一种碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其中，所述方法包括步骤：将碳纳米管阵列及聚苯乙烯M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理，使得聚苯乙烯与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应，得到改性碳纳米管;将所述改性碳纳米管与聚碳酸酯及聚苯乙烯M2混合并熔化混炼，制得碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料。本发明专利技术解决了现有技术中碳纳米管难以与聚碳酸酯结合，导致无法通过向聚碳酸酯基质中添加碳纳米管来增加聚碳酸酯的机械强度的问题。

A Carbon Nanotube Reinforced Polycarbonate Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a preparation method of carbon nanotube reinforced polycarbonate composites, in which the method comprises steps: putting carbon nanotube arrays and polystyrene M1 in a protective gas atmosphere for ultraviolet treatment, making polystyrene and carbon nanotube arrays undergo graft polymerization reaction, and obtaining modified carbon nanotubes; and combining the modified carbon nanotubes with polycarbonate and polycarbonate; Polycarbonate composites reinforced by carbon nanotubes were prepared by mixing and melting polystyrene M2. The invention solves the problem that in the prior art, carbon nanotubes are difficult to bind with polycarbonate, and the mechanical strength of polycarbonate can not be increased by adding carbon nanotubes to the polycarbonate matrix.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及聚碳酸酯树脂
，尤其涉及一种碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚碳酸酯树脂由于具有优秀的强度和刚性，因此常被用来制作电子仪器的框体。然而，随着电子仪器的便携化发展，需要实现电子仪器的轻量化，这就不可避免的需要实现其框体的薄化，轻量化。以往的聚碳酸酯树脂其流动性和机械强度，刚性都无法满足现有的发展要求；由于流动性的限制，其很难形成薄化形状的产品；此外，由于其成型品的弯曲强度较低，在外力作用下极易发生形变，因而很容易对内部的电子器件造成损坏。碳纳米管是一种纳米尺度的管状碳分子，具有很多优越的物理化学特性，如超高的弹性模量、在管长方向上超过金属的导电性、以及在径向的柔韧性和绝缘性等，这些性能都决定了碳纳米管在纳米电子领域和生化探测器领域的重要地位。为了改善聚碳酸酯树脂的流动性及机械强度等性能，人们开发了向聚碳酸酯基质中添加聚苯乙烯以提高其流动性，添加碳纳米管以增加其机械强度。然而，由于碳纳米管纤维表面过于光滑，其和聚碳酸酯与聚苯乙烯之间的力学传递、相容性不是十分理想，因此最后产品的性能提升也十分有限。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料及其制备方法，旨在解决现有技术中碳纳米管难以与聚碳酸酯结合，导致无法通过向聚碳酸酯基质中添加碳纳米管来增加聚碳酸酯的机械强度的问题。本专利技术的技术方案如下：一种碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其中，包括步骤：将碳纳米管阵列及聚苯乙烯M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理，使得聚苯乙烯与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应，得到改性碳纳米管;将所述改性碳纳米管与聚碳酸酯及聚苯乙烯M2混合并熔化混炼，制得碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料。所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其中，所述紫外光处理的波长为216nm。所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其中，在进行紫外光处理时，控制保护气体持续流动，且设置聚苯乙烯位于上风口位置。所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其中，所述保护气体为氮气或惰性气体。所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其中，所述聚苯乙烯M1的平均分子量为2000~20000,所述聚苯乙烯M2的平均分子量为1200~22000,所述聚碳酸酯的平均分子量为10000~100000。所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其中，将所述改性碳纳米管聚碳酸酯及份聚苯乙烯M2按3.5~10：38.5~80.5：4.5~15的质量比混合并熔化混炼。所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其中，碳纳米管阵列为多壁纳米管阵列，平均长度为850~1350μm，碳纳米管的直径为12~15nm。所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其中，在将所述改性碳纳米管与聚碳酸酯及聚苯乙烯M2混合前，还包括步骤：将改性碳纳米管纺丝并剪切为直径6~20μm、平均长度2.7~8.9mm的碳纳米管短纤维。