CN104629303A - 一种碳纤维增强的聚碳酸酯和abs共混合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金,其组分按质量百分数配比为:双酚A型聚碳酸酯50%~60%、ABS20%~30%、碳纤维5%~15%、增韧剂3%~8%、相容剂2%~4%、耐水解剂0.5%~2%、抗氧剂0.1%~0.5%、润滑剂0.1%~1%。本发明的有益效果是,本发明对碳纤维表面氧化预处理,大大提高了碳纤维表面的极性,用以对聚碳酸酯和ABS共混合金进行改性时,具有很好的增强、增刚和提高耐热耐化学品效果。因而本发明具有比强度高、相对密度小、比模量高、热膨胀系数小、稳定性好、力学性能优异等特点,而且耐水解性能好,成本低,在汽车、化工、电气、航空航天等领域作为高性能合金材料具有非常广阔的应用前景。
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的聚碳酸酯和ABS共混合金。
背景技术
聚碳酸酯(PC)具有优良的力学性能、耐热性和尺寸稳定性。但PC的熔体粘度大,加工温度高,成型加工困难,且对缺口非常敏感,溶剂性能不好,价格昂贵等,这使它在许多领域中应用受到限制。共混合金化是PC改性的一种重要方法,它能使PC性能更为优异而得到更广泛的应用。ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)的性能介于工程塑料和通用塑料之间,具有良好的耐冲击性能和加工性能,价格也比较便宜,但其耐热性、耐候性差,机械性能不够理想。以聚碳酸酯和ABS为主要原料的共混合金是一种重要的工程塑料,具有良好的成型性和耐低温冲击性能,较高的热变形温度及光稳定性。但聚碳酸酯和ABS共混合金属于部分相容的聚合物体系,其相容性的好坏将直接影响了该合金的各项性能指标。为了改善其相容性和力学性能,则需在聚碳酸酯和ABS共混合金中加入第三组分进行继续再改性。碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性,主要用于制备先进复合材料,已广泛应用于宇航、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域。碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金可以作为一种具有前沿技术特点的新型产品,其与传统玻璃纤维增强相比,具有强度高、导电性能好等显著优点,因而具有重要的市场价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金,其组分按质量百分数配比为:双酚A型聚碳酸酯50%~60%、ABS 20%~30%、碳纤维5%~15%、增韧剂3%~8%、相容剂2%~4%、耐水解剂0.5%~2%、抗氧剂0.1%~0.5%、润滑剂0.1%~1%。
所述双酚A型聚碳酸酯的重均分子量为17000~40000g/mol。
所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,其各组分的质量百分比含量为丙烯腈10%~30%、丁二烯15%~30%、苯乙烯40%~70%。
所述的碳纤维为表面氧化预处理的碳纤维。
所述的增韧剂为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。
所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(AS-g-MAH)。
所述的耐水解剂为苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油醚、碳化二亚胺、2-噁唑啉中的一种。
所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2921、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯(PETS)。
上述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)、将双酚A型聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃~130℃温度下干燥3~4小时,ABS在80℃~90℃下干燥2~4小时,待用;
(2)、碳纤维表面氧化预处理:将碳纤维加入体积比3:1的(重量)98%浓硫酸和(重量)70%浓硝酸的混合液,在60℃~90℃下反应15~40分钟,然后用氢氧化钠溶液中和、用去离子水冲洗至中性,经过80℃~120℃下干燥30~45分钟后,即得表面氧化预处理的碳纤维,待用;
(3)、将按重量配比称取干燥的双酚A型聚碳酸酯和ABS加入高速混合机中搅拌均匀,然后加入按重量配比称取步骤(2)的产物,同时加入按重量配比称取的增韧剂、相容剂、耐水解剂、抗氧剂、润滑剂,使一起搅拌5~25分钟和达到混合均匀后,出料;
(4)、将步骤(3)的混和物加入双螺杆挤出机中,在230℃~280℃下经充分塑化共混后挤出、冷却造粒,即得本发明的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。
