CN106928685A - 一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管‑聚碳酸酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管‑聚碳酸酯复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106928685A
CN106928685A CN201710328370.1A CN201710328370A CN106928685A CN 106928685 A CN106928685 A CN 106928685A CN 201710328370 A CN201710328370 A CN 201710328370A CN 106928685 A CN106928685 A CN 106928685A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon nano
tubes
walled carbon
water
fibre reinforced
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710328370.1A
Other languages
English (en)
Inventor
陈阳振
李久军
李春来
王洪山
黄利侠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuyang Sanhuan Cement Product Co Ltd
Original Assignee
Fuyang Sanhuan Cement Product Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuyang Sanhuan Cement Product Co Ltd filed Critical Fuyang Sanhuan Cement Product Co Ltd
Priority to CN201710328370.1A priority Critical patent/CN106928685A/zh
Publication of CN106928685A publication Critical patent/CN106928685A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L69/00—Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/014—Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管‑聚碳酸酯复合材料，及其制备工艺，其特征在于，向聚乙烯吡咯烷酮中加去离子水，搅拌至完全溶解，得表面活性剂溶液；加多壁碳纳米管，继续搅拌后，置于超声细胞破碎仪中超声，离心，得到碳纳米管分散液；向KH550中加入离子水，搅拌水解，加羟基化碳纳米管，超声分散均匀，加乙醇水溶液，恒温水浴搅拌反应，过滤、水洗，真空干燥得改性碳纳米管；向碳纤维中倒入浓硝酸溶液，恒温水浴氧化处理，水洗至中性，放入烘箱中烘干，得到表面氧化碳纤维；将聚碳酸酯在真空烘箱中烘干，与前面所得物料进行预混合，混合均匀后在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到复合材料。

Description

一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管-聚碳酸酯复合材 料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管-聚碳酸酯复合材料，及其制备工艺。
背景技术
聚碳酸酯是一种综合性能极佳的工程塑料，但在紫外线的作用下也会逐渐发生降解，出现黄化现象，同时透光率、光泽度以及强度和韧性都将大幅度降低。以多壁碳纳米管作为填料，聚碳酸酯作为聚合物基体，制备了具有不同填料含量的纳米复合材料，主要研究多壁碳纳米管对复合材料微观结构、力学性能、热稳定性等性能的影响。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管-聚碳酸酯复合材料及其制备工艺，依照该工艺制备的复合材料具有良好的力学性能、高抗渗透性。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管-聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 超声分散工艺：向4-6重量份聚乙烯吡咯烷酮中1:5-10加去离子水，用磁力搅拌器搅拌至完全溶解，得表面活性剂溶液；加入1-2重量份多壁碳纳米管，继续用磁力搅拌器搅拌10-20min后，置于超声细胞破碎仪中超声30-40min，离心20-30min，得到多壁碳纳米管分散液；
b. 向1-2重量份 KH550中1:6-10加入去离子水，搅拌水解30-40min，加入2-3重量份羟基化碳纳米管，超声1-2h分散均匀，1:3-5加入乙醇水溶液，恒温70-80℃水浴搅拌反应5-6h，过滤、水洗3-5次，在80-90℃真空烘箱中干燥2-4h，得改性碳纳米管；
c. 向1-3重量份碳纤维中1:2-4倒入浓硝酸溶液，在60-70℃恒温水浴下氧化处理2-3h，水洗至中性，放入80-90℃烘箱中烘干，得到表面氧化碳纤维；
d. 将50-60重量份聚碳酸酯在110-120℃真空烘箱中烘干4-6h，与a、b、c中所得物料进行预混合，混合均匀后在双螺杆挤出机中于240-250℃熔融挤出造粒，得到复合材料。
其中，步骤a中所述离心速度为2000-3000rpm。步骤b中所述乙醇水溶液中乙醇和去离子水的体积比为3:1-2。步骤c中所述浓硝酸溶液浓度是 65%~68%。步骤d中所述双螺杆挤出机的螺杆转速为40-50rpm。
本发明的反应机理如下：
多壁碳纳米管(MWCNT)具有高长径比，将其添加到聚碳酸酯(PC)中具有纤维增韧和纳米填充的特性，所得复合材料具有高强度、高体积稳定性及高抗渗透性；以非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为改性剂，结合超声分散工艺对MWCNT的分散效果好，显著改善了复合材料的力学性能。
用硅烷偶联剂KH550对羟基化多壁碳纳米管进行化学改性，以其为填料，以PC为聚合物基体，通过熔融混合法制备了复合材料，化学改性提高了在PC中的分散性和界面粘结强度。用液相氧化法对碳纤维进行氧化处理，增强其浸润效果，提高了碳纤维的表面粗糙度，增加了碳纤维表面的活性官能团，有利于和PC更好的复合，提高了材料的力学性能。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例
一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管-聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 超声分散工艺：向4kg聚乙烯吡咯烷酮中1:5加去离子水，用磁力搅拌器搅拌至完全溶解，得表面活性剂溶液；加入1kg多壁碳纳米管，继续用磁力搅拌器搅拌15min后，置于超声细胞破碎仪中超声35min，离心25min，得到多壁碳纳米管分散液；
b. 向1kg KH550中1:6加入去离子水，搅拌水解35min，加入2kg羟基化碳纳米管，超声1h分散均匀，1:3加入乙醇水溶液，恒温70-80℃水浴搅拌反应5h，过滤、水洗3次，在80-90℃真空烘箱中干燥4h，得改性碳纳米管；
c. 向1kg碳纤维中1:2倒入浓硝酸溶液，在60-70℃恒温水浴下氧化处理3h，水洗至中性，放入80-90℃烘箱中烘干，得到表面氧化碳纤维；
d. 将60kg聚碳酸酯在110-120℃真空烘箱中烘干6h，与a、b、c中所得物料进行预混合，混合均匀后在双螺杆挤出机中于240-250℃熔融挤出造粒，得到复合材料。
其中，步骤a中所述离心速度为2500rpm。步骤b中所述乙醇水溶液中乙醇和去离子水的体积比为3:2。步骤c中所述浓硝酸溶液浓度是65%%。步骤d中所述双螺杆挤出机的螺杆转速为45rpm。

