本发明涉及高分子材料技术领域,具体地说是一种高强度高刚度PC/PET合金。
背景技术:
PC/PET合金(聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯)是一种综合性能较为理想的工程塑料,它既具有PC刚性和耐热性,又具有PET的耐溶剂性,可广泛应用于汽车、家电、通讯等领域。但由于PET是结晶聚合物,PC是非结晶聚合物,PC/PET合金属于典型的非晶/结晶共混体系,而且两者共混对其力学性能有较大影响。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种纳米碳纤维填充增强的高强度高刚度PC/PET合金。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种高强度高刚度PC/PET合金,其组分按质量百分数配比为:PC 50%~70%、PET 10%~30%、纳米碳纤维5%~15%、二氧化硅2%~8%、相容剂2%~5%、偶联剂0.2%~1%、抗氧剂0.1%~0.5%、分散剂0.1%~1%。
所述的PC为双酚A型芳香族聚碳酸酯,重均分子量为20000~40000g/mol。
所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
所述的纳米碳纤维为表面经氧化预处理的纳米碳纤维,其处理方法为:将纳米碳纤维加入体积比3:1的98%(质量百分比)浓硫酸和70%(质量百分比)浓硝酸的混合液,在60℃~90℃温度下反应10~40分钟,然后先后用氢氧化钠 溶液中和、用水清洗,直至pH值不显酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面经氧化预处理的纳米碳纤维。
所述的二氧化硅为粒径在20~100nm之间的气相纳米二氧化硅。
所述的相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐共聚物(SMA)、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸水甘油酯(SAG)、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-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缩水甘油酯(AS-g-GMA)中的一种。
所述的偶联剂为铝钛复合偶联剂。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010或1076与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1:1比例的复配物。
所述的分散剂为季戊四醇硬脂酸酯(PETS)。
上述的一种高强度高刚度PC/PET合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)、将PC在鼓风干燥机中于110℃~130℃温度下干燥3~4小时,PET在130℃~150℃下干燥3~4小时,二氧化硅在80℃~85℃下干燥30~45分钟,待用;
(2)、纳米碳纤维表面经氧化预处理:将纳米碳纤维加入体积比3:1的98%(质量百分比)浓硫酸和70%(质量百分比)浓硝酸的混合液,在60℃~90℃温度下反应10~40分钟,然后先后用氢氧化钠溶液中和、用水清洗,直至pH值不显酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面经氧化预处理的纳米碳纤维,待用;
(3)、按重量配比称取干燥的二氧化硅和偶联剂,加入超声振荡发生器或转速不低于3000转/分钟的高速混合机中,于100℃~120℃温度下搅拌15~40分钟,得到表面改性后的二氧化硅,然后冷却至低于40℃出料,待用;
(4)、按重量配比称取干燥的PC和PET,加入高速混合机中,搅拌2~5分钟,然后加入按重量配比称取步骤(2)得到的表面经氧化预处理的纳米碳纤维和步骤(3)得到的表面改性后的二氧化硅,同时加入按重量配比称取的相容剂、抗氧剂和分散剂,继续搅拌10~30分钟,使充分混合均匀后出料;
(5)、将步骤(4)的混合料加入双螺杆挤出机中,在235℃~270℃下经塑化混合挤出、冷却造粒,即得成品。
本发明的有益效果是,与现有技术相比,本发明采用表面经氧化预处理后的纳米碳纤维填充改性PC/PET合金,具有高比强度、高比模量、高导电导热等优点,添加相容剂有利于提高PC和PET两者的相容性,并且还提高了PC/PET合金的综合性能,添加二氧化硅进一步提高了合金体系的强度、硬度和耐热性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1:
一种高强度高刚度PC/PET合金,其组分按质量百分数配比为:PC 55%、PET 30%、纳米碳纤维10%、二氧化硅2%、苯乙烯接枝马来酸酐共聚物(SMA)2%、铝钛复合偶联剂0.2%、抗氧剂0.2%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)0.6%。其中,所述的PC为双酚A型芳香族聚碳酸酯,重均分子量为20000~40000g/mol;所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯;所述的纳米碳纤维为表面经氧化预处理的纳米碳纤维,其处理方法为:将纳米碳纤维加入体积比3:1的98%(质量百分比)浓硫酸和70%(质量百分比)浓硝酸的混合液,在60℃~90℃温度下反应10~40分钟,然后先后用氢氧化钠溶液中和、用水清洗,直至pH值不显酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面经氧化预处理的纳米碳纤维;所述的二氧 化硅为粒径在20~100nm之间的气相纳米二氧化硅;所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1:1比例的复配物。
制备方法:(1)、将PC在鼓风干燥机中于110℃~130℃温度下干燥3~4小时,PET在130℃~150℃下干燥3~4小时,二氧化硅在80℃~85℃下干燥30~45分钟,待用;(2)、纳米碳纤维表面经氧化预处理:将纳米碳纤维加入体积比3:1的98%(质量百分比)浓硫酸和70%(质量百分比)浓硝酸的混合液,在60℃~90℃温度下反应10~40分钟,然后先后用氢氧化钠溶液中和、用水清洗,直至pH值不显酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面经氧化预处理的纳米碳纤维,待用;(3)、按重量配比称取干燥的二氧化硅和铝钛复合偶联剂,加入超声振荡发生器或转速不低于3000转/分钟的高速混合机中,于100℃~120℃温度下搅拌15~40分钟,得到表面改性后的二氧化硅,然后冷却至低于40℃出料,待用;(4)、按重量配比称取干燥的PC和PET,加入高速混合机中,搅拌2~5分钟,然后加入按重量配比称取步骤(2)得到的表面经氧化预处理的纳米碳纤维和步骤(3)得到的表面改性后的二氧化硅,同时加入按重量配比称取的苯乙烯接枝马来酸酐共聚物(SMA)、抗氧剂和季戊四醇硬脂酸酯(PETS),继续搅拌10~30分钟,使充分混合均匀后出料;(5)、将步骤(4)的混合料加入双螺杆挤出机中,在235℃~270℃下经塑化混合挤出、冷却造粒,即得成品。
实施例2:
一种高强度高刚度PC/PET合金,其组分按质量百分数配比为:PC 50%、PET 24%、纳米碳纤维15%、二氧化硅5%、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物(MGE)4%、铝钛复合偶联剂0.5%、抗氧剂0.5%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)1%。其中,所述的PC为双酚A型芳香族聚碳酸酯, 重均分子量为20000~40000g/mol;所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯;所述的纳米碳纤维为表面经氧化预处理的纳米碳纤维,其处理方法为:将纳米碳纤维加入体积比3:1的98%(质量百分比)浓硫酸和70%(质量百分比)浓硝酸的混合液,在60℃~90℃温度下反应10~40分钟,然后先后用氢氧化钠溶液中和、用水清洗,直至pH值不显酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面经氧化预处理的纳米碳纤维;所述的二氧化硅为粒径在20~100nm之间的气相纳米二氧化硅;所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1:1比例的复配物。
制备方法:(1)、将PC在鼓风干燥机中于110℃~130℃温度下干燥3~4小时,PET在130℃~150℃下干燥3~4小时,二氧化硅在80℃~85℃下干燥30~45分钟,待用;(2)、纳米碳纤维表面经氧化预处理:将纳米碳纤维加入体积比3:1的98%(质量百分比)浓硫酸和70%(质量百分比)浓硝酸的混合液,在60℃~90℃温度下反应10~40分钟,然后先后用氢氧化钠溶液中和、用水清洗,直至pH值不显酸性,再在80℃~120℃烘干,即得表面经氧化预处理的纳米碳纤维,待用;(3)、按重量配比称取干燥的二氧化硅和铝钛复合偶联剂,加入超声振荡发生器或转速不低于3000转/分钟的高速混合机中,于100℃~120℃温度下搅拌15~40分钟,得到表面改性后的二氧化硅,然后冷却至低于40℃出料,待用;(4)、按重量配比称取干燥的PC和PET,加入高速混合机中,搅拌2~5分钟,然后加入按重量配比称取步骤(2)得到的表面经氧化预处理的纳米碳纤维和步骤(3)得到的表面改性后的二氧化硅,同时加入按重量配比称取的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物(MGE)、抗氧剂和季戊四醇硬脂酸酯(PETS),继续搅拌10~30分钟,使充分混合均匀 后出料;(5)、将步骤(4)的混合料加入双螺杆挤出机中,在235℃~270℃下经塑化混合挤出、冷却造粒,即得成品。