一种碳纤维增强的聚碳酸酯和abs共混合金的制作方法
【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增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。
【背景技术】
[0002]聚碳酸酯(PC)具有优良的力学性能、耐热性和尺寸稳定性。但PC的熔体粘度大，加工温度高，成型加工困难，且对缺口非常敏感，溶剂性能不好，价格昂贵等，这使它在许多领域中应用受到限制。共混合金化是PC改性的一种重要方法，它能使PC性能更为优异而得到更广泛的应用。ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)的性能介于工程塑料和通用塑料之间，具有良好的耐冲击性能和加工性能，价格也比较便宜，但其耐热性、耐候性差，机械性能不够理想。以聚碳酸酯和ABS为主要原料的共混合金是一种重要的工程塑料，具有良好的成型性和耐低温冲击性能，较高的热变形温度及光稳定性。但聚碳酸酯和ABS共混合金属于部分相容的聚合物体系，其相容性的好坏将直接影响了该合金的各项性能指标。为了改善其相容性和力学性能，则需在聚碳酸酯和ABS共混合金中加入第三组分进行继续再改性。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，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。碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金可以作为一种具有前沿技术特点的新型产品，其与传统玻璃纤维增强相比，具有强度高、导电性能好等显著优点，因而具有重要的市场价值。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金，其组分按质量百分数配比为:双酚A型聚碳酸酯50%?60%、ABS 20%?30%、碳纤维5%?15%、增韧剂3%?8%、相容剂2%?4%、耐水解剂0.5%?2%、抗氧剂0.1%?0.5%、润滑剂0.1%?1%。
[0005]所述双酹A型聚碳酸酯的重均分子量为17000?40000g/mol。
[0006]所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其各组分的质量百分比含量为丙烯腈10%?30%、丁二烯15%?30%、苯乙烯40%?70%。
[0007]所述的碳纤维为表面氧化预处理的碳纤维。
[0008]所述的增韧剂为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。
[0009]所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(AS-g-MAH)。
[0010]所述的耐水解剂为苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油醚、碳化二亚胺、2-噁唑啉中的一种。
[0011]所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2921、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
[0012]所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯(PETS )。
[0013]上述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金的制备方法，包括以下步骤:
(1)、将双酚A型聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110°C?130°C温度下干燥3?4小时，ABS在80°C?90°C下干燥2?4小时，待用；
(2)、碳纤维表面氧化预处理:将碳纤维加入体积比3:1的(重量)98%浓硫酸和(重量)70%浓硝酸的混合液,在60°C?90°C下反应15?40分钟,然后用氢氧化钠溶液中和、用去离子水冲洗至中性，经过80°C?120°C下干燥30?45分钟后，即得表面氧化预处理的碳纤维，待用;
(3)、将按重量配比称取干燥的双酚A型聚碳酸酯和ABS加入高速混合机中搅拌均匀，然后加入按重量配比称取步骤(2)的产物，同时加入按重量配比称取的增韧剂、相容剂、耐水解剂、抗氧剂、润滑剂，使一起搅拌5?25分钟和达到混合均匀后，出料；
(4)、将步骤(3)的混和物加入双螺杆挤出机中，在230°C?280°C下经充分塑化共混后挤出、冷却造粒，即得本发明的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。
[0014]本发明的有益效果是，本发明对碳纤维表面氧化预处理，大大提高了碳纤维表面的极性，用以对聚碳酸酯和ABS共混合金进行改性时，具有很好的增强、增刚和提高耐热耐化学品效果。因而本发明具有比强度高、相对密度小、比模量高、热膨胀系数小、稳定性好、力学性能优异等特点，而且耐水解性能好，成本低，在汽车、化工、电气、航空航天等领域作为高性能合金材料具有非常广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0015]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。
