CN102161817A - 一种碳纤维增强聚酯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维增强聚酯复合材料及其制备方法。该碳纤维增强聚酯复合材料包括质量百分比的配方组分为：聚酯树脂60～80％、润滑剂0.1～0.3％、碳纤维20～40％。本发明实施例碳纤维增强聚酯复合材料通过适当含量范围的各组分在挤出过程中互相作用，使得碳纤维增强聚酯复合材料具有良好的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和弯曲模量等力学性能。该碳纤维增强聚酯复合材料制备方法只需按配方将各组分进行分步进料并挤出即可得到产品，其制备方法工艺简单，成本低，安全、环保，适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种碳纤维增强聚酯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酯树脂，由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称，具有高熔点，高韧性，出色的耐热性能和耐电性能，是一类性能优异、用途广泛的工程塑料。但是其强度和韧性等力学性能相对较差，从而影响了该聚酯树脂的应用。
目前也出现了针对改善聚酯树脂的强度和韧性的相关研究。所采取的方法是向聚酯树脂中添加填充剂如玻璃纤维以改善聚酯树脂的强度和韧性，但是这些填充剂的极性较弱，与聚酯树脂的结合力不强，导致聚酯树脂的力学和热力学性能变差。
为了改善填充剂的弱极性，增强填充剂与聚酯树脂的结合强度，目前常采用硅烷类偶联剂、丙烯酸、聚氨酯类等成膜剂处理填充剂。但是该类成膜剂在使用过程中分子之间易发生自身的缩聚反应，导致其实际的利用率低，经济成本高，而且对填充剂的极性改善很有限。例如，硅烷偶联剂在使用中易于自缩聚成硅氧烷低聚物，实际的利用率低，且与玻璃纤维表面有效化学键合的那部分还极易水解。
发明内容
本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种强度高、韧性好的碳纤维增强聚酯复合材料。
以及，提供一种工艺简单，适于工业化生产的碳纤维增强聚酯复合材料制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种碳纤维增强聚酯复合材料，包括如下质量百分比的配方组分：
聚酯树脂 60～80％
润滑剂 0.1～0.3％
碳纤维 20～40％。
以及，上述碳纤维增强聚酯复合材料制备方法，包括如下步骤：
按照上述碳纤维增强聚酯复合材料的配方分别称取各组分；
将所述聚酯树脂、润滑剂混合形成混合物料；
将所述混合物料与碳纤维混合进行挤出，造粒，得到所述碳纤维增强聚酯复合材料；其中，所述碳纤维采用侧喂料的方式加入与所述混合物料混合。
上述碳纤维增强聚酯复合材料通过适当含量范围的各组分在挤出过程中互相作用，使得碳纤维增强聚酯复合材料具有良好的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和弯曲模量等力学性能。其中，碳纤维与聚酯树脂之间具有良好的相容性，使得两组分在挤出过程中互相结合，赋予该碳纤维增强聚酯复合材料优良的上述力学性能；润滑剂在挤出过程中与其它组分共同作用，使得各组分分散均匀。
该碳纤维增强聚酯复合材料制备方法只需按配方将各组分进行分步进料并挤出即可得到产品，其制备方法工艺简单，适于工业化生产。其中，该碳纤维采用侧喂料的方式进料，提高了碳纤维与其他组分混合的均匀性，从而提高该碳纤维在碳纤维增强聚酯复合材料中的分散性，使得碳纤维增强聚酯复合材料是微观结构更加均衡和稳定。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明碳纤维增强聚酯复合材料制备方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种强度高、韧性好的碳纤维增强聚酯复合材料。该碳纤维增强聚酯复合材料包括如下质量百分比的配方组分：
聚酯树脂 60～80％
润滑剂 0.1～0.3％
碳纤维 20～40％。
这样，上述碳纤维增强聚酯复合材料通过适当含量范围的各组分在挤出过程中互相作用，使得碳纤维增强聚酯复合材料具有良好的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和弯曲模量等力学性能，具体参见下文表1中数值。其中，碳纤维与聚酯树脂之间具有良好的相容性，使得两组分在挤出过程中互相结合，赋予该碳纤维增强聚酯复合材料优良的上述力学性能；润滑剂在挤出过程中与其它组分共同作用，使得各组分分散均匀。
具体地，上述聚酯树脂作为碳纤维增强聚酯复合材料的基础组分，该聚酯树脂优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种或两种。该优选种类的聚酯树脂能进一步提高碳纤维增强聚酯复合材料的韧性和耐热性能。
