CN104419181A - 高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料 - Google Patents

高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯50%～90%、表面改性碳纤维5%～10%、有机蒙脱土5%～20%、相容剂2%～4%、光稳定剂0.5%～2%、复合抗氧剂0.1%～1%、润滑剂0.1%～1%。本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明采用碳纤维表面改性处理后用于改性聚碳酸酯，并添加其它适量助剂，使制得的成品具有高强度、高刚性、高导电导热性能等优点，而且其稳定性好，耐老化、耐化学药品性强，加工性能好，在汽车、电子、航天航空、军事、化工等行业应用具有巨大潜力。

Description

高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料。
背景技术
聚碳酸酯（PC）是一种综合性能优越的工程塑料，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料，具有优异的冲击韧性、尺寸稳定性、电气绝缘性、耐蠕变性、耐候性、透明性和无毒性等优点，目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，但它也存在一些缺陷，如加工性能较差，易应力开裂，缺口冲击和低温韧性差等，从而大大地限制其应用，因此，对聚碳酸酯改性是非常必要的。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，属典型的高新技术产品，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。碳纤维可以作为增强树脂复合材料和改进其力学性能的增强剂，但碳纤维增强树脂复合材料时，要求有较高的层间剪切强度（ILSS），而未经表面处理的碳纤维表面呈惰性，比表面积小，边缘活性碳原子少，活性官能团含量极少，表面能低，和树脂浸润性及两相界面粘结性差，碳纤维与树脂复合材料的层间剪切强度较低，很难达到预期的改性效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纤维增强、增刚和具有优良稳定性的高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯50%～90%、表面改性碳纤维5%～10%、有机蒙脱土5%～20%、相容剂2%～4%、光稳定剂0.5%～2%、复合抗氧剂0.1%～1%、润滑剂0.1%～1%。
所述的表面改性碳纤维为表面接枝改性后由等离子体处理的表面改性碳纤维，其处理工艺为：将碳纤维用体积比1：1的丙酮、乙醇溶液清洗去除其表面环氧树脂，于80℃～150℃烘干除去溶剂，然后浸渍丙烯酸，均匀地缠绕在玻璃框上，烘干后置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的等离子体的箱内，在0～150℃条件下产生惰性气体的等离子体处理2～5分钟后，经干燥、冷却，即得到表面改性碳纤维。
所述的相容剂为聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐（PMMA-g-MAH）。
所述的光稳定剂为受阻胺类高分子量光稳定剂GW-944Z或GW-622。
所述的复合抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物。
所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯（PETS）。
上述的高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，待用；
（2）、碳纤维表面改性处理：将碳纤维用体积比1：1的丙酮、乙醇溶液清洗去除其表面环氧树脂，于80℃～150℃烘干除去溶剂，然后浸渍丙烯酸，均匀地缠绕在玻璃框上，烘干后置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的等离子体的箱内，在0～150℃条件下产生惰性气体的等离子体处理2～5分钟后，经干燥、冷却，即得到表面改性碳纤维，待用；
（3）、按重量配比称取干燥的聚碳酸酯和步骤（2）得到的表面改性碳纤维，加入高速混合机，搅拌3～10分钟，然后加入按重量配比称取的有机蒙脱土、相容剂、光稳定剂、复合抗氧剂、润滑剂，继续混合5～30分钟，使充分混合均匀后出料；
（4）、将步骤（3）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～260℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。
本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明采用碳纤维表面改性处理后用于改性聚碳酸酯，并添加其它适量助剂，使制得的成品具有高强度、高刚性、高导电导热性能等优点，而且其稳定性好，耐老化、耐化学药品性强，加工性能好，在汽车、电子、航天航空、军事、化工等行业应用具有巨大潜力。
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：
一种高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯80%、表面改性碳纤维5%、有机蒙脱土10%、聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐（PMMA-g-MAH）3%、受阻胺类高分子量光稳定剂GW-944Z 1%、复合受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物0.2%、季戊四醇硬脂酸酯（PETS）0.8%。其中，所述的表面改性碳纤维为表面接枝改性后由等离子体处理的表面改性碳纤维，其处理工艺为：将碳纤维用体积比1：1的丙酮、乙醇溶液清洗去除其表面环氧树脂，于80℃～150℃烘干除去溶剂，然后浸渍丙烯酸，均匀地缠绕在玻璃框上，烘干后置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的等离子体的箱内，在0～150℃条件下产生惰性气体的等离子体处理2～5分钟后，经干燥、冷却，即得到表面改性碳纤维。
制备方法：（1）、将聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，待用；（2）、碳纤维表面改性处理：将碳纤维用体积比1：1的丙酮、乙醇溶液清洗去除其表面环氧树脂，于80℃～150℃烘干除去溶剂，然后浸渍丙烯酸，均匀地缠绕在玻璃框上，烘干后置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的等离子体的箱内，在0～150℃条件下产生惰性气体的等离子体处理2～5分钟后，经干燥、冷却，即得到表面改性碳纤维，待用；（3）、按重量配比称取干燥的聚碳酸酯和步骤（2）得到的表面改性碳纤维，加入高速混合机，搅拌3～10分钟，然后加入按重量配比称取的有机蒙脱土、聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐（PMMA-g-MAH）、受阻胺类高分子量光稳定剂GW-944Z、复合受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物、季戊四醇硬脂酸酯（PETS），继续混合5～30分钟，使充分混合均匀后出料；（4）、将步骤（3）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～260℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。
实施例2：
一种高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯74%、表面改性碳纤维10%、有机蒙脱土10%、聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐（PMMA-g-MAH）3.5%、受阻胺类高分子量光稳定剂GW-622 1.2%、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物0.4%、季戊四醇硬脂酸酯（PETS）0.9%。其中，所述的表面改性碳纤维为表面接枝改性后由等离子体处理的表面改性碳纤维，其处理工艺为：将碳纤维用体积比1：1的丙酮、乙醇溶液清洗去除其表面环氧树脂，于80℃～150℃烘干除去溶剂，然后浸渍丙烯酸，均匀地缠绕在玻璃框上，烘干后置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的等离子体的箱内，在0～150℃条件下产生惰性气体的等离子体处理2～5分钟后，经干燥、冷却，即得到表面改性碳纤维。
制备方法：（1）、将聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，待用；（2）、碳纤维表面改性处理：将碳纤维用体积比1：1的丙酮、乙醇溶液清洗去除其表面环氧树脂，于80℃～150℃烘干除去溶剂，然后浸渍丙烯酸，均匀地缠绕在玻璃框上，烘干后置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的等离子体的箱内，在0～150℃条件下产生惰性气体的等离子体处理2～5分钟后，经干燥、冷却，即得到表面改性碳纤维，待用；（3）、按重量配比称取干燥的聚碳酸酯和步骤（2）得到的表面改性碳纤维，加入高速混合机，搅拌3～10分钟，然后加入按重量配比称取的有机蒙脱土、聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐（PMMA-g-MAH）、受阻胺类高分子量光稳定剂GW-622、复合受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物、季戊四醇硬脂酸酯（PETS），继续混合5～30分钟，使充分混合均匀后出料；（4）、将步骤（3）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～260℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。