[0016]一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金，其组分按质量百分数配比为:双酚A型聚碳酸酯50%、ABS 24%、表面氧化预处理的碳纤维15%、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)5%、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(AS-g-MAH)3.5%、碳化二亚胺1.5%、抗氧剂1010与抗氧剂168的混合物0.2%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS) 0.8%。其中，所述双酚A型聚碳酸酯的重均分子量为17000?40000g/mol ;所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其各组分的质量百分比含量为丙烯腈10%?30%、丁二烯15%?30%、苯乙烯40%?70%。
[0017]制备方法:(1)、将双酚A型聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110°C?130°C温度下干燥3?4小时，ABS在80°C?90°C下干燥2?4小时，待用；(2)、碳纤维表面氧化预处理:将碳纤维加入体积比3:1的(重量)98%浓硫酸和(重量)70%浓硝酸的混合液，在60°C?90°C下反应15?40分钟,然后用氢氧化钠溶液中和、用去离子水冲洗至中性,经过80°C?120°C下干燥30?45分钟后，即得表面氧化预处理的碳纤维，待用；(3)、将按重量配比称取干燥的双酚A型聚碳酸酯和ABS加入高速混合机中搅拌均匀，然后加入按重量配比称取步骤(2)的产物，同时加入按重量配比称取的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(AS-g-MAH)、碳化二亚胺、抗氧剂1010与抗氧剂168的混合物、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，使一起搅拌5?25分钟和达到混合均匀后，出料；(4)、将步骤(3)的混和物加入双螺杆挤出机中，在230°C?280°C下经充分塑化共混后挤出、冷却造粒，即得本发明的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。
【主权项】
1.一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金，其特征在于，其组分按质量百分数配比为:双酚A型聚碳酸酯50%?60%、ABS 20%?30%、碳纤维5%?15%、增韧剂3%?8%、相容剂2%?4%、耐水解剂0.5%?2%、抗氧剂0.1%?0.5%、润滑剂0.1%?1%。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金，其特征在于，所述的碳纤维为表面氧化预处理的碳纤维。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金，其特征在于，所述的增韧剂为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金，其特征在于，所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(AS-g-MAH)。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金，其特征在于，所述的耐水解剂为苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油醚、碳化二亚胺、2-噁唑啉中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、将双酚A型聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110°C?130°C温度下干燥3?4小时，ABS在80°C?90°C下干燥2?4小时，待用； (2)、碳纤维表面氧化预处理:将碳纤维加入体积比3:1的(重量)98%浓硫酸和(重量)70%浓硝酸的混合液,在60°C?90°C下反应15?40分钟,然后用氢氧化钠溶液中和、用去离子水冲洗至中性，经过80°C?120°C下干燥30?45分钟后，即得表面氧化预处理的碳纤维，待用; (3)、将按重量配比称取干燥的双酚A型聚碳酸酯和ABS加入高速混合机中搅拌均匀，然后加入按重量配比称取步骤(2)的产物，同时加入按重量配比称取的增韧剂、相容剂、耐水解剂、抗氧剂、润滑剂，使一起搅拌5?25分钟和达到混合均匀后，出料； (4)、将步骤(3)的混和物加入双螺杆挤出机中，在230°C?280°C下经充分塑化共混后挤出、冷却造粒，即得本发明的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。
【专利摘要】本发明公开了一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金，其组分按质量百分数配比为：双酚A型聚碳酸酯50%～60%、ABS20%～30%、碳纤维5%～15%、增韧剂3%～8%、相容剂2%～4%、耐水解剂0.5%～2%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%。本发明的有益效果是，本发明对碳纤维表面氧化预处理，大大提高了碳纤维表面的极性，用以对聚碳酸酯和ABS共混合金进行改性时，具有很好的增强、增刚和提高耐热耐化学品效果。因而本发明具有比强度高、相对密度小、比模量高、热膨胀系数小、稳定性好、力学性能优异等特点，而且耐水解性能好，成本低，在汽车、化工、电气、航空航天等领域作为高性能合金材料具有非常广阔的应用前景。
【IPC分类】C08K9-02, C08L69-00, C08K7-06, B29B9-06, B29C47-92, C08K13-06, C08L55-02
【公开号】CN104629303
【申请号】CN201310545059
【发明人】不公告发明人
【申请人】殷培花
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月7日