CN116063824A - 一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法，首先取碳纤维10‑20份、复配酸性溶液2‑5份、碳纤维10‑20份、偶联剂1‑5份放入混合箱内浸泡，然后将上述步骤所浸泡的原料与热塑性树脂30‑40份、聚四氟乙烯5‑10份、润滑剂1‑5份、抗氧剂1‑3份通过搅拌机进行混合。通过采用本发明生产的碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体具备强度高、韧性好、高抗冲击性、耐磨能力强、与碳纤维的结合性更加稳定，增加了碳纤维热塑性复合材料与改性聚酯之间的稳定性，质层不易脱落，拉伸强度及弯曲强度高增加了使用的安全性，热塑性树脂混合可以使得碳纤维在复合材料中的分布更均匀，可以大大提高复合材料的力学性能。

Description

一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法。
背景技术
随着碳纤维增强热固性复合材料应用的日益成熟，碳纤维增强热塑性复合材料也逐步从航空航天领域走向工业机械、高端医疗、轨道交通、电子电器等多种民用领域。与传统的热固性碳纤维复材相比，热塑性复合材料具有高韧性、高抗冲击和损伤容限、无限预浸料存储期、成型周期短、可回收利用、易修复等显著特征，具备环保、高效及高性能优势，随着热塑性复合材料在民用领域的应用不断扩大，市场对其功能的需求也越来越高，但是现有的碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体的强度较低，在受到应力的情况下，应力集中于不均匀会出现损坏撕裂的情况，从而降低了碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体的使用效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法，具备使用强度高的优点，解决了现有的碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体强度较低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体，其组份按重量份数包括：
复配酸性溶液2-5份
碳纤维10-20份
热塑性树脂30-40份
聚四氟乙烯5-10份
润滑剂1-5份
偶联剂1-5份
抗氧剂1-3份
增韧剂5-15份
超支化聚合物10-20份；
其制备方法包括以下步骤：
步骤一、浸泡：
取碳纤维10-20份、复配酸性溶液2-5份、碳纤维10-20份、偶联剂1-5份放入混合箱内浸泡；
步骤二、混合：
所浸泡的原料与热塑性树脂30-40份、聚四氟乙烯5-10份、润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份通过搅拌机进行混合；
步骤三、熔融：
将步骤一中和步骤二中的混合物与润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份、增韧剂5-15份、超支化聚合物10-20份，经熔融机进行熔融；
步骤四、挤出：
将步骤三中的物料输料于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机自喂料口至挤出机模头的七区温度设定分别为225-230°C、235-240°C、245-260°C、260-280°C、240-260°C、230-255°C、250-260°C，挤出得到碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体颗粒；
步骤五、冷却：
将步骤四挤出的物料在10-20°C下使用鼓风机干燥。
优选的，所述步骤一中混合箱内的温度保持在50-70°C，浸泡处理50min-110min。
优选的，所述步骤二中搅拌箱内搅拌机的速度为200-800rpm，搅拌处理60min-80min。
优选的，所述步骤三中熔融的温度保持在180-350°C，熔融10min-20min。
优选的，所述步骤四中螺杆转速为40rpm-200rpm，挤出温度为170°C-190°C。
优选的，所述步骤五中鼓风机转速为1000rpm-1500rpm，散热6-8h。
优选的，所述步骤三中润滑剂、抗氧剂、热塑性弹性体类增韧剂的比例为1：1：2，所述增韧剂为热塑性弹性体类增韧剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
通过采用本发明生产的碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体具备强度高、韧性好、高抗冲击性、耐磨能力强、与碳纤维的结合性更加稳定，增加了碳纤维热塑性复合材料与改性聚酯之间的稳定性，质层不易脱落，拉伸强度及弯曲强度高增加了使用的安全性，热塑性树脂混合可以使得碳纤维在复合材料中的分布更均匀，可以大大提高复合材料的力学性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：
一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体，其组份按重量份数包括：
复配酸性溶液2-5份
碳纤维10-20份
热塑性树脂30-40份
聚四氟乙烯5-10份
润滑剂1-5份
偶联剂1-5份
抗氧剂1-3份
增韧剂5-15份
超支化聚合物10-20份；
其制备方法包括以下步骤：
步骤一、浸泡：
取碳纤维10-20份、复配酸性溶液2-5份、碳纤维10-20份、偶联剂1-5份放入混合箱内浸泡；
步骤二、混合：
所浸泡的原料与热塑性树脂30-40份、聚四氟乙烯5-10份、润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份通过搅拌机进行混合；
步骤三、熔融：
将步骤一中和步骤二中的混合物与润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份、增韧剂5-15份、超支化聚合物10-20份，经熔融机进行熔融；
步骤四、挤出：
