一种高导电高强度PET复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种高导电高强度PET复合材料及其制备方法。本发明专利技术的高导电高强度PET复合材料，包括60～90份PET和10～40份碳酸钙晶须/螺旋碳纤维/PET母粒。碳酸钙晶须/螺旋碳纤维/PET母粒的制备方法为将聚苯胺改性的碳酸钙晶须和聚苯胺改性的螺旋碳纤维加入到乙二醇中搅拌均匀，加入对苯二甲酸和催化剂混合均匀，抽真空高温反应后将料排出切粒，得到碳酸钙晶须/螺旋碳纤维/PET母粒。通过原位生长在碳酸钙晶须以及螺旋碳纤维表面生长棒状聚苯胺，可以促进碳酸钙晶须和螺旋碳纤维在PET基体中分散，增强其界面结合力，与PET混合后得到高导电性能和高力学强度的PET复合材料。学强度的PET复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种高导电高强度PET复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子复合材料
，具体涉及一种高导电高强度PET复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有较好的光学性能、耐候性、耐化学性能以及较高的成膜性，能够广泛地应用于包装材料，如饮料包装瓶、食品包装膜等。但是相比聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，结晶速度慢、加工周期长、成型收缩率大，结晶后脆性大、耐热性低等缺点，极大地限制了PET在工程塑料领域的应用。
[0003]目前，对于PET的增强主要还是通过添加玻璃纤维进行改性，但是玻纤与PET基体难以较好地结合，会造成浮纤现象，玻纤外露不但会影响材料的性能，还会影响使用者的健康。因此，欧洲已经对玻纤增强制品的进口有所限制。寻找PET材料增强型玻纤的替代品或替代方案对PET进行增强增韧改性，对PET复合材料应用领域的扩展有着重要的影响。
[0004]中国专利申请文件(公开号：CN103694654A)公开了一种快结晶、高韧性玻纤增强PET复合材料以及制备方法，通过结晶改性母粒和反应性抗冲击改性剂对玻纤增强的PET复合材料的结晶性能和韧性进行优化，使用的结晶改性母粒基体为PBT，虽然PET和PBT化学结构相似，但是也无法达到完全混溶的状态，限制了其结晶促进剂的效果，而且使用纳米级颗粒作为结晶成核剂，通过熔融共混的方式将其与PBT共混制备成母粒，很难达到纳米粒子的均匀分散，进一步限制了其成核作用。
[0005]中国专利申请文件(公开号：CN110256825A)公开了一种玻纤增强阻燃PET复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：PET 40％～60％、玻璃纤维20％～40％、扩链剂2％～8％、复合成核剂3％～10％、复合阻燃剂3％～5％、增塑剂0.5％～3％、分散剂0.5％～2％和稳定剂1％～2％。使用熔融共混的方式将玻纤与PET进行混合，很难达到玻璃纤维均匀地分散，且未使用增韧剂，材料脆性会比较大。
[0006]中国专利申请文件(公开号：CN106810827A)公开了一种无浮纤的玻纤增强PET组合物及其制备方法，由30
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60份PET、010份PBT、25
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45份玻璃纤维、5
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15份云母、0
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5份增韧剂、5
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10份成核剂和5
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10份硅酮粉经混合、挤出造粒制备而成。通过使用硅酮粉和云母来作为玻纤的粘接点来改善玻纤与树脂的粘接状态，减少玻纤与树脂的分离。但是云母与硅酮粉和基体PET以及玻纤之间很难产生较强的相互作用，只是简单的物理接触，很难达到理想的增容作用。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种高导电高强度PET复合材料及其制备方法，获得具有良好导电性和力学强度的PET复合材料。
[0008]本专利技术技术方案中的高导电高强度PET复合材料，包括60～90份PET和10～40份碳酸钙晶须/螺旋碳纤维/PET母粒。
[0009]碳酸钙晶须具有优异的机械性能，和脆性玻璃纤维相比，在共混过程中更容易保持自身的形貌以及性能、结构不易被破坏，还能使基体材料的耐磨性增强。螺旋碳纤维具有独特的螺旋结构，使其自身具有超强的弹性，将其与高分子基体结合以后可以使材料韧性得到显著提高，特殊的螺旋结构能够使纤维与基体材料之间存在特殊的锁合效应，使材料在受力时不易发生界面脱粘。采用碳酸钙晶须为增强相，螺旋碳纤维为增韧相，两者复配以后能够同时提升PET材料的强度和韧性。
