CN108948709A - 一种手机外壳用复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手机外壳用复合材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将聚碳酸脂82‑95份、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物33‑36份、改性碳纤维15‑25份、苯乙烯‑丙烯腈‑马来酸酐的三元无规共聚物3‑8份、磷酸三丁酯2‑4份、EC型溴化环氧树脂2‑4份、亚磷酸三(2·4‑二叔丁基苯基)酯0.5‑1份、硬脂酸季戊四醇酯1‑2份、双2，6‑二叔丁基酚0.5‑2份加入到高速混合机内，混合3‑5min，得到混合料；将混合料在双螺杆挤出机上挤出造粒，即得。本发明制备的复合材料综合性能好，强度高。

Description

一种手机外壳用复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种手机外壳用复合材料的制备方法。
背景技术
手机外壳主要由金属或塑料制成。金属手机外壳具有质感良好、强度高的优点，但是它存在造价高、不易加工、有信号问题、不易着色以及工艺复杂和生产效率低等问题，故其在市场上就很难占据优势。而塑料手机外壳的价格低廉、易于加工、着色容易、绝缘、对信号的影响小，且其成型方法主要是注塑和压制等，生产效率高，可大规模生产，因而在市场上的占有率相对较高。但是，现有的塑料手机外壳的强度低，有待于进一步提高。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种手机外壳用复合材料的制备方法,本发明制备的复合材料综合性能好，强度高。
本发明提出了一种手机外壳用复合材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将聚碳酸脂82-95份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物33-36份、改性碳纤维15-25份、苯乙烯‐丙烯腈‐马来酸酐的三元无规共聚物3-8份、磷酸三丁酯2-4份、EC型溴化环氧树脂2-4份、亚磷酸三(2·4-二叔丁基苯基)酯0.5-1份、硬脂酸季戊四醇酯1-2份、双2，6-二叔丁基酚0.5-2份加入到高速混合机内，混合3-5min，得到混合料；将混合料在双螺杆挤出机上挤出造粒，即得。
优选地，所述双螺杆挤出机各段设定温度分别为：第一段195-205℃，第二段225-230℃，第三段232-237℃，第四段207-210℃。
优选地，所述改性碳纤维的制备方法为：
S1、将碳纤维用丙酮回流抽提35-45h，取出，用去离子水洗涤4-6次，烘干后，浸没于浓硫酸中，控温反应，分离得到固体产物，洗涤4-6次，干燥，得到物料A；
S2、将物料A浸没于丙烯醇、对甲苯磺酸和对苯二酚组成的混合溶液中，控温反应，分离得到固体产物，洗涤，干燥，得到物料B；
S3、将物料B浸没于苯乙烯单体中，加入引发剂引发聚合反应，5-8h后分离得到固体产物，固体产物用甲苯抽提回流14-16h，洗涤4-6次，干燥，得到改性碳纤维。
优选地，S1中，所述浓硫酸的浓度为57-63wt％。
优选地，S1中，控温反应的具体操作为：控制温度为83-88℃，反应90-110min。
优选地，S2具体操作为：将物料A浸没于丙烯醇、对甲苯磺酸和对苯二酚按重量比8-11:0.18-0.3:0.01-0.03组成的混合溶液中，控制温度为75-78℃反应150-170min，分离得到固体产物，洗涤4-6次，干燥，得到物料B。
优选地，S3中，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
本发明以聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物为基体树脂，在复配改性碳纤维、苯乙烯‐丙烯腈‐马来酸酐的三元无规共聚物、磷酸三丁酯、EC型溴化环氧树脂、亚磷酸三(2·4-二叔丁基苯基)酯、硬脂酸季戊四醇酯、双2，6-二叔丁基酚，实现复合材料良好的综合性能，且强度高；而改性碳纤维的加入是提升强度的关键，其改性过程及提升本发明强度的机理如下。
本发明前期通过丙酮回流处理去除碳纤维表面胶层后，对碳纤维进行硝酸氧化处理，可以显著提高碳纤维表面的活性基团，使其-COOH基团大量增多，同时可以对碳纤维表面进行刻蚀，通过酸的刻蚀，使碳纤维表面产生很多沟壑，这增加了碳纤维与基体树脂界面结合时的表面积，增强了界面结合力，进而提高复合材料的强度；经过硝酸处理，使碳纤维表面的-COOH基团大量增多，提供了很多可供反应的活性点，然后在催化剂对甲苯磺酸作用下与丙烯醇进行酯化反应，从而引入双键，之后将接枝上双键的碳纤维与苯乙烯单体混合，在引发剂过氧化二苯甲酰的作用下发生聚合反应，从而将苯乙烯接枝在碳纤维表面，最后将反应后的碳纤维用甲苯进行长时间的抽提回流，洗去其表面未接枝上的聚苯乙烯。经过表面接枝后的碳纤维，其表面附着了一层聚苯乙烯树脂，使得碳纤维在与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物复合时，与其聚苯乙烯相产生较好的互锁作用，增强了纤维与基体树脂的作用力，从而起到增加本发明复合材料强度的作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1
一种手机外壳用复合材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将聚碳酸脂82份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物36份、改性碳纤维15份、苯乙烯‐丙烯腈‐马来酸酐的三元无规共聚物8份、磷酸三丁酯2份、EC型溴化环氧树脂4份、亚磷酸三(2·4-二叔丁基苯基)酯0.5份、硬脂酸季戊四醇酯2份、双2，6-二叔丁基酚0.5份加入到高速混合机内，混合5min，得到混合料；将混合料在双螺杆挤出机上挤出造粒，即得。
实施例2
