一种碳纤维改性pbt复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种碳纤维改性PBT复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯）是一种广泛应用于工业领域的热塑性工程塑料，有 良好的化学稳定性、机械强度、电绝缘性和热稳定性。随着国内电子、电气和汽车行业的发 展，PBT塑料的使用量日益增加。PBT能够用于制造电子产品框架、电器外壳和汽车零件等。 但是由于PBT自身性能较差，且热形变温度低，为了满足一些特殊的要求，所以必须对PBT进 行改性。
[0003] 目前在手机上应用PBT都是经过玻璃纤维改性的，但是强度及刚性相对来说还不 是很足，在铝合金纳米微孔注塑过程中，会因为刚性和强度不足而导致PBT与铝合金结合力 降低的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于针对现有PBT的刚性和强度不足而导致PBT与铝合金结合 力降低的问题，提出一种碳纤维改性PBT复合材料及其制备方法，增强PBT塑胶的刚性和强 度。进一步地，使用该碳纤维改性PBT复合材料在铝合金纳米微孔注塑应用中表现出优良的 生會
[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] 一种碳纤维改性PBT复合材料，是将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比 99 % : 0.1 %-0.6 % : 0.2-0.5 %混合均匀得到的TOT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分 比15% - 25%:75% - 85%共混并挤出造粒形成的碳纤维改性PBT复合材料。
[0007] 进一步地：
[0008] 所述抗氧化剂为抗氧化剂245。
[0009] 所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
[0010]所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为25% :75%。
[0011]所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为15% :85%。
[0012]所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为5% :95%。
[0013] 一种制备所述碳纤维改性PBT复合材料的制备方法，包括将PBT塑胶、抗氧化剂、润 滑剂按质量百分比99 % : 0.1 %-0.6 % : 0.2-0.5 %混合均匀得到的TOT塑胶混合物与碳纤 维丝束按质量百分比15% -25% :75% - 85%共混并挤出造粒而形成碳纤维改性TOT复合 材料。
[0014] 进一步地：
[0015]所述的制备方法包括以下步骤：
[0016] a.碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入浓度为30 % - 50 %硝酸溶液和25 % - 35 % 硝酸钠混合溶液中进行表面处理，然后取出碳纤维丝束，用清水清洗至中性，然后烘干；
[0017] b.碳纤维与TOT塑胶共混造粒:将TOT塑胶加热后将PBT塑胶与抗氧化剂、润滑剂混 合均匀，然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶混合物加入挤出机中进行挤出造粒。
[0018] 步骤a中，优选将碳纤维丝束放入硝酸和硝酸钠混合溶液中浸润30-50分钟。
[0019]步骤b中，优选将PBT塑胶放入烤箱以100度加热4一 6个小时。
[0020]步骤c中，优选控制挤出机温度为210-240度，螺杆转数为200-400转数/分。
[0021] -种铝合金注塑方法，其中将所述的碳纤维改性PBT复合材料与表面具有纳米微 孔的铝合金框架注塑成型为一体。
[0022] 所述铝合金注塑方法包括：将所述碳纤维改性PBT复合材料加入注塑模具，以 100-130度的温度预热2-3小时，然后将经阳极氧化的铝合金放入注塑模具中，注塑模具 温度控制130-150度，调节射出压力100-150MP，注塑料筒温度控制在230-260度，5-10S 后成型。
[0023]本发明的有益效果：
[0024]本发明提供的碳纤维改性PBT复合材料能够显著增强PBT塑胶的刚性和强度，使其 力学性能、热变形温度和热稳定性均大幅提升。该碳纤维改性PBT复合材料在与铝合金注塑 成型的用途中尤其表现出优异的综合性能，注塑后的塑胶与金属产品的结合强度有显著提 升。
[0025]在具体实施例中，PBT塑胶混合物和碳纤维共混后挤出造粒，碳纤维在PBT树脂中 均匀分散成型在一起，且排列方向是沿着熔体流动方向，有较高的取向度，这样能够提高 PBT树脂的结晶度和结晶速率，使硬度和模量有大幅提高。
【具体实施方式】
