本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域,具體地說是一種高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金。
背景技術(shù):
PC/PET合金(聚碳酸酯/聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)是一種綜合性能較為理想的工程塑料,它既具有PC剛性和耐熱性,又具有PET的耐溶劑性,可廣泛應(yīng)用于汽車、家電、通訊等領(lǐng)域。但由于PET是結(jié)晶聚合物,PC是非結(jié)晶聚合物,PC/PET合金屬于典型的非晶/結(jié)晶共混體系,而且兩者共混對(duì)其力學(xué)性能有較大影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種納米碳纖維填充增強(qiáng)的高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金,其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC 50%~70%、PET 10%~30%、納米碳纖維5%~15%、二氧化硅2%~8%、相容劑2%~5%、偶聯(lián)劑0.2%~1%、抗氧劑0.1%~0.5%、分散劑0.1%~1%。
所述的PC為雙酚A型芳香族聚碳酸酯,重均分子量為20000~40000g/mol。
所述的PET為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
所述的納米碳纖維為表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維,其處理方法為:將納米碳纖維加入體積比3:1的98%(質(zhì)量百分比)濃硫酸和70%(質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液,在60℃~90℃溫度下反應(yīng)10~40分鐘,然后先后用氫氧化鈉 溶液中和、用水清洗,直至pH值不顯酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維。
所述的二氧化硅為粒徑在20~100nm之間的氣相納米二氧化硅。
所述的相容劑為苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物(SMA)、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸水甘油酯(SAG)、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物(MGE)、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(AS-g-GMA)中的一種。
所述的偶聯(lián)劑為鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑。
所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物。
所述的分散劑為季戊四醇硬脂酸酯(PETS)。
上述的一種高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金的制備方法,包括以下步驟:
(1)、將PC在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110℃~130℃溫度下干燥3~4小時(shí),PET在130℃~150℃下干燥3~4小時(shí),二氧化硅在80℃~85℃下干燥30~45分鐘,待用;
(2)、納米碳纖維表面經(jīng)氧化預(yù)處理:將納米碳纖維加入體積比3:1的98%(質(zhì)量百分比)濃硫酸和70%(質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液,在60℃~90℃溫度下反應(yīng)10~40分鐘,然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗,直至pH值不顯酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維,待用;
(3)、按重量配比稱取干燥的二氧化硅和偶聯(lián)劑,加入超聲振蕩發(fā)生器或轉(zhuǎn)速不低于3000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機(jī)中,于100℃~120℃溫度下攪拌15~40分鐘,得到表面改性后的二氧化硅,然后冷卻至低于40℃出料,待用;
(4)、按重量配比稱取干燥的PC和PET,加入高速混合機(jī)中,攪拌2~5分鐘,然后加入按重量配比稱取步驟(2)得到的表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維和步驟(3)得到的表面改性后的二氧化硅,同時(shí)加入按重量配比稱取的相容劑、抗氧劑和分散劑,繼續(xù)攪拌10~30分鐘,使充分混合均勻后出料;
(5)、將步驟(4)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中,在235℃~270℃下經(jīng)塑化混合擠出、冷卻造粒,即得成品。
本發(fā)明的有益效果是,與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明采用表面經(jīng)氧化預(yù)處理后的納米碳纖維填充改性PC/PET合金,具有高比強(qiáng)度、高比模量、高導(dǎo)電導(dǎo)熱等優(yōu)點(diǎn),添加相容劑有利于提高PC和PET兩者的相容性,并且還提高了PC/PET合金的綜合性能,添加二氧化硅進(jìn)一步提高了合金體系的強(qiáng)度、硬度和耐熱性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1:
一種高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金,其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC 55%、PET 30%、納米碳纖維10%、二氧化硅2%、苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物(SMA)2%、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑0.2%、抗氧劑0.2%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)0.6%。其中,所述的PC為雙酚A型芳香族聚碳酸酯,重均分子量為20000~40000g/mol;所述的PET為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯;所述的納米碳纖維為表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維,其處理方法為:將納米碳纖維加入體積比3:1的98%(質(zhì)量百分比)濃硫酸和70%(質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液,在60℃~90℃溫度下反應(yīng)10~40分鐘,然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗,直至pH值不顯酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維;所述的二氧 化硅為粒徑在20~100nm之間的氣相納米二氧化硅;所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1010與亞磷酸酯類抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物。
