CN106380713A - 一种pc‑ps复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PC‑PS复合材料及其制备方法,由以下重量份的组分制成:PC为30份‑50份;PS为40份‑60份;相容剂为0.1份‑0.3份;改性碳纤维为12份‑16份;抗氧剂为0.1份‑0.5份;润滑剂为0.1份‑0.3份。经过官能化修饰处理之后,碳纤维表面上均匀挂上一层双酚A型环氧树脂,由于基体中聚碳酸酯也是双酚A型,因此此类环氧树脂因为结构上的相似性与聚碳酸酯具有比较好的相容性,环氧树脂在此过程中不仅能够连接起纤维表面活性基团,也能够与基体具有很好的粘结性,从而获得理想的两相界面结构,这有利有碳纤维在PC‑PS中的分散,也提高了PC‑PS复合材料的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,特别是指一种PC-PS复合材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)都是应用广泛、综合性能优异的通用塑料,但它们都有各自的优缺点,且有一定的互补功能。
现有技术使用聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)制备复合材料,以互补各自的缺点。
将聚碳酸酯PC和PS进行共混,两者起到相辅相成的效果,用碳纤维对这种PC-PS材料进行改性,所获得的复合材料不仅物理性能优异,也具有了良好的耐刮擦性能,这种复合材料至今尚未见于报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种PC-PS复合材料及其制备方法,以提高PC-PS复合材料的物理性能。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种PC-PS复合材料,由以下重量份的组分制成:
所述改性碳纤维的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取一定质量的碳纤维、双酚A型环氧树脂及丙酮,混合后,在80-100℃的油浴中加热反应6-8h;
(2)将表面粘附有环氧树脂的碳纤维在真空烘箱中70-90℃烘烤2-4h,既得产物改性碳纤维。
步骤(1)中的碳纤维、双酚A型环氧树脂及丙酮的质量比为40-60:3-7:120-160。
所述相容剂为PS-g-MAH。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或多种。
一种上述任一项的PC-PS复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取30份-50份的PC、40份-60份的PS、0.1份-0.3份相容剂、12份-16份改性碳纤维、0.1份-0.5份抗氧剂及0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PC-PS复合材料。
优选地,所述步骤(2)具体为:将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,其中,所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区,一区温度180~220℃,二区温度240~280℃,三区温度240~280℃,四区温度240~280℃,五区温度240~280℃,六区温度240~280℃,机头温度240~280℃;螺杆转速180~260r/min。
本发明的有益效果是:
1、经过官能化修饰处理之后,碳纤维表面上均匀挂上一层双酚A型环氧树脂,由于基体中聚碳酸酯也是双酚A型,因此此类环氧树脂因为结构上的相似性与聚碳酸酯具有比较好的相容性,环氧树脂在此过程中不仅能够连接起纤维表面活性基团,也能够与基体具有很好的粘结性,从而获得理想的两相界面结构,这有利有碳纤维在PC-PS中的分散,也提高了PC-PS复合材料的力学性能。
2、PS与PS-g-MAH由于主链结构相似,具有一定的相容性,且接枝物中的酸酐基团具有较强活性,其在双螺杆加工的过程中可以与PC端羟基发生酯交换生成接枝物,在共混体系中形成网络结构,从而可以减小PC和PS共混体系的界面张力,稳定并细化分散相粒子,最终达到提高PC-PS复合材料的综合性能。
3、碳纤维的加入也能很好的发挥其硬度高的特性,使得PC-PS的耐刮擦性能变得更好。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案,以下的实施例仅是示例性的,仅能用来解释和说明本发明的技术方案,而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本申请提供一种PC-PS复合材料,由以下重量份的组分制成:
所述改性碳纤维,其制备方法如下:
(1)称取一定质量的碳纤维、双酚A型环氧树脂及丙酮,将他们放入三口烧瓶中,在80-100℃的油浴中加热反应6-8h。
(2)将表面粘附有环氧树脂的碳纤维在真空烘箱中70-90℃烘烤2-4h,既得产物改性碳纤维。
优选地,步骤(1)中的碳纤维、双酚A型环氧树脂、丙酮的质量比为(40-60):(3-7):(120-160)。
所述相容剂为聚苯乙烯接枝马来酸酐(PS-g-MAH)。
所述抗氧剂为巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(简称Irganox168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称Irganox1010)和1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(简称Irganox1330)中的一种或几种的混合。
所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或多种。
本申请还提供一种上述任一项的PC-PS复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取30份-50份的PC、40份-60份的PS、0.1份-0.3份相容剂、12份-16份改性碳纤维、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PC-PS复合材料。
优选地,所述步骤(2)具体为:将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,即得到PC-PS复合材料,其中,所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区,一区温度180~220℃,二区温度240~280℃,三区温度240~280℃,四区温度240~280℃,五区温度240~280℃,六区温度240~280℃,机头温度240~280℃;螺杆转速180~260r/min。
本发明的各实施例中所用的原料如下:
PC(型号L-1250Y),日本帝人化成株式会社;PS(型号350),***乔;碳纤维(型号T300),日本东丽;PS-g-MAH,苏州亚赛塑化;硬脂酸钙,湖北中料化工;硬质酸钠,湖北兴银河化工;硬脂酸钾,郑州邦诺化工;抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330),瑞士汽巴精化。
本发明所用的测试仪器如下:
ZSK30型双螺杆挤出机,德国W&P公司;JL-1000型拉力试验机,广州市广才实验仪器公司生产;HTL900-T-5B型注射成型机,海太塑料机械有限公司生产;XCJ-500型冲击测试机,承德试验机厂生产;QT-1196型拉伸测试仪,东莞市高泰检测仪器有限公司;QD-GJS-B12K型高速搅拌机,北京恒奥德仪器仪表有限公司。
实施例1
(1)称取30份PC、40份PS、12份改性碳纤维、0.1份PS-g-MAH、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸钙混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PC-PS复合材料P1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度180℃,二区温度240℃,三区温度240℃,四区温度240℃,五区温度240℃,六区温度240℃,机头温度240℃;螺杆转速180r/min。
实施例2
(1)称取50份PC、60份PS、16份改性碳纤维、0.3份PS-g-MAH、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸钙、0.2份硬脂酸锌混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PC-PS复合材料P2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度220℃,二区温度280℃,三区温度280℃,四区温度280℃,五区温度280℃,六区温度280℃,机头温度280℃;螺杆转速260r/min。
实施例3
(1)称取40份PC、50份PS、14份改性碳纤维、0.2份PS-g-MAH、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PC-PS复合材料P3。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度200℃,二区温度260℃,三区温度260℃,四区温度260℃,五区温度260℃,六区温度260℃,机头温度260℃;螺杆转速220r/min。
实施例4
(1)称取45份PC、55份PS、15份改性碳纤维、0.1份PS-g-MAH、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PC-PS复合材料P4。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度195℃,二区温度245℃,三区温度245℃,四区温度245℃,五区温度245℃,六区温度245℃,机头温度245℃;螺杆转速240r/min。
实施例5
(1)称取50份PC、55份PS、15份改性碳纤维、0.2份PS-g-MAH、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PC-PS复合材料P5。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度200℃,二区温度265℃,三区温度265℃,四区温度265℃,五区温度265℃,六区温度265℃,机头温度265℃;螺杆转速250r/min。
对比例1
(1)称取40份PC、55份PS、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PC-PS复合材料D1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度200℃,二区温度260℃,三区温度260℃,四区温度260℃,五区温度260℃,六区温度260℃,机头温度260℃;螺杆转速250r/min。
性能测试:
将上述实施例1-5及对比例1制备的PC-PS复合材料用注塑机制成样条测试,测试数据如下表:
表1各实施例及对比例产品性能测试
从表中可以看出实施例1-5的拉伸强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度、耐刮擦性能要好于对比例1。这大大扩展了PC-PS复合材料的应用领域,具有非常重要的意义。
以上仅是本发明的优选实施方式的描述,应当指出,由于文字表达的有限性,而在客观上存在无限的具体结构,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种PC-PS复合材料,其特征在于,由以下重量份的组分制成:
所述改性碳纤维的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取一定质量的碳纤维、双酚A型环氧树脂及丙酮,混合后,在80-100℃的油浴中加热反应6-8h;
(2)将表面粘附有环氧树脂的碳纤维在真空烘箱中70-90℃烘烤2-4h,既得产物改性碳纤维。
2.根据权利要求1所述的PC-PS复合材料,其特征在于,步骤(1)中的碳纤维、双酚A型环氧树脂及丙酮的质量比为40-60:3-7:120-160。
3.根据权利要求1所述的PC-PS复合材料,其特征在于,所述相容剂为PS-g-MAH。
4.根据权利要求1所述的PC-PS复合材料,其特征在于,所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
5.根据权利要求1所述的PC-PS复合材料,其特征在于,所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或多种。
6.一种权利要求1至5中任一项的PC-PS复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)称取30份-50份的PC、40份-60份的PS、0.1份-0.3份相容剂、12份-16份改性碳纤维、0.1份-0.5份抗氧剂及0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PC-PS复合材料。
7.根据权利要求6所述的PC-PS复合材料,其特征在于,所述步骤(2)具体为:将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,其中,所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区,一区温度180~220℃,二区温度240~280℃,三区温度240~280℃,四区温度240~280℃,五区温度240~280℃,六区温度240~280℃,机头温度240~280℃;螺杆转速180~260r/min。
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