[0026]以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的， 而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0027]在一种实施例中，一种碳纤维改性PBT复合材料，是将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂 按质量百分比99 %:0.1%-0.6%:0.2-0.5 %混合均匀得到的TOT塑胶混合物与碳纤维丝 束按质量百分比15% -25% : 75% - 85%共混并挤出造粒形成的碳纤维改性PBT复合材料。
[0028] 在一种优选的实施例中，所述抗氧化剂为抗氧化剂245。
[0029] 在一种优选的实施例中，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
[0030] 在一种优选的实施例中，所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为 25% :75%。
[0031] 在一种优选的实施例中，所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为 15% :85%〇
[0032] 在一种优选的实施例中，所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为 5% :95%〇
[0033]在一种实施例中，一种制备所述碳纤维改性TOT复合材料的制备方法，包括将TOT 塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99% : 0.1 %-0.6 % : 0.2-0.5%混合均匀得到的PBT 塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15% - 25% :75% - 85%共混并挤出造粒而形成碳 纤维改性PBT复合材料。
[0034]在一种优选的实施例中，所述的制备方法包括以下步骤：
[0035] a.碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入浓度为30 % - 50 %硝酸溶液和25 % - 35 % 硝酸钠混合溶液中进行表面处理，然后取出碳纤维丝束，用清水清洗至中性，然后烘干； [0036] b.碳纤维与TOT塑胶共混造粒:将TOT塑胶加热后将PBT塑胶与抗氧化剂、润滑剂混 合均匀，然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶混合物加入挤出机中进行挤出造粒。 [0037]在一种更优选的实施例中，步骤a中，优选将碳纤维丝束放入硝酸和硝酸钠混合溶 液中浸润30-50分钟。
[0038]在一种更优选的实施例中，步骤b中，优选将PBT塑胶放入烤箱以100度加热4一6个 小时。
[0039]在一种更优选的实施例中，步骤c中，优选控制挤出机温度为210-240度，螺杆转 数为200-400转数/分。
[0040] 在一种实施例中，一种铝合金注塑方法，其中将所述的碳纤维改性TOT复合材料与 表面具有纳米微孔的铝合金框架注塑成型为一体。
[0041] 在一种优选的实施例中，所述铝合金注塑方法包括:将所述碳纤维改性PBT复合材 料加入注塑模具，以100-130度的温度预热2-3小时，然后将经阳极氧化的铝合金放入注 塑模具中，注塑模具温度控制130-150度，调节射出压力100-150MP，注塑料筒温度控制在 230-260度，5-10S后成型。
[0042]以下通过更具体的实施例进一步描述本发明及其优点。
[0043] 实施例1
[0044] 东丽碳纤维，30 % - 50 %硝酸溶液，25 % - 35 %硝酸钠溶液，普通注塑PBT塑胶粒， 抗氧化剂245,季戊四醇硬脂酸酯，双螺杆挤出机，阳极氧化的6063铝合金样条，注塑机。 [0045] 碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入30 % - 50 %硝酸溶液和25 % - 35 %硝酸钠混 合溶液中，浸润30-50分钟，然后取出碳纤维丝束，用清水清洗至中性，放入烤箱100度烘干 即可。
[0046]碳纤维与TOT塑胶共混:将PBT塑胶放入烤箱烘100度4 一6个小时，然后将TOT塑胶、 抗氧化剂245、季戊四醇硬脂酸酯按着质量比99 %:0.1%-0.6%:0.2-0.5 %混合均匀，然 后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶加入挤出机料斗中，调节振动计量加料装置按着碳 纤维丝束和TOT塑胶15 % -25% : 75% - 85%来控制，然后调节挤出机温度210-240度，螺 杆转数200-400转数/分，然后挤出造粒即可得到改性TOT塑胶。经实验测试，其物性参数如 下表1。
[0047]铝合金纳米微孔注塑:将改性PBT塑胶粒加入成型注塑机，100-130度预热2-3小 时，然后将阳极氧化的铝合金放入模具中，模具温度控制130-150度，然后调节射出压力 100-150MP，料筒温度控制在230-2