所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其中，在混炼前还可加入添加剂，所述添加剂为防氧化剂、荧光增白剂、颜料、燃料、炭黑、填充料、脱离剂、紫外线吸收剂、防静电剂、橡胶、软化剂、湿润剂、阻燃剂、有机金属盐等添加剂、聚四氟乙烯树脂、ABS、AES、AAS、AS、亚克力、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、多芳基化合物、聚砜类树脂和聚苯硫醚树脂中的一种或多种。一种碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料，其中，由如上所述的制备方法制备而成。有益效果：本专利技术在保护气体气体中通过紫外光照射处理，使聚苯乙烯与碳纳米管发生接枝聚合反应，从而在碳纳米管表面接枝上聚苯乙烯分子，形成改性碳纳米管，将所述改性碳纳米管与聚碳酸酯及聚苯乙烯混合并熔化混炼，从而制得碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料，聚苯乙烯分子的存在使得该改性碳纳米管无论与聚碳酸酯还是聚苯乙烯都有很好的相容性和力学传递性能，使得向聚碳酸酯基质中添加的聚苯乙烯可以提高聚碳酸酯的流动性，添加的改性碳纳米管可以增加聚碳酸酯的机械强度，从而增强了材料整体的力学性能。附图说明图1为本专利技术所述碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法较佳实施例流程示意图。具体实施方式本专利技术提供一种碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，如图1所示，包括步骤：S1、将碳纳米管阵列及聚苯乙烯M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理，使得聚苯乙烯与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应，得到改性碳纳米管；S2、将所述改性碳纳米管与聚碳酸酯及聚苯乙烯M2混合并熔化混炼，制得碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料。所述步骤S1中，需要先提供碳纳米管阵列及聚苯乙烯M1，然后将碳纳米管阵列及聚苯乙烯M1分别平铺后并排放置置于保护气体气氛中，然后进行紫外光处理，在紫外光的照射作用，有利于提供反应体系的热效应，使得体系为温度升高至聚苯乙烯形成气体状态，并在保护气体气流的作用下移动至碳纳米管阵列的表面与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应，同时，紫外光照射能够使碳纳米管表面的C=C双键打开从而产生悬空键，也会使聚苯乙烯产生部分断裂形成自由基，当自由基和碳纳米管表面的悬空键接触后，即可成键，使得聚苯乙烯被进一步接枝到碳纳米管表面，得到改性碳纳米管，该改性碳纳米管经紫外照射活化，有利于与聚碳酸酯及聚苯乙烯；同时，改性碳纳米管表面接枝了一层聚苯乙烯，为其进一步与聚碳酸酯及聚苯乙烯结合提供了更多的结合位点，能够结合更多的聚碳酸酯及聚苯乙烯结合。优选地中，将碳纳米管阵列及聚苯乙烯M1分别平铺置于保护气体气氛中进行紫外光处理，且控制聚苯乙烯平铺后的厚度为2~5mm，以便于紫外光均匀活化聚苯乙烯。所述保护气体氮气或惰性气体，并在在进行紫外光处理时，控制保护气体持续流动，且设置聚苯乙烯位于上风口，持续流动的保护气体可以加快聚苯乙烯移动至碳纳米管阵列的表面与碳纳米管阵列，使二者发生接枝聚合反应。优选地，所述步骤S1中紫外光处理的波长为216nm，波长太长无法有效活化碳纳米管及聚苯乙烯，波长太短则容易破坏碳纳米管阵列本身结构，造成碳纳米管损伤。其中，所述紫外光处理的功率为50~60mW，时间为20~40mins。优选地，所述紫外光处理的功率为55mW，时间为30mins，处理时间过长会导致聚苯乙烯的降解。本专利技术所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法中，碳纳米管阵列为多壁纳米管阵列，平均长度为1000μm，碳纳米管的直径为12~15nm。其中，所述碳纳米管阵列的制备步骤包括：在基片上沉积催化剂层，放置于化学气相沉积反应炉中并通入保护气体，升温至700℃，再通入碳源气体，流量控制在1.5L/min，反应20min，从而在基片上生成碳纳米管阵列。优选地，所述聚苯乙烯M1的平均分子量为2000~20000，分子量太小无法达到接枝改性的目的，而分子量过大则活性困难导致接枝改性失败。更优选地的，控制接枝成功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：将碳纳米管阵列及聚苯乙烯M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理，使得聚苯乙烯与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应，得到改性碳纳米管;将所述改性碳纳米管与聚碳酸酯及聚苯乙烯M2混合并熔化混炼，制得碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：将碳纳米管阵列及聚苯乙烯M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理，使得聚苯乙烯与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应，得到改性碳纳米管;将所述改性碳纳米管与聚碳酸酯及聚苯乙烯M2混合并熔化混炼，制得碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料。2.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述紫外光处理的波长为216nm。3.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，在进行紫外光处理时，控制保护气体持续流动，且设置聚苯乙烯位于上风口位置。4.根据权利要求3所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述保护气体为氮气或惰性气体。5.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯M1的平均分子量为2000~20000,所述聚苯乙烯M2的平均分子量为1200~22000,所述聚碳酸酯的平均分子量为10000~100000。6.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，将所述改性碳纳米管、聚碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓飞，
申请(专利权)人：深圳烯湾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44