Claims (6)

1.一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管-聚碳酸酯复合材料，其特征在于：
向聚乙烯吡咯烷酮中加去离子水，搅拌至完全溶解，得表面活性剂溶液；加多壁碳纳米管，继续搅拌后，置于超声细胞破碎仪中超声，离心，得到碳纳米管分散液；向KH550中加入离子水，搅拌水解，加羟基化碳纳米管，超声分散均匀，加乙醇水溶液，恒温水浴搅拌反应，过滤、水洗，真空干燥得改性碳纳米管；向碳纤维中倒入浓硝酸溶液，恒温水浴氧化处理，水洗至中性，放入烘箱中烘干，得到表面氧化碳纤维；将聚碳酸酯在真空烘箱中烘干，与前面所得物料进行预混合，混合均匀后在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管-聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 超声分散工艺：向4-6重量份聚乙烯吡咯烷酮中1:5-10加去离子水，用磁力搅拌器搅拌至完全溶解，得表面活性剂溶液；加入1-2重量份多壁碳纳米管，继续用磁力搅拌器搅拌10-20min后，置于超声细胞破碎仪中超声30-40min，离心20-30min，得到多壁碳纳米管分散液；
b. 向1-2重量份 KH550中1:6-10加入去离子水，搅拌水解30-40min，加入2-3重量份羟基化碳纳米管，超声1-2h分散均匀，1:3-5加入乙醇水溶液，恒温70-80℃水浴搅拌反应5-6h，过滤、水洗3-5次，在80-90℃真空烘箱中干燥2-4h，得改性碳纳米管；
c. 向1-3重量份碳纤维中1:2-4倒入浓硝酸溶液，在60-70℃恒温水浴下氧化处理2-3h，水洗至中性，放入80-90℃烘箱中烘干，得到表面氧化碳纤维；
d. 将50-60重量份聚碳酸酯在110-120℃真空烘箱中烘干4-6h，与a、b、c中所得物料进行预混合，混合均匀后在双螺杆挤出机中于240-250℃熔融挤出造粒，得到复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管-聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤a中所述离心速度为2000-3000rpm。
4.根据权利要求2所述的一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管-聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤b中所述乙醇水溶液中乙醇和去离子水的体积比为3:1-2。
5.根据权利要求2所述的一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管-聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤c中所述浓硝酸溶液浓度是 65%~68%。
6.根据权利要求2所述的一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管-聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤d中所述双螺杆挤出机的螺杆转速为40-50rpm。
CN201710328370.1A 2017-05-11 2017-05-11 一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管‑聚碳酸酯复合材料及其制备方法 Pending CN106928685A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710328370.1A CN106928685A (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管‑聚碳酸酯复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710328370.1A CN106928685A (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管‑聚碳酸酯复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106928685A true CN106928685A (zh) 2017-07-07