将步骤三中的物料输料于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机自喂料口至挤出机模头的七区温度设定分别为225-230°C、235-240°C、245-260°C、260-280°C、240-260°C、230-255°C、250-260°C，挤出得到碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体颗粒；
步骤五、冷却：
将步骤四挤出的物料在10-20°C下使用鼓风机干燥。
实施例一：
首先取碳纤维10-20份、复配酸性溶液2-5份、碳纤维10-20份、偶联剂1-5份放入混合箱内浸泡，然后将上述步骤所浸泡的原料与热塑性树脂30-40份、聚四氟乙烯5-10份、润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份通过搅拌机进行混合，然后上述步骤中获得的混合物与润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份、增韧剂5-15份、超支化聚合物10-20份，经熔融机进行熔融，然后将熔融后的物料输料于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机自喂料口至挤出机模头的七区温度设定分别为225-230°C、235-240°C、245-260°C、260-280°C、240-260°C、230-255°C、250-260°C，挤出得到碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体颗粒，最后将挤出得到的物料在10-20°C下使用鼓风机干燥。
实施例二：
在实施例一中，再加上下述工序：
步骤一中混合箱内的温度保持在50-70°C，浸泡处理50min-110min。
首先取碳纤维10-20份、复配酸性溶液2-5份、碳纤维10-20份、偶联剂1-5份放入混合箱内浸泡，然后将上述步骤所浸泡的原料与热塑性树脂30-40份、聚四氟乙烯5-10份、润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份通过搅拌机进行混合，然后上述步骤中获得的混合物与润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份、增韧剂5-15份、超支化聚合物10-20份，经熔融机进行熔融，然后将熔融后的物料输料于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机自喂料口至挤出机模头的七区温度设定分别为225-230°C、235-240°C、245-260°C、260-280°C、240-260°C、230-255°C、250-260°C，挤出得到碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体颗粒，最后将挤出得到的物料在10-20°C下使用鼓风机干燥。
实施例三：
在实施例二中，再加上下述工序：
步骤二中搅拌箱内搅拌机的速度为200-800rpm，搅拌处理60min-80min。
首先取碳纤维10-20份、复配酸性溶液2-5份、碳纤维10-20份、偶联剂1-5份放入混合箱内浸泡，然后将上述步骤所浸泡的原料与热塑性树脂30-40份、聚四氟乙烯5-10份、润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份通过搅拌机进行混合，然后上述步骤中获得的混合物与润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份、增韧剂5-15份、超支化聚合物10-20份，经熔融机进行熔融，然后将熔融后的物料输料于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机自喂料口至挤出机模头的七区温度设定分别为225-230°C、235-240°C、245-260°C、260-280°C、240-260°C、230-255°C、250-260°C，挤出得到碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体颗粒，最后将挤出得到的物料在10-20°C下使用鼓风机干燥。
实施例四：
在实施例三中，再加上下述工序：
步骤三中熔融的温度保持在180-350°C，熔融10min-20min。
首先取碳纤维10-20份、复配酸性溶液2-5份、碳纤维10-20份、偶联剂1-5份放入混合箱内浸泡，然后将上述步骤所浸泡的原料与热塑性树脂30-40份、聚四氟乙烯5-10份、润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份通过搅拌机进行混合，然后上述步骤中获得的混合物与润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份、增韧剂5-15份、超支化聚合物10-20份，经熔融机进行熔融，然后将熔融后的物料输料于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机自喂料口至挤出机模头的七区温度设定分别为225-230°C、235-240°C、245-260°C、260-280°C、240-260°C、230-255°C、250-260°C，挤出得到碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体颗粒，最后将挤出得到的物料在10-20°C下使用鼓风机干燥。
实施例五：
在实施例四中，再加上下述工序：
步骤四中螺杆转速为40rpm-200rpm，挤出温度为170°C-190°C。
首先取碳纤维10-20份、复配酸性溶液2-5份、碳纤维10-20份、偶联剂1-5份放入混合箱内浸泡，然后将上述步骤所浸泡的原料与热塑性树脂30-40份、聚四氟乙烯5-10份、润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份通过搅拌机进行混合，然后上述步骤中获得的混合物与润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份、增韧剂5-15份、超支化聚合物10-20份，经熔融机进行熔融，然后将熔融后的物料输料于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机自喂料口至挤出机模头的七区温度设定分别为225-230°C、235-240°C、245-260°C、260-280°C、240-260°C、230-255°C、250-260°C，挤出得到碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体颗粒，最后将挤出得到的物料在10-20°C下使用鼓风机干燥。