上述碳纤维具有高强度、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。但发明人在研究中发现，该碳纤维表面极性较弱，与极性树脂的粘结力相对较小。因此，碳纤维优选为经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维。该经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维中，聚丙烯腈吸附在碳纤维表面形成大量活性腈基，这些腈基与聚酯树脂具有非常好的键合力，有效提高了碳纤维的表面极性，显著增强了碳纤维与聚酯树脂基体的粘结力，从而进一步提高碳纤维增强聚酯复合材料的相关力学性能，具体参见下文表1中数值。
上述液态聚丙烯腈表面处理剂处理碳纤维的方法优选为：将碳纤维加入到液态聚丙烯腈表面处理剂中，然后在50～300℃下预氧化0.01～100小时，得到所述经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维。其中，碳纤维与液态聚丙烯腈表面处理剂的质量比优选为100∶1～3。该优选工艺及其参数能进一步提高聚丙烯腈在碳纤维表面的吸附量和增强聚丙烯腈与碳纤维表面结合的力度。
上述液态聚丙烯腈表面处理剂优选包括1～100％质量百分比的聚丙烯腈和0～99％质量百分比的极性溶剂。聚丙烯腈优选为分子量是106～10000道尔顿的液态聚丙烯腈低聚物；极性溶剂优选为水、乙醇、甲醇、丙酮中的一种或几种。
上述润滑剂优选但不仅仅为硬脂肪酸锌、硬脂酸正丁酯，油酸酰胺，芥酸酰胺，亚乙基双硬脂酰胺，单硬脂酸甘油酯等中的至少一种。该优选的润滑剂的加入，使得上述碳纤维增强聚酯复合材料在挤出成型过程中，提高碳纤维的分散性能，使得该碳纤维增强聚酯复合材料微观结构更加均衡和稳定。
进一步优选地，上述碳纤维增强聚酯复合材料中还包括0.1～0.3％质量百分比的抗氧化剂。因此，在一优选的实施例中，上述碳纤维增强聚酯复合材料包括如下重量百分比的配方组分：
具体地，上述抗氧剂优选但不仅仅为所述抗氧剂为酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基)-1，3，5-三嗪-2，4，6(1H，3H，5H)-三酮中的至少一种。该抗氧剂的参入，赋予上述碳纤维增强聚酯复合材料具有抗氧化性能，从而延缓了该碳纤维增强聚酯复合材料的老化。该优选种类的抗氧剂，进一步提高了该碳纤维增强聚酯复合材料抗老化性能。
本发明实施例还提供了上述碳纤维增强聚酯复合材料的制备方法，其工艺流程如图1所示。该方法包括如下步骤：
S1：按照上述碳纤维增强聚酯复合材料的配方分别称取各组分；
S2：将所述聚酯树脂、润滑剂混合形成混合物料；
S3：将所述混合物料与碳纤维混合进行挤出，造粒，得到所述碳纤维增强聚酯复合材料；其中，所述碳纤维采用侧喂料的方式加入与所述混合物料混合。
具体地，上述碳纤维增强聚酯复合材料制备方法步骤S1中，该聚酯树脂、碳纤维、润滑剂等各组分之间的比例以及种类均在上述已做了详细阐述，为了节约篇幅，不再赘述。其中，在称取各组分之前，优选将各组分进行干燥，干燥的温度应该保证各组分不发生化学变化。干燥的方式可以采用常规的干燥方式。
进一步地，在一优选实施例中，该步骤S1中称取有抗氧化剂时，该抗氧化剂的用量和种类优选如上所述。
具体地，上述碳纤维增强聚酯复合材料制备方法步骤S2中，聚酯树脂、润滑剂的混合可以采用本领域常用的混合机搅拌混合，如高速混合机等，混合的程度优选保证各组分混合均匀，为了保证各组分既混合均匀，有节约能耗、时间，混合的时间优选为4分钟。
该步骤S2中，当在步骤S1中称取有抗氧化剂时，该抗氧化剂优选与聚酯树脂、润滑剂一起混合，形成混合物料。
上述碳纤维增强聚酯复合材料制备方法步骤S3中，由步骤S2中制备的混合物料与碳纤维混合挤出优选采用双螺杆挤出机挤出，如通过南京科亚公司生产的型号为CTE-35(L-D＝48)双螺杆挤出机等。在挤出工艺中，由步骤S2中制备的混合物料从主料口进料，而碳纤维采用侧喂料的方式进入双螺杆挤出机中与混合物料混合。该碳纤维采用侧喂料的方式能提高碳纤维与其他组分混合的均匀性，从而提高该碳纤维在碳纤维增强聚酯复合材料中的分散性，使得碳纤维增强聚酯复合材料是微观结构更加均衡和稳定。
该步骤S3中，上述混合物料与碳纤维在该双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区210～220℃，二区225～230℃，三区235～250℃，四区240～280℃，五区230～270℃，六区220～265℃，七区240～270℃；该双螺杆挤出机的主机转速为300～350rpm。该优选的挤出工艺参数能使得各组分在挤出过程中充分的互相作用，使得碳纤维增强聚酯复合材料机械性能更加优良和稳定。
在上述S1～S3步骤的中，鉴于各种组分的自身属性及相互之间的协同效应，本发明实施例采用了分步的方式进物料。当物料在高速剪切作用下迅速升温使得各物料分子间互相之间发生作用，从而形成本发明实施例的碳纤维增强聚酯复合材料，并赋予该碳纤维增强聚酯复合材料上述优良的力学性能，当含有抗氧化剂时，该碳纤维增强聚酯复合材料还具有优良的抗氧化性能。该碳纤维增强聚酯复合材料制备方法只需按配方将各组分进行分步进料并挤出即可得到产品，其制备方法工艺简单，成本低，适于工业化生产。其中，碳纤维采用侧喂料的方式与其他组分共混，并挤出，提高碳纤维与其他组分混合的均匀性，从而提高该碳纤维在碳纤维增强聚酯复合材料中的分散性，使得碳纤维增强聚酯复合材料是微观结构更加均衡和稳定。
现以具体该碳纤维增强聚酯复合材料的配方和制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
碳纤维增强聚酯复合材料质量百分比的配方组分如下，同时参见表1：