制備方法:(1)、將PC在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110℃~130℃溫度下干燥3~4小時(shí),PET在130℃~150℃下干燥3~4小時(shí),二氧化硅在80℃~85℃下干燥30~45分鐘,待用;(2)、納米碳纖維表面經(jīng)氧化預(yù)處理:將納米碳纖維加入體積比3:1的98%(質(zhì)量百分比)濃硫酸和70%(質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液,在60℃~90℃溫度下反應(yīng)10~40分鐘,然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗,直至pH值不顯酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維,待用;(3)、按重量配比稱取干燥的二氧化硅和鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑,加入超聲振蕩發(fā)生器或轉(zhuǎn)速不低于3000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機(jī)中,于100℃~120℃溫度下攪拌15~40分鐘,得到表面改性后的二氧化硅,然后冷卻至低于40℃出料,待用;(4)、按重量配比稱取干燥的PC和PET,加入高速混合機(jī)中,攪拌2~5分鐘,然后加入按重量配比稱取步驟(2)得到的表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維和步驟(3)得到的表面改性后的二氧化硅,同時(shí)加入按重量配比稱取的苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物(SMA)、抗氧劑和季戊四醇硬脂酸酯(PETS),繼續(xù)攪拌10~30分鐘,使充分混合均勻后出料;(5)、將步驟(4)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中,在235℃~270℃下經(jīng)塑化混合擠出、冷卻造粒,即得成品。
實(shí)施例2:
一種高強(qiáng)度高剛度PC/PET合金,其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC 50%、PET 24%、納米碳纖維15%、二氧化硅5%、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物(MGE)4%、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑0.5%、抗氧劑0.5%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)1%。其中,所述的PC為雙酚A型芳香族聚碳酸酯, 重均分子量為20000~40000g/mol;所述的PET為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯;所述的納米碳纖維為表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維,其處理方法為:將納米碳纖維加入體積比3:1的98%(質(zhì)量百分比)濃硫酸和70%(質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液,在60℃~90℃溫度下反應(yīng)10~40分鐘,然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗,直至pH值不顯酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維;所述的二氧化硅為粒徑在20~100nm之間的氣相納米二氧化硅;所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1076與亞磷酸酯類抗氧劑168按質(zhì)量1:1比例的復(fù)配物。
制備方法:(1)、將PC在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110℃~130℃溫度下干燥3~4小時(shí),PET在130℃~150℃下干燥3~4小時(shí),二氧化硅在80℃~85℃下干燥30~45分鐘,待用;(2)、納米碳纖維表面經(jīng)氧化預(yù)處理:將納米碳纖維加入體積比3:1的98%(質(zhì)量百分比)濃硫酸和70%(質(zhì)量百分比)濃硝酸的混合液,在60℃~90℃溫度下反應(yīng)10~40分鐘,然后先后用氫氧化鈉溶液中和、用水清洗,直至pH值不顯酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維,待用;(3)、按重量配比稱取干燥的二氧化硅和鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑,加入超聲振蕩發(fā)生器或轉(zhuǎn)速不低于3000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機(jī)中,于100℃~120℃溫度下攪拌15~40分鐘,得到表面改性后的二氧化硅,然后冷卻至低于40℃出料,待用;(4)、按重量配比稱取干燥的PC和PET,加入高速混合機(jī)中,攪拌2~5分鐘,然后加入按重量配比稱取步驟(2)得到的表面經(jīng)氧化預(yù)處理的納米碳纖維和步驟(3)得到的表面改性后的二氧化硅,同時(shí)加入按重量配比稱取的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物(MGE)、抗氧劑和季戊四醇硬脂酸酯(PETS),繼續(xù)攪拌10~30分鐘,使充分混合均勻 后出料;(5)、將步驟(4)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中,在235℃~270℃下經(jīng)塑化混合擠出、冷卻造粒,即得成品。