实施例六：
在实施例五中，再加上下述工序：
步骤五中鼓风机转速为1000rpm-1500rpm，散热6-8h。
首先取碳纤维10-20份、复配酸性溶液2-5份、碳纤维10-20份、偶联剂1-5份放入混合箱内浸泡，然后将上述步骤所浸泡的原料与热塑性树脂30-40份、聚四氟乙烯5-10份、润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份通过搅拌机进行混合，然后上述步骤中获得的混合物与润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份、增韧剂5-15份、超支化聚合物10-20份，经熔融机进行熔融，然后将熔融后的物料输料于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机自喂料口至挤出机模头的七区温度设定分别为225-230°C、235-240°C、245-260°C、260-280°C、240-260°C、230-255°C、250-260°C，挤出得到碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体颗粒，最后将挤出得到的物料在10-20°C下使用鼓风机干燥。
实施例七：
在实施例六中，再加上下述工序：
步骤三中润滑剂、抗氧剂、热塑性弹性体类增韧剂的比例为1：1：2，增韧剂为热塑性弹性体类增韧剂。
首先取碳纤维10-20份、复配酸性溶液2-5份、碳纤维10-20份、偶联剂1-5份放入混合箱内浸泡，然后将上述步骤所浸泡的原料与热塑性树脂30-40份、聚四氟乙烯5-10份、润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份通过搅拌机进行混合，然后上述步骤中获得的混合物与润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份、增韧剂5-15份、超支化聚合物10-20份，经熔融机进行熔融，然后将熔融后的物料输料于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机自喂料口至挤出机模头的七区温度设定分别为225-230°C、235-240°C、245-260°C、260-280°C、240-260°C、230-255°C、250-260°C，挤出得到碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体颗粒，最后将挤出得到的物料在10-20°C下使用鼓风机干燥。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体，其特征在于：其组份按重量份数包括：
复配酸性溶液2-5份
碳纤维10-20份
热塑性树脂30-40份
聚四氟乙烯5-10份
润滑剂1-5份
偶联剂1-5份
抗氧剂1-3份
增韧剂5-15份
超支化聚合物10-20份；
其制备方法包括以下步骤：
步骤一、浸泡：
取碳纤维10-20份、复配酸性溶液2-5份、碳纤维10-20份、偶联剂1-5份放入混合箱内浸泡；
步骤二、混合：
所浸泡的原料与热塑性树脂30-40份、聚四氟乙烯5-10份、润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份通过搅拌机进行混合；
步骤三、熔融：
将步骤一中和步骤二中的混合物与润滑剂1-5份、抗氧剂1-3份、增韧剂5-15份、超支化聚合物10-20份，经熔融机进行熔融；
步骤四、挤出：
将步骤三中的物料输料于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机自喂料口至挤出机模头的七区温度设定分别为225-230°C、235-240°C、245-260°C、260-280°C、240-260°C、230-255°C、250-260°C，挤出得到碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体颗粒；
步骤五、冷却：
将步骤四挤出的物料在10-20°C下使用鼓风机干燥。
2.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法，其特征在于：所述步骤一中混合箱内的温度保持在50-70°C，浸泡处理50min-110min。
3.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法，其特征在于：所述步骤二中搅拌箱内搅拌机的速度为200-800rpm，搅拌处理60min-80min。
4.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法，其特征在于：所述步骤三中熔融的温度保持在180-350°C，熔融10min-20min。
5.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法，其特征在于：所述步骤四中螺杆转速为40rpm-200rpm，挤出温度为170°C-190°C。
6.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法，其特征在于：所述步骤五中鼓风机转速为1000rpm-1500rpm，散热6-8h。
7.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维改性聚酯类热塑性弹性体及其制备方法，其特征在于：所述步骤三中润滑剂、抗氧剂、热塑性弹性体类增韧剂的比例为1：1：2，所述增韧剂为热塑性弹性体类增韧剂。
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