树脂聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，注塑级中粘树脂)69.6％、经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维30％、抗氧化剂酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2％、润滑剂硬脂酸锌0.2％。其中，液态聚丙烯腈表面处理剂包括50％质量百分比的聚丙烯腈和50％质量百分比的极性溶剂。
该碳纤维增强聚酯复合材料制备方法如下：
S11：将50％质量百分比的聚丙烯腈和50％质量百分比的极性溶剂混合均匀，得到聚丙烯腈表面处理剂，再将碳纤维与该聚丙烯腈表面处理剂按100：2质量比混合均匀，然后在100℃下预氧化50小时，得到经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维。
S12：按上述配方称取树脂聚对苯二甲酸丁二酯、抗氧化剂、润滑剂和上述碳纤维；
S13：将树脂聚对苯二甲酸丁二酯、抗氧化剂、润滑剂置于高速搅拌机中混合处理4分钟，形成混合物料；
S14：将混合物料加入到双螺杆挤出机的主料斗中，碳纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂斗中，开启双螺杆挤出机，使得碳纤维与混合物料经熔融共混，并挤出，造粒，得到碳纤维增强聚酯复合材料；该混合物料和碳纤维在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区210～220℃，二区225～230℃，三区235～250℃，四区240～260℃，五区230～250℃，六区220～245℃，七区240～250℃，该双螺杆挤出机主机转速为350rpm。
实施例2
碳纤维增强聚酯复合材料质量百分比的配方组分如下，同时参见表1：
树脂聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，注塑级中粘树脂)59.6％、经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维40％、抗氧化剂酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3％、润滑剂硬脂酸锌0.1％。其中，液态聚丙烯腈表面处理剂包括90％质量百分比的聚丙烯腈和10％质量百分比的极性溶剂。
该碳纤维增强聚酯复合材料制备方法如下：
S21：将90％质量百分比的聚丙烯腈和10％质量百分比的极性溶剂混合均匀，得到聚丙烯腈表面处理剂，再将碳纤维与该聚丙烯腈表面处理剂按100∶1质量比混合均匀，然后在300℃下预氧化0.01小时，得到经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维。
S22：按上述配方称取树脂聚对苯二甲酸丁二醇酯、抗氧化剂、润滑剂和上述碳纤维；
S23：将树脂聚对苯二甲酸丁二酯、抗氧化剂、润滑剂置于高速搅拌机中混合处理4分钟，形成混合物料；
S24：将混合物料加入到双螺杆挤出机的主料斗中，碳纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂斗中，开启双螺杆挤出机，使得碳纤维与混合物料经熔融共混，并挤出，造粒，得到碳纤维增强聚酯复合材料；该混合物料和碳纤维在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区210～220℃，二区225～230℃，三区235～250℃，四区240～260℃，五区230～250℃，六区220～245℃，七区240～250℃，该双螺杆挤出机主机转速为300rpm。
实施例3
碳纤维增强聚酯复合材料质量百分比的配方组分如下，同时参见表1：
树脂聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，注塑级中粘树脂)79.6％、经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维20％、抗氧化剂酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2％、润滑剂硬脂酸锌0.2％。其中，液态聚丙烯腈表面处理剂包括100％质量百分比的聚丙烯腈溶剂。
该碳纤维增强聚酯复合材料制备方法如下：
S31：将碳纤维与聚丙烯腈含量为100％质量百分比的聚丙烯腈表面处理剂按100∶3质量比混合均匀，然后在50℃下预氧化100小时，得到经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维。
S32：按上述配方称取树脂聚对苯二甲酸丁二醇酯、抗氧化剂、润滑剂和上述碳纤维；
S33：将树脂聚对苯二甲酸丁二酯、抗氧化剂、润滑剂置于高速搅拌机中混合处理6分钟，形成混合物料；
S34：将混合物料加入到双螺杆挤出机的主料斗中，碳纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂斗中，开启双螺杆挤出机，使得碳纤维与混合物料经熔融共混，并挤出，造粒，得到碳纤维增强聚酯复合材料；该混合物料和碳纤维在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区210～220℃，二区225～230℃，三区235～250℃，四区240～260℃，五区230～250℃，六区220～245℃，七区240～250℃，该双螺杆挤出机主机转速为320rpm。