本发明的有益效果是,本发明对碳纤维表面氧化预处理,大大提高了碳纤维表面的极性,用以对聚碳酸酯和ABS共混合金进行改性时,具有很好的增强、增刚和提高耐热耐化学品效果。因而本发明具有比强度高、相对密度小、比模量高、热膨胀系数小、稳定性好、力学性能优异等特点,而且耐水解性能好,成本低,在汽车、化工、电气、航空航天等领域作为高性能合金材料具有非常广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案。
一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金,其组分按质量百分数配比为:双酚A型聚碳酸酯50%、ABS 24%、表面氧化预处理的碳纤维15%、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)5%、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(AS-g-MAH)3.5%、碳化二亚胺1.5%、抗氧剂1010与抗氧剂168的混合物0.2%、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)0.8%。其中,所述双酚A型聚碳酸酯的重均分子量为17000~40000g/mol;所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,其各组分的质量百分比含量为丙烯腈10%~30%、丁二烯15%~30%、苯乙烯40%~70%。
制备方法:(1)、将双酚A型聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃~130℃温度下干燥3~4小时,ABS在80℃~90℃下干燥2~4小时,待用;(2)、碳纤维表面氧化预处理:将碳纤维加入体积比3:1的(重量)98%浓硫酸和(重量)70%浓硝酸的混合液,在60℃~90℃下反应15~40分钟,然后用氢氧化钠溶液中和、用去离子水冲洗至中性,经过80℃~120℃下干燥30~45分钟后,即得表面氧化预处理的碳纤维,待用;(3)、将按重量配比称取干燥的双酚A型聚碳酸酯和ABS加入高速混合机中搅拌均匀,然后加入按重量配比称取步骤(2)的产物,同时加入按重量配比称取的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(AS-g-MAH)、碳化二亚胺、抗氧剂1010与抗氧剂168的混合物、季戊四醇硬脂酸酯(PETS),使一起搅拌5~25分钟和达到混合均匀后,出料;(4)、将步骤(3)的混和物加入双螺杆挤出机中,在230℃~280℃下经充分塑化共混后挤出、冷却造粒,即得本发明的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。
Claims (6)
1.一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金,其特征在于,其组分按质量百分数配比为:双酚A型聚碳酸酯50%~60%、ABS 20%~30%、碳纤维5%~15%、增韧剂3%~8%、相容剂2%~4%、耐水解剂0.5%~2%、抗氧剂0.1%~0.5%、润滑剂0.1%~1%。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金,其特征在于,所述的碳纤维为表面氧化预处理的碳纤维。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金,其特征在于,所述的增韧剂为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金,其特征在于,所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(AS-g-MAH)。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金,其特征在于,所述的耐水解剂为苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油醚、碳化二亚胺、2-噁唑啉中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、将双酚A型聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃~130℃温度下干燥3~4小时,ABS在80℃~90℃下干燥2~4小时,待用;
(2)、碳纤维表面氧化预处理:将碳纤维加入体积比3:1的(重量)98%浓硫酸和(重量)70%浓硝酸的混合液,在60℃~90℃下反应15~40分钟,然后用氢氧化钠溶液中和、用去离子水冲洗至中性,经过80℃~120℃下干燥30~45分钟后,即得表面氧化预处理的碳纤维,待用;
(3)、将按重量配比称取干燥的双酚A型聚碳酸酯和ABS加入高速混合机中搅拌均匀,然后加入按重量配比称取步骤(2)的产物,同时加入按重量配比称取的增韧剂、相容剂、耐水解剂、抗氧剂、润滑剂,使一起搅拌5~25分钟和达到混合均匀后,出料;
(4)、将步骤(3)的混和物加入双螺杆挤出机中,在230℃~280℃下经充分塑化共混后挤出、冷却造粒,即得本发明的一种碳纤维增强的聚碳酸酯和ABS共混合金。
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