一种手机外壳用复合材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将聚碳酸脂95份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物33份、改性碳纤维25份、苯乙烯‐丙烯腈‐马来酸酐的三元无规共聚物3份、磷酸三丁酯4份、EC型溴化环氧树脂2份、亚磷酸三(2·4-二叔丁基苯基)酯1份、硬脂酸季戊四醇酯1份、双2，6-二叔丁基酚2份加入到高速混合机内，混合3min，得到混合料；将混合料在双螺杆挤出机上挤出造粒，即得。
实施例3
一种手机外壳用复合材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将聚碳酸脂82份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物36份、改性碳纤维15份、苯乙烯‐丙烯腈‐马来酸酐的三元无规共聚物8份、磷酸三丁酯2份、EC型溴化环氧树脂4份、亚磷酸三(2·4-二叔丁基苯基)酯0.5份、硬脂酸季戊四醇酯2份、双2，6-二叔丁基酚0.5份加入到高速混合机内，混合5min，得到混合料；将混合料在双螺杆挤出机上挤出造粒，即得；所述双螺杆挤出机各段设定温度分别为：第一段195℃，第二段230℃，第三段232℃，第四段210℃；
所述改性碳纤维的制备：
S1、将碳纤维用丙酮回流抽提35h，取出，用去离子水洗涤6次，烘干后，浸没于浓度为57wt％的浓硫酸中，控制温度为88℃，反应90min，分离得到固体产物，洗涤6次，干燥，得到物料A；
S2、将物料A浸没于丙烯醇、对甲苯磺酸和对苯二酚按重量比8:0.3:0.01组成的混合溶液中，控制温度为78℃反应150min，分离得到固体产物，洗涤6次，干燥，得到物料B；
S3、将物料B浸没于苯乙烯单体中，加入引发剂过氧化二苯甲酰引发聚合反应，5h后分离得到固体产物，固体产物用甲苯抽提回流16h，洗涤4次，干燥，得到改性碳纤维。
实施例4
一种手机外壳用复合材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份将聚碳酸脂95份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物33份、改性碳纤维25份、苯乙烯‐丙烯腈‐马来酸酐的三元无规共聚物3份、磷酸三丁酯4份、EC型溴化环氧树脂2份、亚磷酸三(2·4-二叔丁基苯基)酯1份、硬脂酸季戊四醇酯1份、双2，6-二叔丁基酚2份加入到高速混合机内，混合3min，得到混合料；将混合料在双螺杆挤出机上挤出造粒，即得；所述双螺杆挤出机各段设定温度分别为：第一段205℃，第二段225℃，第三段237℃，第四段207℃；
所述改性碳纤维的制备：
S1、将碳纤维用丙酮回流抽提45h，取出，用去离子水洗涤4次，烘干后，浸没于浓度为63wt％的浓硫酸中，控制温度为83℃，反应110min，分离得到固体产物，洗涤4次，干燥，得到物料A；
S2、将物料A浸没于丙烯醇、对甲苯磺酸和对苯二酚按重量比11:0.18:0.03组成的混合溶液中，控制温度为75℃反应170min，分离得到固体产物，洗涤4次，干燥，得到物料B；
S3、将物料B浸没于苯乙烯单体中，加入引发剂过氧化二苯甲酰引发聚合反应，8h后分离得到固体产物，固体产物用甲苯抽提回流14h，洗涤6次，干燥，得到改性碳纤维。
对比例1
按实施例1的方法制备复合材料，唯一区别是用普通碳纤维替换改性碳纤维。
性能检测
分别检测实施例1-4及对比例1中制备的复合材料的拉伸强度(MPa)，以及弯曲强度(MPa)，结果如下表：
由上表可见，添加改性碳纤维相比添加未改性的碳纤维的复合材料，其拉伸强度，以及弯曲强度均有显著提升，说明碳纤维改性对提升本发明复合材料强度的效果显著。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种手机外壳用复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份将聚碳酸脂82-95份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物33-36份、改性碳纤维15-25份、苯乙烯‐丙烯腈‐马来酸酐的三元无规共聚物3-8份、磷酸三丁酯2-4份、EC型溴化环氧树脂2-4份、亚磷酸三(2·4-二叔丁基苯基)酯0.5-1份、硬脂酸季戊四醇酯1-2份、双2，6-二叔丁基酚0.5-2份加入到高速混合机内，混合3-5min，得到混合料；将混合料在双螺杆挤出机上挤出造粒，即得。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各段设定温度分别为：第一段195-205℃，第二段225-230℃，第三段232-237℃，第四段207-210℃。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述改性碳纤维的制备方法为：
S1、将碳纤维用丙酮回流抽提35-45h，取出，用去离子水洗涤4-6次，烘干后，浸没于浓硫酸中，控温反应，分离得到固体产物，洗涤4-6次，干燥，得到物料A；
S2、将物料A浸没于丙烯醇、对甲苯磺酸和对苯二酚组成的混合溶液中，控温反应，分离得到固体产物，洗涤，干燥，得到物料B；
S3、将物料B浸没于苯乙烯单体中，加入引发剂引发聚合反应，5-8h后分离得到固体产物，固体产物用甲苯抽提回流14-16h，洗涤4-6次，干燥，得到改性碳纤维。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述浓硫酸的浓度为57-63wt％。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，S1中，控温反应的具体操作为：控制温度为83-88℃，反应90-110min。
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，S2具体操作为：将物料A浸没于丙烯醇、对甲苯磺酸和对苯二酚按重量比8-11:0.18-0.3:0.01-0.03组成的混合溶液中，控制温度为75-78℃反应150-170min，分离得到固体产物，洗涤4-6次，干燥，得到物料B。
7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，S3中，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
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