Family

ID=59429958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710328370.1A Pending CN106928685A (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管‑聚碳酸酯复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106928685A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110145071A (zh) * 2019-02-18 2019-08-20 卡本科技股份有限公司 碳纤维网格和砂浆界面握裹力的增强方法、复合材料

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104231587A (zh) * 2014-08-27 2014-12-24 上海日之升新技术发展有限公司 一种用于电磁屏蔽外壳热塑性复合材料及其制备方法
CN104513427A (zh) * 2013-10-07 2015-04-15 江苏锋华车辆科技有限公司 一种新型耐冲击汽车保险杠复合材料及其制备方法
CN105255127A (zh) * 2014-07-15 2016-01-20 中国石油化工股份有限公司 一种聚乳酸/聚乙烯导电复合材料及制备方法
CN105331062A (zh) * 2014-07-15 2016-02-17 中国石油化工股份有限公司 一种碳纳米管/聚乳酸导电复合材料及制备方法
CN106433070A (zh) * 2016-09-28 2017-02-22 银禧工程塑料（东莞）有限公司 一种具有电磁屏蔽特性的无卤阻燃pc材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104513427A (zh) * 2013-10-07 2015-04-15 江苏锋华车辆科技有限公司 一种新型耐冲击汽车保险杠复合材料及其制备方法
CN105255127A (zh) * 2014-07-15 2016-01-20 中国石油化工股份有限公司 一种聚乳酸/聚乙烯导电复合材料及制备方法
CN105331062A (zh) * 2014-07-15 2016-02-17 中国石油化工股份有限公司 一种碳纳米管/聚乳酸导电复合材料及制备方法
CN104231587A (zh) * 2014-08-27 2014-12-24 上海日之升新技术发展有限公司 一种用于电磁屏蔽外壳热塑性复合材料及其制备方法
CN106433070A (zh) * 2016-09-28 2017-02-22 银禧工程塑料（东莞）有限公司 一种具有电磁屏蔽特性的无卤阻燃pc材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄丽: "《聚合物复合材料》", 31 January 2012, 中国轻工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110145071A (zh) * 2019-02-18 2019-08-20 卡本科技股份有限公司 碳纤维网格和砂浆界面握裹力的增强方法、复合材料

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105295106B (zh) 一种纤维素基3d打印线材的制备方法
CN105331062B (zh) 一种碳纳米管/聚乳酸导电复合材料及制备方法
CN107596928A (zh) 一种同质纤维增强型pvdf中空纤维膜及其制备方法
CN112143184B (zh) 一种生物降解色母及其制备方法
CN104788706A (zh) 一种海藻酸钠-纳米二氧化硅复合膜的制备方法
CN110358113A (zh) 一种芳纶纳米纤维水性分散体的制备方法
CN106928685A (zh) 一种氧化改性碳纤维增强的多壁碳纳米管‑聚碳酸酯复合材料及其制备方法
CN108059727A (zh) 一种黑色涂层的隔热塑料地膜及制备方法
CN104888626B (zh) 一种可降解聚乳酸微孔膜的制备方法
CN107189356A (zh) 一种改性沥青增韧的碳纤维‑环氧树脂复合材料及其制备方法
CN107011575B (zh) 一种光敏多孔聚合物膜及其制备方法
CN102936352A (zh) 一种增强的阻隔薄膜及其制备方法
CN110317441A (zh) 一种高强度高阻隔性聚乳酸基纳米复合薄膜的制备方法
CN105255127B (zh) 一种聚乳酸/聚乙烯导电复合材料及制备方法
CN109735070B (zh) 一种聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料的制备方法
CN106519527B (zh) 一种增透有机玻璃及其制备方法
CN108148368A (zh) 一种全生物降解聚乳酸基树脂材料
CN107163577A (zh) 一种医疗用抗紫外线耐黄化的高韧性3d打印材料
CN108912575A (zh) 一种抗紫外辐射有机玻璃的制备方法
CN108912580A (zh) 铜纳米棒增强沥青种植屋面阻根材料的制备方法
CN107722638A (zh) 耐撕裂型硅橡胶复合材料及其制备方法
CN114703561A (zh) 高强高韧仿生纤维的制备方法
Zhang et al. Formulation optimization and performance enhancement of polyvinyl chloride-silica micropowder composites with a promising flooring application
CN110437524A (zh) 一种抗老化塑料编织袋扁丝的制备方法
CN112521723B (zh) 一种纳米碳导电高韧性黑色母及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170707

RJ01 Rejection of invention patent application after publication