一种碳纤维增强聚碳酸酯复合材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其主要是由以下重量份比例的原料所制成：聚碳酸酯100份、双酚A型环氧树脂40?60份、纳米碳纤维30?50份、聚氯乙烯15?35份、云母5?15份、硬脂酸钙1?9份、二甲基硅油2?8份。相对于现有技术，本发明所得的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，成本低，工艺简单，不仅拉伸强度和弯曲强度高，同时密度显著降低，产品整体性能优异。
【专利说明】
一种碳纤维増强聚碳酸酯复合材料
技术领域
[0001] 本发明公开了一种碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，属于高分子复合材料技术领 域。
【背景技术】
[0002] 聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可 分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族_芳香族聚碳酸 酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族聚碳酸酯获得 了工业化生产。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的 通用工程塑料。PC工程塑料的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其 次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器 材等。
[0003] 为改善高分子材料的性能，拓展应用市场对高分子材料进行改性，从而提高材料 综合性能，挖掘材料潜在的各种功能是人类材料工业最流行的方法，在许多领域广泛应用。
[0004] 碳纤维(carbon fiber，简称CF)，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维 的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石 墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维"外柔内刚"，质量比金属铝轻，但强度却高于钢 铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳 材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维具有许 多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高 温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐 腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
[0005] 目前，已有大量碳纤维增强材料的研究，但是往往存在一些缺陷，如产品强度低， 密度大等，无法充分发挥碳纤维复合的优势。
【发明内容】
[0006] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种碳纤维增强聚碳酸 酯复合材料。
[0007] 技术方案:为实现上述目的，本发明提供一种碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，它主 要是由以下重量份比例的原料所制成：
[0008] 聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂40-60份、纳米碳纤维30-50份、
[0009] 聚氯乙烯15-35份、云母5-15份、硬脂酸钙1-9份、二甲基硅油2-8份。
[0010] 作为优选，所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料主要是由以下重量份比例的原料 所制成：
[0011 ] 聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂45-55份、纳米碳纤维35-45份、
[0012] 聚氯乙烯20-30份、云母8-12份、硬脂酸钙3-7份、二甲基硅油4-6份。
[0013] 作为另一种优选，所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料主要是由以下重量份比例 的原料所制成：
[0014] 聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂40份、纳米碳纤维30份、
[0015] 聚氯乙烯15份、云母5份、硬脂酸钙1份、二甲基硅油2份。
[0016] 作为另一种优选，所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料主要是由以下重量份比例 的原料所制成：
[0017] 聚碳酸酯1〇〇份、双酚A型环氧树脂60份、纳米碳纤维50份、
[0018] 聚氯乙烯35份、云母15份、硬脂酸钙9份、二甲基硅油8份。
[0019]作为另一种优选，所述聚碳酸酯为芳香族类聚碳酸酯，其聚合度为80-100。
[0020]作为另一种优选，所述纳米碳纤维的长径比为2.0-3.0。
[0021]作为另一种优选，所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料主要是由以下步骤所制 成：
[0022] (1)取聚碳酸酯、双酸A型环氧树脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不断搅拌；
[0023] (2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、云母、硬脂酸钙和二甲基硅油，继续搅拌；
[0024] (3)搅拌结束后，成型，即得。
[0025]作为进一步优选，步骤(2)中所述搅拌时间为2_4h。
[0026]有益效果：相对于现有技术，本发明所得的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，成本 低，工艺简单，不仅拉伸强度和弯曲强度高，同时密度显著降低，产品整体性能优异。
【具体实施方式】 [0027] 实施例1:
[0028]组方：
[0029]聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂40份、纳米碳纤维30份、
[0030] 聚氯乙烯15份、云母5份、硬脂酸钙1份、二甲基硅油2份。
[0031]所述聚碳酸酯为芳香族类聚碳酸酯，其聚合度为80。
[0032] 所述纳米碳纤维的长径比为2.0。
[0033]制备方法：
[0034] (1)取聚碳酸酯、双酸A型环氧树脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不断搅拌；
[0035] (2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、云母、硬脂酸钙和二甲基硅油，继续搅拌；
[0036] (3)搅拌结束后，成型，即得。
[0037]步骤(2)中所述搅拌时间为2h。
[0038] 实施例2:
[0039] 组方：