[0010]进一步地，碳酸钙晶须/螺旋碳纤维/PET母粒中碳酸钙晶须、螺旋碳纤维、PET的质量百分比分别为2.0～12.0％、2.0～12.0％、76.0～96.0％。
[0011]进一步地，碳酸钙晶须为聚苯胺改性的碳酸钙晶须。
[0012]进一步地，碳酸钙晶须长度为20～80μm，直径为0.5～2μm，优选为长度20～30μm，直径0.5～1.2μm。
[0013]上述聚苯胺改性的碳酸钙晶须的制备方法为将D
‑
樟脑磺酸和苯胺混合均匀后加入碳酸钙晶须进行水浴搅拌，加入过硫酸铵溶液，冰浴反应后过滤清洗沉淀，烘干后得到聚苯胺改性的碳酸钙晶须。
[0014]进一步地，D
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樟脑磺酸、碳酸钙晶须和过硫酸铵溶液的添加量分别为80～90份、5～10份、15～20份。
[0015]进一步地，螺旋碳纤维为聚苯胺改性的螺旋碳纤维。
[0016]进一步地，螺旋碳纤维为CVD法制备的螺旋纤维经过碳化后所制备而成，直径为10～100nm，长度为10～50μm，优选为直径10～30nm，长度30～45μm。
[0017]上述聚苯胺改性的螺旋碳纤维的制备方法为D
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樟脑磺酸和苯胺混合均匀后加入螺旋碳纤维，水浴反应，加入过硫酸铵溶液，冰浴反应后过滤清洗沉淀，烘干后得到聚苯胺改性的螺旋碳纤维。
[0018]进一步地，D
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樟脑磺酸、螺旋碳纤维和过硫酸铵溶液的添加量分别为80～90份、5～10份、15～20份。
[0019]进一步地，D
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樟脑磺酸和苯胺的摩尔比为1:0.1～5，优选为1:0.5～2。
[0020]进一步地，过硫酸铵溶液的浓度为0.1～0.3mol/L。
[0021]进一步地，水浴反应温度为60～80℃，时间为1～3h，冰浴温度为0～5℃，时间为8～10h。
[0022]上述碳酸钙晶须/螺旋碳纤维/PET母粒的制备方法为将聚苯胺改性的碳酸钙晶须和聚苯胺改性的螺旋碳纤维加入到乙二醇中搅拌均匀，加入对苯二甲酸和催化剂混合均匀，抽真空高温反应后将料排出切粒，得到碳酸钙晶须/螺旋碳纤维/PET母粒。
[0023]通过原位生长的方式在碳酸钙晶须以及螺旋碳纤维表面生长棒状聚苯胺，棒状聚苯胺的存在可以促进碳酸钙晶须和螺旋碳纤维在PET基体中分散，增大碳酸钙晶须和螺旋碳纤维与PET之间的界面接触面积，而且聚苯胺的氨基在高温下可以和聚酯的羧基发生反应，增强两者之间的界面结合。同时在原位聚合过程中，对苯二甲酸(PET的单体)中的质子对聚苯胺进行掺杂，使聚苯胺电导率更高，所得碳酸钙晶须与螺旋碳纤维导电性能大大提升，与PET结合以后，可以显著提高复合材料的导电性能。
[0024]进一步地，乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比为1:1～5，优选为1:1.2～1.6。
[0025]进一步地，催化剂为醋酸锌、醋酸钴、醋酸锰、醋酸锑、三氧化二锑中的一种或多
种，用量为对苯二甲酸质量的1.0～3.0％。
[0026]进一步地，高温反应的温度为220～270℃，时间为3～4h。
[0027]上述高导电高强度PET复合材料还包括占PET质量0.1～1.0％的抗氧剂和占PET质量0.1～1.0％的扩链剂。
[0028]进一步地，扩链剂为1,4
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丁二醇、1,6...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导电高强度PET复合材料，其特征在于，包括60～90份PET和10～40份碳酸钙晶须/螺旋碳纤维/PET母粒。2.根据权利要求1所述的高导电高强度PET复合材料，其特征在于，碳酸钙晶须/螺旋碳纤维/PET母粒中碳酸钙晶须、螺旋碳纤维、PET的质量百分比分别为2.0～12.0％、2.0～12.0％、76.0～96.0％。3.根据权利要求1或2所述的高导电高强度PET复合材料，其特征在于，碳酸钙晶须为聚苯胺改性的碳酸钙晶须。4.根据权利要求1或2所述的高导电高强度PET复合材料，其特征在于，螺旋碳纤维为聚苯胺改性的螺旋碳纤维。5.根据权利要求1所述的高导电高强度PET复合材料，其特征在于，碳酸钙晶须长度为20～80μm，直径为0.5～2μm。6.根据权利要求1所述的高导电高强度PET复合材料，其特征在于，螺旋碳纤维为CVD法制备的螺旋纤维经过碳化后所制备而成，直径为10～100...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅园，李振，麻一明，
申请(专利权)人：宁波坚锋新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：