一種納米碳纖維/pc復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]納米碳纖維(Carbon Nanofibers簡稱CNF)是化學(xué)氣相生長碳纖維的一種形式，是由通過裂解氣相碳?xì)浠衔镏苽涞姆沁B續(xù)石墨纖維。從物理尺寸、性能和生產(chǎn)成本來看它是構(gòu)成以碳黑、富勒烯、單壁和多壁納米碳管為一端，以連續(xù)碳纖維為另一端鏈節(jié)中的一環(huán)。納米碳纖維具有較高的強(qiáng)度和楊氏模量，較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及熱穩(wěn)定性以及極好的表面尺寸效應(yīng)等，因而受到了人們極大的關(guān)注。聚碳酸酯(PC)是一種綜合性能優(yōu)異的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊性能，耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好，能在較高的溫度范圍內(nèi)保持較高的力學(xué)強(qiáng)度，無毒，介電性能優(yōu)良，是近年來增長迅速最快和產(chǎn)能規(guī)模最大的工程塑料。將納米碳纖維與PC復(fù)合可以更好地優(yōu)化材料性能，是一種具有應(yīng)用潛力的新材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高比強(qiáng)度、高比模量、高結(jié)晶取向度、高導(dǎo)電導(dǎo)熱性能的新型的納米碳纖維/PC復(fù)合材料。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為=PC樹脂50%?85%、納米碳纖維5%?30%、填料5%?15%、引發(fā)劑0.5%?2%、擴(kuò)鏈劑0.1%?1.5%、復(fù)合抗氧劑0.1%?0.5%、潤滑劑0.5%?1.5%。
[0005]所述的PC樹脂為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol。
[0006]所述的納米碳纖維為直徑在50nm?200nm的氣相生長納米碳纖維。
[0007]所述的填料為玻璃纖維、納米有機(jī)蒙脫土、納米碳酸鈣、氣相納米二氧化硅中的一種，并在使用前對其表面進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑處理。
[0008]所述的引發(fā)劑為異丙苯過氧化氫、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)已酯中的一種。
[0009]所述的擴(kuò)鏈劑為均苯四甲酸酐(PMDA)、異氰酸酯類擴(kuò)鏈劑、惡唑啉型擴(kuò)鏈劑中的一種。
[0010]所述的復(fù)合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。
[0011]所述的潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、硅酮粉(MB-4)、乙撐雙硬脂酰胺(EBS), TAF 中的一種。
[0012]上述的一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)、將PC樹脂在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用；
(2)、按重量配比稱取干燥的PC樹脂、納米碳纖維和引發(fā)劑，分別加入料筒溫度為40°C?90°C的高速混合機(jī)中，攪拌0.5?24小時(shí)，再加入按重量配比稱取的填料、擴(kuò)鏈劑、復(fù)合抗氧劑和潤滑劑，繼續(xù)攪拌15?30分鐘，出料； (3)、將步驟(2)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在240°C?260°C下經(jīng)熔融混煉擠出、冷卻造粒，即得成品。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用原位聚合和共混擠出工藝制得的一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，具有高比強(qiáng)度、高比模量、高結(jié)晶取向度等性能，而且導(dǎo)電性能好，耐熱耐腐蝕性能強(qiáng)，流動(dòng)性高，成本低，在汽車、化工、機(jī)械、電氣、建筑等領(lǐng)域具有非常廣泛應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0014]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。
[0015]實(shí)施例1:
一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC樹脂71%、直徑在50nm?200nm的氣相生長納米碳纖維15%、表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的玻璃纖維10%、異丙苯過氧化氫1.5%、均苯四甲酸酐(PMDA) 1%、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0.3%、TAF 1.2%。其中，所述的PC樹脂為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol。
[0016]制備方法:(I)、將PC樹脂在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用；(2)、按重量配比稱取干燥的PC樹脂、直徑在50nm?200nm的氣相生長納米碳纖維和異丙苯過氧化氫，分別加入料筒溫度為40°C?90°C的高速混合機(jī)中，攪拌0.5?24小時(shí)，再加入按重量配比稱取的表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的玻璃纖維、均苯四甲酸酐(PMDA)、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)配物和TAF，繼續(xù)攪拌15?30分鐘，出料；(3)、將步驟(2)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在240°C?260°C下經(jīng)熔融混煉擠出、冷卻造粒，即得成品。
[0017]實(shí)施例2:
一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC樹脂67%、直徑在50nm?200nm的氣相生長納米碳纖維15%、表面經(jīng)娃燒偶聯(lián)劑處理過的納米有機(jī)蒙脫土15%、過氧化二苯甲酰1%、異氰酸酯類擴(kuò)鏈劑1%、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0.2%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)0.8%。其中，所述的PC樹脂為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol。
