CN104419135A - 碳纤维增强pbt和pet合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维增强PBT和PET合金,其组分按质量百分数配比为:PBT20%~50%、PET20%~50%、碳纤维10%~20%、增韧剂4%~10%、扩链剂0.1%~1%、成核剂0.1%~2%、抗水解剂0.5%~2%、抗氧剂0.1%~1%、其它助剂0~1%。本发明的有益效果是,与现有技术相比,本发明制得的碳纤维增强PBT和PET合金,具有高强度、高韧性、高耐热性能和良好耐环境应力性能等显著优点,可广泛应用于化工、机械、医疗、军事、航空、汽车工业等行业。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,具体地说是一种碳纤维增强PBT和PET合金。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是20世纪70年代获得迅速发展的一种新型工程塑料,其一般力学性能均优于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),并具有良好的韧性,可模塑成型,但其流动性,耐热性均不如PET,且价格较高。由于PBT和PET化学结构相似,将两者共混可以取长补短,获得综合性能较为理想的PBT和PET合金。但PBT和PET合金存在热变形温度低、收缩率大、对缺口敏感等缺点,极大的限制了其应用。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。碳纤维增强PBT和PET合金具有非常高的比强度,目前国内外对其研究甚少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有优异力学性能的碳纤维增强PBT和PET合金。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:碳纤维增强PBT和PET合金,其组分按质量百分数配比为:PBT 20%~50%、PET 20%~50%、碳纤维10%~20%、增韧剂4%~10%、扩链剂0.1%~1%、成核剂0.1%~2%、抗水解剂0.5%~2%、抗氧剂0.1%~1%、其它助剂0~1%。
所述的PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯。
所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维,其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液,再将经浸润处理的碳纤维于50℃~300℃烘箱内预氧化0.1~100小时、并烘干,获得表面改性的碳纤维;其中,所述的聚丙烯腈溶液为聚丙烯腈低聚物与溶剂配制而成的溶液,所述溶剂为水、乙醇、丙酮中的一种。
所述的增韧剂为马来酸酐接枝高分子弹性体,优选NBR-g-MAH、SBR-g-MAH、TPU-g-MAH、SEBS-g-MAH、EPDM-g-MAH中的一种。
所述的扩链剂为均苯四甲酸酐(PMDA)、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、亚磷酸三苯酯(TPPi)中的一种。
所述的成核剂为石滑粉、三氧化二铝、苯甲酸钠、乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物中的一种。
所述的抗水解剂为碳化二亚胺。
所述的抗氧剂为抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物。
上述的碳纤维增强PBT和PET合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)碳纤维预处理:首先配制聚丙烯腈溶液,然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液,再将经浸润处理的碳纤维于50℃~300℃烘箱内预氧化0.1~100小时、并烘干,获得表面改性预处理的碳纤维,待用;
(2)按重量配比称取PBT和PET,加入高速混合机中充分混合3~5分钟,然后再加入按重量配比称取的增韧剂、扩链剂、成核剂、抗水解剂、抗氧剂和其它助剂,继续混合5~15分钟,使混合均匀后出料;
(3)将步骤(2)的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口,将步骤(1)获得表面改性预处理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,调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量,通过双螺杆挤出机熔融混炼挤出、冷却造粒,即得本发明的碳纤维增强PBT和PET合金。
本发明的有益效果是,与现有技术相比,本发明制得的碳纤维增强PBT和PET合金,具有高强度、高韧性、高耐热性能和良好耐环境应力性能等显著优点,可广泛应用于化工、机械、医疗、军事、航空、汽车工业等行业。
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:
一种碳纤维增强PBT和PET合金,其组分按质量百分数配比为:PBT 40%、PET 33%、碳纤维15%、NBR-g-MAH 8%、均苯四甲酸酐(PMDA)0.4%、石滑粉1%、碳化二亚胺1%、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物0.6%、其它助剂1%。其中,所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维,其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液,再将经浸润处理的碳纤维于50℃~300℃烘箱内预氧化0.1~100小时、并烘干,获得表面改性的碳纤维;其中,所述的聚丙烯腈溶液为聚丙烯腈低聚物与丙酮配制而成的溶液。