实施例4
碳纤维增强聚酯复合材料质量百分比的配方组分如下，同时参见表1：
树脂聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，注塑级中粘树脂)69.6％、经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维30％、抗氧化剂酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3％、润滑剂硬脂酸锌0.1％。其中，液态聚丙烯腈表面处理剂包括1％质量百分比的聚丙烯腈和99％质量百分比的极性溶剂。
该碳纤维增强聚酯复合材料制备方法如下：
S41：将1％质量百分比的聚丙烯腈和99％质量百分比的极性溶剂混合均匀，得到聚丙烯腈表面处理剂，再将碳纤维与该聚丙烯腈表面处理剂按100∶2质量比混合均匀，然后在200℃下预氧化10小时，得到经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维。
S42：按上述配方称取树脂聚对苯二甲酸丁二醇酯、抗氧化剂、润滑剂和上述碳纤维；
S43：将树脂聚对苯二甲酸丁二酯、抗氧化剂、润滑剂置于高速搅拌机中混合处理5分钟，形成混合物料；
S44：将混合物料加入到双螺杆挤出机的主料斗中，碳纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂斗中，开启双螺杆挤出机，使得碳纤维与混合物料经熔融共混，并挤出，造粒，得到碳纤维增强聚酯复合材料；该混合物料和碳纤维在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区230～240℃，二区235～250℃，三区245～270℃，四区250～280℃，五区240～270℃，六区230～265℃，七区250～270℃，该双螺杆挤出机主机转速为310rpm。
实施例5
碳纤维增强聚酯复合材料质量百分比的配方组分如下，同时参见表1：
树脂聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，注塑级中粘树脂)34.8％、树脂聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，注塑级中粘树脂)34.8％、经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维30％、抗氧化剂酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2％、润滑剂硬脂酸锌0.2％。其中，液态聚丙烯腈表面处理剂包括80％质量百分比的聚丙烯腈和80％质量百分比的极性溶剂。
该碳纤维增强聚酯复合材料制备方法如下：
S51：将50％质量百分比的聚丙烯腈和50％质量百分比的极性溶剂混合均匀，得到聚丙烯腈表面处理剂，再将碳纤维与该聚丙烯腈表面处理剂按100∶2.5质量比混合均匀，然后在100℃下预氧化50小时，得到经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维。
S52：按上述配方称取树脂聚对苯二甲酸丁二酯、抗氧化剂、润滑剂和上述碳纤维；
S53：将树脂聚对苯二甲酸丁二酯、抗氧化剂、润滑剂置于高速搅拌机中混合处理4分钟，形成混合物料；
S54：将混合物料加入到双螺杆挤出机的主料斗中，碳纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂斗中，开启双螺杆挤出机，使得碳纤维与混合物料经熔融共混，并挤出，造粒，得到碳纤维增强聚酯复合材料；该混合物料和碳纤维在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区2220～230℃，二区235～240℃，三区245～260℃，四区250～270℃，五区240～260℃，六区230～255℃，七区250～260℃，该双螺杆挤出机主机转速为340rpm。
将按上述方法完成的粒子事先在100～130℃的鼓风烘箱中干燥4小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在90℃，注塑成型温度控制在230-260℃。
实施例6
碳纤维增强聚酯复合材料质量百分比的配方组分如下，同时参见表1：
树脂聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，注塑级中粘树脂)69.6％、未液态聚丙烯腈表面处理剂处理的碳纤维30％、抗氧化剂酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2％、润滑剂硬脂酸锌0.2％。
该碳纤维增强聚酯复合材料制备方法如下：
S61：按上述配方称取树脂聚对苯二甲酸丁二酯、抗氧化剂、润滑剂和上述未经表面处理的碳纤维；
S62：将树脂聚对苯二甲酸丁二酯、抗氧化剂、润滑剂置于高速搅拌机中混合处理4分钟，形成混合物料；