[0040] 聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂60份、纳米碳纤维50份、
[0041] 聚氯乙烯35份、云母15份、硬脂酸钙9份、二甲基硅油8份。
[0042]所述聚碳酸酯为芳香族类聚碳酸酯，其聚合度为100。
[0043] 所述纳米碳纤维的长径比为3.0。
[0044] 制备方法：
[0045] (1)取聚碳酸酯、双酸A型环氧树脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不断搅拌；
[0046] (2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、云母、硬脂酸钙和二甲基硅油，继续搅拌；
[0047] (3)搅拌结束后，成型，即得。
[0048]步骤(2)中所述搅拌时间为4h。
[0049] 实施例3:
[0050] 组方：
[0051]聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂50份、纳米碳纤维40份、
[0052] 聚氯乙烯25份、云母10份、硬脂酸钙5份、二甲基硅油5份。
[0053]所述聚碳酸酯为芳香族类聚碳酸酯，其聚合度为90。
[0054] 所述纳米碳纤维的长径比为2.5。
[0055]制备方法：
[0056] (1)取聚碳酸酯、双酸A型环氧树脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不断搅拌；
[0057] (2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、云母、硬脂酸钙和二甲基硅油，继续搅拌；
[0058] (3)搅拌结束后，成型，即得。
[0059]步骤(2)中所述搅拌时间为3h。
[0060] 实施例4:
[0061]组方：
[0062]聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂45份、纳米碳纤维35份、
[0063] 聚氯乙烯20份、云母8份、硬脂酸钙3份、二甲基硅油4份。
[0064]所述聚碳酸酯为芳香族类聚碳酸酯，其聚合度为85。
[0065] 所述纳米碳纤维的长径比为2.2。
[0066] 制备方法：
[0067] (1)取聚碳酸酯、双酸A型环氧树脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不断搅拌；
[0068] (2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、云母、硬脂酸钙和二甲基硅油，继续搅拌；
[0069] (3)搅拌结束后，成型，即得。
[0070]步骤(2)中所述搅拌时间为3h。
[0071] 实施例5:
[0072]组方：
[0073]聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂55份、纳米碳纤维45份、
[0074] 聚氯乙烯30份、云母12份、硬脂酸钙7份、二甲基硅油6份。
[0075]所述聚碳酸酯为芳香族类聚碳酸酯，其聚合度为95。
[0076] 所述纳米碳纤维的长径比为2.8。
[0077]制备方法：
[0078] (1)取聚碳酸酯、双酸A型环氧树脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不断搅拌；
[0079] (2)在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、云母、硬脂酸钙和二甲基硅油，继续搅拌；
[0080] (3)搅拌结束后，成型，即得。
[00811步骤(2)中所述搅拌时间为3h。
[0082]实验例本发明所得复合材料性能检测
[0083]对照1组采用本发明实施例3组方和制备方法，不同之处在于：所述聚碳酸酯的聚 合度为70;
[0084] 对照2组采用本发明实施例3组方和制备方法，不同之处在于:所述纳米碳纤维的 长径比为3.5;
[0085] 对照3组采用本发明实施例3组方和制备方法，不同之处在于：所述聚碳酸酯的聚 合度为110,所述纳米碳纤维的长径比为1.5;
[0086]最后考察产品性能，拉伸强度采用IS0527方法检测，弯曲强度采用IS0178方法检 测，密度采用IS01183方法检测，结果见下表1.
[0087]表1本发明所得复合材料性能检测结果(n = 3)
[0089] 注:与对照组比较，*P〈0.05
[0090] 由上表可得，与对照1组、2组和3组相比较，本发明实施例3、4和5所得复合材料经 过检测，结果显示其拉伸强度和弯曲强度均显著提高，同时，产品密度显著降低。表明本发 明复合材料在提高强度的同时，还可以显著降低产品密度。
【主权项】
1. 一种碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，它主要是由以下重量份比例的原 料所制成： 聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂40-60份、纳米碳纤维30-50份、 聚氯乙烯15-35份、云母5-15份、硬脂酸钙1-9份、二甲基硅油2-8份。2. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，它主要是由以下 重量份比例的原料所制成： 聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂45-55份、纳米碳纤维35-45份、 聚氯乙烯20-30份、云母8-12份、硬脂酸钙3-7份、二甲基硅油4-6份。3. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，它主要是由以下 重量份比例的原料所制成： 聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂40份、纳米碳纤维30份、 聚氯乙烯15份、云母5份、硬脂酸钙1份、二甲基硅油2份。4. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，它主要是由以下 重量份比例的原料所制成： 聚碳酸酯100份、双酸A型环氧树脂60份、纳米碳纤维50份、 聚氯乙烯35份、云母15份、硬脂酸钙9份、二甲基硅油8份。5. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯为 芳香族类聚碳酸酯，其聚合度为80-100。6. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述纳米碳纤维 的长径比为2.0-3.0。7. 根据权利要求1所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，其主要是由以下 步骤所制成： (1) 取聚碳酸酯、双酸A型环氧树脂和聚氯乙烯混合，然后熔融，不断搅拌； (2) 在上述熔融状态下加入纳米碳纤维、云母、硬脂酸钙和二甲基硅油，继续搅拌； (3) 搅拌结束后，成型，即得。8. 根据权利要求7所述的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，步骤(2)中所述 搅拌时间为2_4h。
【文档编号】C08K5/098GK105820538SQ201610308686
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】孔小寅, 潘文强, 傅发祥
【申请人】南京京锦元科技实业有限公司