Claims (7)

1.一种高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯50%～90%、表面改性碳纤维5%～10%、有机蒙脱土5%～20%、相容剂2%～4%、光稳定剂0.5%～2%、复合抗氧剂0.1%～1%、润滑剂0.1%～1%。
2.根据权利要求1所述的高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料，其特征在于，所述的表面改性碳纤维为表面接枝改性后由等离子体处理的表面改性碳纤维，其处理工艺为：将碳纤维用体积比1：1的丙酮、乙醇溶液清洗去除其表面环氧树脂，于80℃～150℃烘干除去溶剂，然后浸渍丙烯酸，均匀地缠绕在玻璃框上，烘干后置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的等离子体的箱内，在0～150℃条件下产生惰性气体的等离子体处理2～5分钟后，经干燥、冷却，即得到表面改性碳纤维。
3.根据权利要求1所述的高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料，其特征在于，所述的相容剂为聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐（PMMA-g-MAH）。
4.根据权利要求1所述的高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料，其特征在于，所述的光稳定剂为受阻胺类高分子量光稳定剂GW-944Z或GW-622。
5.根据权利要求1所述的高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料，其特征在于，所述的复合抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物。
6.根据权利要求1所述的高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料，其特征在于，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯（PETS）。
7.根据权利要求1所述的高刚性高稳定性聚碳酸酯改性塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、将聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，待用；
（2）、碳纤维表面改性处理：将碳纤维用体积比1：1的丙酮、乙醇溶液清洗去除其表面环氧树脂，于80℃～150℃烘干除去溶剂，然后浸渍丙烯酸，均匀地缠绕在玻璃框上，烘干后置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的等离子体的箱内，在0～150℃条件下产生惰性气体的等离子体处理2～5分钟后，经干燥、冷却，即得到表面改性碳纤维，待用；
（3）、按重量配比称取干燥的聚碳酸酯和步骤（2）得到的表面改性碳纤维，加入高速混合机，搅拌3～10分钟，然后加入按重量配比称取的有机蒙脱土、相容剂、光稳定剂、复合抗氧剂、润滑剂，继续混合5～30分钟，使充分混合均匀后出料；
（4）、将步骤（3）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～260℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。
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