S63：将混合物料加入到双螺杆挤出机的主料斗中，碳纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂斗中，开启双螺杆挤出机，使得碳纤维与混合物料经熔融共混，并挤出，造粒，得到碳纤维增强聚酯复合材料；该混合物料和碳纤维在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区210～220℃，二区225～230℃，三区235～250℃，四区240～260℃，五区230～250℃，六区220～245℃，七区240～250℃，该双螺杆挤出机主机转速为350rpm。
实施例7
碳纤维增强聚酯复合材料质量百分比的配方组分如下，同时参见表1：
树脂聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，注塑级中粘树脂)69.6％、未液态聚丙烯腈表面处理剂处理的碳纤维30％、抗氧化剂酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3％、润滑剂硬脂酸锌0.1％。
该碳纤维增强聚酯复合材料制备方法如下：
S71：按上述配方称取树脂聚对苯二甲酸丁二酯、抗氧化剂、润滑剂和上述未经表面处理的碳纤维；
S72：将树脂聚对苯二甲酸丁二酯、抗氧化剂、润滑剂置于高速搅拌机中混合处理4分钟，形成混合物料；
S73：将混合物料加入到双螺杆挤出机的主料斗中，碳纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂斗中，开启双螺杆挤出机，使得碳纤维与混合物料经熔融共混，并挤出，造粒，得到碳纤维增强聚酯复合材料；该混合物料和碳纤维在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区230～240℃，二区235～250℃，三区245～270℃，四区250～280℃，五区240～270℃，六区230～265℃，七区250～270℃，该双螺杆挤出机主机转速为310rpm。
性能测试实验：
将上述实施例1至实施例7中制得的碳纤维增强聚酯复合材料进行如下性能测试：
将按上述方法完成的粒子事先在100～130℃的鼓风烘箱中干燥4小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在90℃，注塑成型温度控制在230～260℃。
拉伸性能测试按ASTM D638标准进行，试样尺寸为150mm*12mm*3.5mm，拉伸速度为50mm/min。
弯曲性能测试按ASTM D790进行，试样尺寸为80mm*12mm*3.5mm，拉伸速度为2mm/min，跨距为48mm；
悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D256进行，试样尺寸为55mm*12.6mm*3.5mm，缺口深度为试样厚度的三分之一。
实施例1至实施例7中制得的碳纤维增强聚酯复合材料各项指标性能测试的结果见下述表1。
表1
从上述表1可以看出，本发明实施例碳纤维增强聚酯复合材料具有良好的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和弯曲模量等力学性能，其强度高，韧性好。由实施例1至实施例4可看出，本发明实施例碳纤维增强聚酯复合材料随着碳纤维含量的增加，复合材料的强度也不断增加。由实施例1与实施例6、实施例4与实施例7所制备的碳纤维增强聚酯复合材料的性能比较可看出，经液态聚丙烯腈表面处理剂处理的碳纤维能明显的增强本发明实施例碳纤维增强聚酯复合材料强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳纤维增强聚酯复合材料，包括如下质量百分比的配方组分：
聚酯树脂 60～80％
润滑剂 0.1～0.3％
碳纤维 20～40％。
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚酯复合材料，其特征在于：所述碳纤维为经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维。
3.根据权利要求2所述的碳纤维增强聚酯复合材料，其特征在于：所述液态聚丙烯腈表面处理剂包括1～100％质量百分比的聚丙烯腈和0～99％质量百分比的极性溶剂。
4.根据权利要求3所述的碳纤维增强聚酯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯腈为分子量是106～10000道尔顿的液态聚丙烯腈低聚物。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚酯复合材料，其特征在于：所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或两种。
6.根据权利要求3所述的碳纤维增强聚酯复合材料，其特征在于：还包括0.1～0.3％质量百分比的抗氧化剂。
7.一种碳纤维增强聚酯复合材料制备方法，包括以下步骤：
按照权利要求1～6任一所述碳纤维增强聚酯复合材料的配方分别称取各组分；
将所述聚酯树脂、润滑剂混合形成混合物料；
将所述混合物料与碳纤维混合进行挤出，造粒，得到所述碳纤维增强聚酯复合材料；其中，所述碳纤维采用侧喂料的方式加入与所述混合物料混合。