制备方法:(1)碳纤维预处理:首先配制聚丙烯腈溶液,然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液,再将经浸润处理的碳纤维于50℃~300℃烘箱内预氧化0.1~100小时、并烘干,获得表面改性预处理的碳纤维,待用;(2)按重量配比称取PBT和PET,加入高速混合机中充分混合3~5分钟,然后再加入按重量配比称取的NBR-g-MAH、均苯四甲酸酐(PMDA)、石滑粉、碳化二亚胺、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物和其它助剂,继续混合5~15分钟,使混合均匀后出料;(3)将步骤(2)的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口,将步骤(1)获得表面改性预处理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,调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量,通过双螺杆挤出机熔融混炼挤出、冷却造粒,即得本发明的碳纤维增强PBT和PET合金。
实施例2:
一种碳纤维增强PBT和PET合金,其组分按质量百分数配比为:PBT 40%、PET 35%、碳纤维10%、SEBS-g-MAH 10%、亚磷酸三苯酯(TPPi)0.5%、乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物1.5%、碳化二亚胺1.5%、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物1%、其它助剂0.5%。其中,所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维,其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液,再将经浸润处理的碳纤维于50℃~300℃烘箱内预氧化0.1~100小时、并烘干,获得表面改性的碳纤维;其中,所述的聚丙烯腈溶液为聚丙烯腈低聚物与乙醇配制而成的溶液。
制备方法:(1)碳纤维预处理:首先配制聚丙烯腈溶液,然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液,再将经浸润处理的碳纤维于50℃~300℃烘箱内预氧化0.1~100小时、并烘干,获得表面改性预处理的碳纤维,待用;(2)按重量配比称取PBT和PET,加入高速混合机中充分混合3~5分钟,然后再加入按重量配比称取的SEBS-g-MAH、亚磷酸三苯酯(TPPi)、乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物、碳化二亚胺、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物和其它助剂,继续混合5~15分钟,使混合均匀后出料;(3)将步骤(2)的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口,将步骤(1)获得表面改性预处理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,调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量,通过双螺杆挤出机熔融混炼挤出、冷却造粒,即得本发明的碳纤维增强PBT和PET合金。
Claims (8)
1.一种碳纤维增强PBT和PET合金,其特征在于,其组分按质量百分数配比为:PBT 20%~50%、PET 20%~50%、碳纤维10%~20%、增韧剂4%~10%、扩链剂0.1%~1%、成核剂0.1%~2%、抗水解剂0.5%~2%、抗氧剂0.1%~1%、其它助剂0~1%。
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强PBT和PET合金,其特征在于,所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维,其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液,再将经浸润处理的碳纤维于50℃~300℃烘箱内预氧化0.1~100小时、并烘干,获得表面改性的碳纤维;其中,所述的聚丙烯腈溶液为聚丙烯腈低聚物与溶剂配制而成的溶液,所述溶剂为水、乙醇、丙酮中的一种。
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强PBT和PET合金,其特征在于,所述的增韧剂为马来酸酐接枝高分子弹性体,优选NBR-g-MAH、SBR-g-MAH、TPU-g-MAH、SEBS-g-MAH、EPDM-g-MAH中的一种。
4.根据权利要求1所述的碳纤维增强PBT和PET合金,其特征在于,所述的扩链剂为均苯四甲酸酐(PMDA)、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、亚磷酸三苯酯(TPPi)中的一种。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强PBT和PET合金,其特征在于,所述的成核剂为石滑粉、三氧化二铝、苯甲酸钠、乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物中的一种。
6.根据权利要求1所述的碳纤维增强PBT和PET合金,其特征在于,所述的抗水解剂为碳化二亚胺。
7.根据权利要求1所述的碳纤维增强PBT和PET合金,其特征在于,所述的抗氧剂为抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物。
8.根据权利要求1所述的碳纤维增强PBT和PET合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)碳纤维预处理:首先配制聚丙烯腈溶液,然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液,再将经浸润处理的碳纤维于50℃~300℃烘箱内预氧化0.1~100小时、并烘干,获得表面改性预处理的碳纤维,待用;
(2)按重量配比称取PBT和PET,加入高速混合机中充分混合3~5分钟,然后再加入按重量配比称取的增韧剂、扩链剂、成核剂、抗水解剂、抗氧剂和其它助剂,继续混合5~15分钟,使混合均匀后出料;
(3)将步骤(2)的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口,将步骤(1)获得表面改性预处理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,调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量,通过双螺杆挤出机熔融混炼挤出、冷却造粒,即得本发明的碳纤维增强PBT和PET合金。
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