[0018]制備方法:(I)、將PC樹脂在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用；(2)、按重量配比稱取干燥的PC樹脂、直徑在50nm?200nm的氣相生長納米碳纖維和過氧化二苯甲酰，分別加入料筒溫度為40°C?90°C的高速混合機(jī)中，攪拌0.5?24小時(shí)，再加入按重量配比稱取的表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的納米有機(jī)蒙脫土、異氰酸酯類擴(kuò)鏈劑、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)配物和季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，繼續(xù)攪拌15?30分鐘，出料；(3)、將步驟(2)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在240°C?260°C下經(jīng)熔融混煉擠出、冷卻造粒，即得成品。
[0019]實(shí)施例3:
一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC樹脂83%、直徑在50nm?200nm的氣相生長納米碳纖維10%、表面經(jīng)娃燒偶聯(lián)劑處理過的氣相納米二氧化娃5%、過氧化二碳酸二異丙酯0.5%、惡唑啉型擴(kuò)鏈劑0.5%、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0.2%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS) 0.8%。其中，所述的PC樹脂為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol。
[0020]制備方法:(I)、將PC樹脂在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用；(2)、按重量配比稱取干燥的PC樹脂、直徑在50nm?200nm的氣相生長納米碳纖維和過氧化二碳酸二異丙酯，分別加入料筒溫度為40°C?90°C的高速混合機(jī)中，攪拌0.5?24小時(shí)，再加入按重量配比稱取的表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的氣相納米二氧化硅、惡唑啉型擴(kuò)鏈劑、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)配物和季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，繼續(xù)攪拌15?30分鐘，出料；(3)、將步驟(2)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在240°C?260°C下經(jīng)熔融混煉擠出、冷卻造粒，即得成品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其特征在于，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為:PC樹脂50%?85%、納米碳纖維5%?30%、填料5%?15%、引發(fā)劑0.5%?2%、擴(kuò)鏈劑0.1%?1.5%、復(fù)合抗氧劑0.1%?0.5%、潤滑劑0.5%?1.5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的PC樹脂為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量為20000?40000g/mol。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的納米碳纖維為直徑在50nm?200nm的氣相生長納米碳纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的填料為玻璃纖維、納米有機(jī)蒙脫土、納米碳酸鈣、氣相納米二氧化硅中的一種，并在使用前對其表面進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的引發(fā)劑為異丙苯過氧化氫、過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)已酯中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的擴(kuò)鏈劑為均苯四甲酸酐(PMDA)、異氰酸酯類擴(kuò)鏈劑、惡唑啉型擴(kuò)鏈劑中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的復(fù)合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。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其特征在于，所述的潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯(PETS )、硅酮粉(MB-4 )、乙撐雙硬脂酰胺(EBS )、TAF中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將PC樹脂在鼓風(fēng)干燥機(jī)中于110°C?130°C溫度下干燥3?4小時(shí)，待用； (2)、按重量配比稱取干燥的PC樹脂、納米碳纖維和引發(fā)劑，分別加入料筒溫度為40°C?90°C的高速混合機(jī)中，攪拌0.5?24小時(shí)，再加入按重量配比稱取的填料、擴(kuò)鏈劑、復(fù)合抗氧劑和潤滑劑，繼續(xù)攪拌15?30分鐘，出料； (3)、將步驟(2)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在240°C?260°C下經(jīng)熔融混煉擠出、冷卻造粒，即得成品。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為：PC樹脂50%～85%、納米碳纖維5%～30%、填料5%～15%、引發(fā)劑0.5%～2%、擴(kuò)鏈劑0.1%～1.5%、復(fù)合抗氧劑0.1%～0.5%、潤滑劑0.5%～1.5%。本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用原位聚合和共混擠出工藝制得的一種納米碳纖維/PC復(fù)合材料，具有高比強(qiáng)度、高比模量、高結(jié)晶取向度等性能，而且導(dǎo)電性能好，耐熱耐腐蝕性能強(qiáng)，流動(dòng)性高，成本低，在汽車、化工、機(jī)械、電氣、建筑等領(lǐng)域具有非常廣泛應(yīng)用前景。
【IPC分類】C08K3-26, C08K7-14, C08K3-34, B29C47-92, C08L69-00, B29B9-06, C08K9-06, C08K3-36, C08K7-06, C08K13-06, C08K9-04
【公開號】CN104672863
【申請?zhí)枴緾N201310634938
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】青島佳億陽工貿(mào)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年12月3日