8.根据权利要求7所述的碳纤维增强聚酯复合材料制备方法，其特征在于：所述碳纤维为经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维；所述液态聚丙烯腈表面处理剂处理碳纤维的方法为：将质量比为100∶1～3的碳纤维与液态聚丙烯腈表面处理剂混合，然后在50～300℃下预氧化0.01～100小时，得到所述经液态聚丙烯腈表面处理剂处理获得的碳纤维。
9.根据权利要求7所述的碳纤维增强聚酯复合材料制备方法，其特征在于：当所述碳纤维增强聚酯复合材料的配方含有抗氧化剂时，所述抗氧化剂与聚酯树脂、润滑剂一起混合形成混合物料。
10.根据权利要求7所述的碳纤维增强聚酯复合材料制备方法，其特征在于：所述挤出是采用双螺杆挤出机挤出，所述混合物料和碳纤维在所述双螺杆挤出机中各段的温度分别为：一区210～220℃，二区225～230℃，三区235～250℃，四区240～280℃，五区230～270℃，六区220～265℃，七区240～270℃；所述双螺杆挤出机的主机转速为300～350rpm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Denomination of invention: Carbon fibre reinforced polyester composite material and preparation method thereof Effective date of registration: 20150817 Granted publication date: 20131204 Pledgee: China Everbright Bank Shenzhen branch Pledgor: Shenzhen Keju New Material Co., Ltd. Registration number: 2015990000679 |
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Date of cancellation: 20161202 Granted publication date: 20131204 Pledgee: China Everbright Bank Shenzhen branch Pledgor: Shenzhen Keju New Material Co., Ltd. Registration number: 2015990000679 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Carbon fibre reinforced polyester composite material and preparation method thereof Effective date of registration: 20170106 Granted publication date: 20131204 Pledgee: Bank of Shizuishan Limited by Share Ltd Yinchuan branch Pledgor: Anhui science and Technology Co., Ltd.|Shenzhen branch poly new materials Co., Ltd.|Xu Dong Registration number: 2016990001133 |
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Date of cancellation: 20180904 Granted publication date: 20131204 Pledgee: Bank of Shizuishan Limited by Share Ltd Yinchuan branch Pledgor: Polymer Science (Anhui) New Material Co., Ltd.|Shenzhen Keju New Material Co., Ltd.|Xu Dong Registration number: 2016990001133 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Carbon fibre reinforced polyester composite material and preparation method thereof Effective date of registration: 20181119 Granted publication date: 20131204 Pledgee: Bank of Shizuishan Limited by Share Ltd Yinchuan branch Pledgor: Shenzhen Keju New Material Co., Ltd.|Polymer Science (Anhui) New Material Co., Ltd. Registration number: 2018440020071 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131204 Termination date: 20190517 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |