线吸收剂。
5.根据权利要求1所述的一种PTT/碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、将PTT置于强制空气循环烘箱中于110°C?120°C温度下干燥约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，待用； (3)、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合机中，同时加入按重量配比称取的增塑齐U、紫外线稳定剂、抗氧剂和润滑剂，并按重量配比加入步骤(2)得到的产物，使一起搅拌3?15分钟，待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210°C?280°C下经熔融共混后挤出、冷却造粒，然后干燥，即得本发明的一种PTT/碳纤维复合材料。
【专利摘要】本发明公开了一种PTT/碳纤维复合材料及其制备方法。本发明的一种PTT/碳纤维复合材料，其组分按质量百分数配比为：PTT75%～92%、碳纤维5%～15%、增塑剂2%～6%、紫外线稳定剂0.5%～2%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%，所述碳纤维为表面经电化学聚合法处理过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法表面处理，极大地提高了碳纤维的表面浸润性能和反应性，使所制得的复合材料具有极高的比强度和优好的结晶取向度，而且耐热、耐化学性好，尺寸稳定，其制备工艺简单、可控，生产成本低，易于推广。
【IPC分类】C08L67-02, C08K7-06, C08K9-10, C08K13-06
【公开号】CN104861463
【申请号】CN201410533624
【发明人】不公告发明人
【申请人】青岛欣展塑胶有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年10月11日