碳纤维填充增强级pc/pet复合材料的制作方法
【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填充增强级PC/PET复合材料。
【背景技术】
[0002]聚碳酸酯(PC)作为综合性能优异、用途极为广泛的重要工程塑料品种，广泛用于汽车、电子电气、建筑材料、机械零件、办公自动化设备、包装、运动器械、医疗、保健、光盘和家庭用品等领域，但纯PC也存在一些缺陷，如加工性能较差，易应力开裂，缺口冲击和低温韧性差，耐磨性差，硬度低等，从而限制其的应用范围。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇缩聚而成的一种半透明结晶型热塑性聚酯，具有优良的耐磨性、耐热性、耐化学药品性、电绝缘性和力学强度高等特性，而且价格低廉，广泛用于合成涤纶纤维及薄膜制造、民用吹塑，还可以作为工程塑料用于机械、电子、汽车、电器制造和消费品。但是由于PET的玻璃化温度、熔点比较高，模温高，成型加工困难、成型周期长，制品表面粗糙、光泽度差，冲击韧性也不好，吸水性大等缺点，因而大大限制了 PET的应用范围。将PC和PET共混可以互相取长补短，PC/PET复合材料既具有PC刚性和耐热性，又具有PET的耐溶剂性，是一种综合性能较为理想的工程塑料，可广泛应用于汽车、家电、通讯等领域。但是，由于PET是结晶聚合物，PC是非结晶聚合物，PC/PET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，在PC/PET体系中添加相适应的增容剂可以较好地解决两者相容性问题。碳纤维具有高强度、低密度、高耐温、耐水、耐腐蚀等特点，是一种优异的高强度增强材料，已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。碳纤维填充增强级PC/PET复合材料具有非常高的比强度，目前国内外对其研究甚少。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种具有优异力学性能、耐热性能和电性能的碳纤维填充增强级PC/PET复合材料。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:碳纤维填充增强级PC/PET复合材料，其组分按质量百分数配比为:PC 45%?70%、PET 5%?30%、碳纤维5%?15%、增韧剂3%?8%、增容剂1%?4%、抗氧剂0.1%?0.5%、其它助剂0.1%?2%。
[0005]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。
[0006]所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征粘度为0.6?1.0dL/g。
[0007]所述的碳纤维为表面经过电化学聚合法活化处理后的碳纤维，其处理工艺为:以碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4°C?28°C,循环伏安电位在-0.8?0.3V,处理时间30?200分钟,使碳纤维表面沉积形成一层聚合膜，并用水清洗和干燥后所得到的碳纤维。
[0008]所述的增韧剂为乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(Ρ0Ε)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丙烯腈-乙烯-丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(AES )、丁腈橡胶(NBR)、热塑性聚氨酯(TPU )。
[0009]所述的增容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
[0010]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1:2比例的复配物。
[0011]所述的其它助剂为润滑剂、光稳定剂、色母中的一种或几种，所述润滑剂优选季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，所述光稳定剂优选受阻胺类光稳定剂GW-944Z或GW-622，所述色母优选炭黑色母。
[0012]上述的碳纤维填充增强级PC/PET复合材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)、将PC在鼓风干燥机中于110°C?130°C温度下干燥3?4小时，PET在130°C?150°C下干燥3?4小时，待用；
(2)、碳纤维表面处理:以碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4°C?28°C，循环伏安电位在-0.8?0.3V，处理时间30?200分钟，使碳纤维表面沉积形成一层聚合膜，并用水清洗和干燥后，待用；
(3)、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的增韧剂、增容剂、抗氧剂、其它助剂，继续搅拌5?30分钟，使充分混合均匀后出料；
(4)、将步骤(3)的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤(2)获得的表面经过电化学聚合法活化处理后的碳纤维按重量配比称取、并从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，控制加工温度在230°C?250°C下进行塑化共混后挤出、冷却造粒，即得成品。
[0013]本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明先采用电化学聚合法表面处理碳纤维，再将处理后的碳纤维用于填充增强PC/PET复合材料，具有显著提高材料的力学性能、耐热性能和导电性能等优点，而且添加适量增韧剂和增容剂有利于提高PC和PET两者的相容性，提高了其抗冲击韧性和综合性能，因而在汽车、化工、机械、电气、建筑等领域具有很好的应用前景。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
[0015]实施例1:
一种碳纤维填充增强级PC/PET复合材料，其组分按质量百分数配比为:PC 50%、PET25%、碳纤维15%、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)5%、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物3%、抗氧剂0.3%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)0.5%、受阻胺类光稳定剂GW-944Z1.2%。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，其特征粘度为0.6?1.0dL/g ;所述的碳纤维为表面经过电化学聚合法活化处理后的碳纤维，其处理工艺为:以碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4°C?28°C，循环伏安电位在-0.8?0.3V,处理时间30?200分钟，使碳纤维表面沉积形成一层聚合膜，并用水清洗和干燥后所得到的碳纤维；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I '2比例的复配物。
[0016]制备方法:(I)、将PC在鼓风干燥机中于110°C?130°C温度下干燥3?4小时，PET在130°C?150°C下干燥3?4小时，待用；(2)、碳纤维表面处理:以碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2?3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4°C?28°C，循环伏安电位在-0.