扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC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，具体涉及一种扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料及其制备方法。按重量百分比计，扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料的制备原料包括以下组分：PC树脂30~90%；硅共聚PC树脂5~30%；扁平玻纤5~30%；单壁碳纳米管0.1~0.4%；抗氧剂0.2~1%；润滑剂0.2~1%。其制备方法包括如下步骤：S1、将PC树脂、硅共聚PC树脂、单壁碳纳米管、抗氧剂和润滑剂混合，得树脂混合料；S2、将树脂混合料熔融挤出，侧喂加入扁平玻纤，经过冷却、切粒，干燥，即得。本申请改善了玻纤混合过程中易出现的浮纤和翘曲问题，提升了PC复合材料的力学性能和导电性能。复合材料的力学性能和导电性能。

【技术实现步骤摘要】
扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC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
，具体涉及一种扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子工业和信息技术等产业的迅速发展，对于具有导电功能的玻纤增强PC材料的需求越来越多。传统的具有导电功能的玻纤增强PC复合材料主要通过添加金属或碳黑来实现导电性能，但存在加工困难、添加量大、力学性能下降严重等一系列的问题。
[0003]同时，随着对产品薄壁化、轻量化的要求越来越高，产品对材料的导电性能、力学性能和外观等要求有了进一步的提升。而传统的具有导电功能的玻纤增强PC复合材料，目前还普遍存在力学性能不足、导电性能不稳定和容易翘曲等一系列的问题。为了提高玻纤增强PC复合材料的刚性，目前主要是通过提高玻纤含量来实现，但玻纤混合过程中易出现浮纤和翘曲问题，会降低材料的冲击强度等力学性能和导电性能。

技术实现思路

[0004]为了改善玻纤混合过程中易出现的浮纤和翘曲问题，同时进一步提升了PC复合材料的力学性能和导电性能，本申请提供一种扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料及其制备方法。
[0005]第一方面，本申请提供一种扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料，采用如下技术方案实现：一种扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料，按重量百分比计，其制备原料包括以下组分：
[0006]通过采用上述技术方案，扁平玻纤用于增强PC复合材料，扁平玻纤的横截面为扁平状，在树脂基材熔融挤出的过程中，扁平玻纤可以有效降低树脂剪切力，使扁平玻纤在树脂基材中更容易分散均匀，同时可以降低玻纤之间的缠结和断裂，改善了浮纤问题。在进行熔融挤出的过程中，扁平玻纤更倾向于以一种平面状态进行流动，减少了常规玻璃纤维在混合过程中的滚动翻滚，使玻纤在树脂基体中均匀分散的同时排列更加紧密，易于树脂材料的加工成型。另外，在熔融挤出的过程中由于扁平玻纤的翻滚和滚动减少，玻纤在树脂材料流动方向上排列更加有序，树脂材料在流动过程中各个方向的收缩性能更加均匀，因此
在流动方向上的翘曲明显改善，力学性能也有明显的提升。
[0007]单壁碳纳米管是一种直径为纳米级的圆柱形结构，可以看做是由石墨烯层卷曲而成，添加极少量即可显著提高玻纤增强PC复合材料的导电性能和力学性能。单壁碳纳米管的加入，极大降低了材料的表面电阻率，同时单壁碳纳米管在PC复合材料中会形成均匀的网状结构，起到导电通道和支撑的作用，大幅度提升了材料的冲击强度和弯曲模量，且单壁碳纳米管和扁平玻纤在PC复合材料中具有一定的协同效应，提高了材料的导电性能和力学性能。
[0008]硅共聚PC树脂的加入提高了材料的冲击强度，这应该是由于硅共聚PC中的硅对材料的冲击强度提升有帮助，硅共聚PC可以赋予PC复合材料更加优异的冲击强度。
[0009]优选的，所述单壁碳纳米管的长度大于5μm、直径小于2nm。
[0010]通过采用上述技术方案，限定单壁碳纳米管的长度大于5μm、直径小于2nm，单壁碳纳米管在树脂熔体中更加容易形成稳定分布均匀的网状结构，导电性能更稳定，可以提高PC复合材料的冲击强度、弯曲强度和导电性能。
[0011]更优选的，所述单壁碳纳米管的长度为10～30μm、直径为1.6
±
0.3nm。
[0012]通过采用上述技术方案，长度为10～30μm、直径为1.6
±
0.3nm的单壁碳纳米管，对应PC复合材料的冲击强度、弯曲强度和导电性能更优。
[0013]优选的，所述单壁碳纳米管为经过硅烷偶联剂改性处理和季戊四醇硬脂酸酯包覆处理的改性单壁碳纳米管。
[0014]通过采用上述技术方案，单壁碳纳米管经过硅烷偶联剂表面处理，可以提升单壁碳纳米管和PC树脂的相容性，同时经过季戊四醇硬脂酸酯包覆处理，可以提升单壁碳纳米管在PC树脂中的分散性，经过硅烷偶联剂改性处理和季戊四醇硬脂酸酯包覆处理的改性单壁碳纳米管，和PC树脂能更好相容，且分散更均匀，进一步提升了PC复合材料的力学性能和导电稳定性。
[0015]优选的，所述经过硅烷偶联剂改性处理和季戊四醇硬脂酸酯包覆处理的改性单壁碳纳米管的制备方法，包括如下步骤：S1、将硅烷偶联剂溶于溶剂，得硅烷偶联剂溶液，将单壁碳纳米管加入硅烷偶联剂溶液中，70
‑
90℃反应，得硅烷偶联剂改性单壁碳纳米管；S2、将季戊四醇硬脂酸酯熔化，再加入S1步骤制得的硅烷偶联剂改性单壁碳纳米管，搅拌，得经过硅烷偶联剂改性处理和季戊四醇硬脂酸酯包覆处理的改性单壁碳纳米管。
[0016]优选的，所述单壁碳纳米管、硅烷偶联剂和季戊四醇硬脂酸酯的质量比为1:(0.03
‑
0.04):(0.2
‑
0.3)。
[0017]本申请中，所述硅烷偶联剂包括但不限于硅烷偶联剂KH
‑
550、硅烷偶联剂KH
‑
560、硅烷偶联剂KH
‑
570中的任一种；在本申请的一种实施方式中，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH
‑
550。
[0018]本申请中，所述季戊四醇硬脂酸酯包括但不限于季戊四醇四硬脂酸酯。
[0019]优选的，所述扁平玻纤的短切长度为3～4.5mm、扁平比为1:(3～4)。
[0020]通过采用上述技术方案，限定扁平玻纤的短切长度为3～4.5mm、扁平比为1:(3～4)，可以更好地改善扁平玻纤在树脂材料中的分散性，提高了PC复合材料的力学性能。
[0021]更优选的，所述扁平玻纤的扁平比为1:3。
[0022]优选的，所述扁平玻纤为经过硅烷偶联剂改性处理的改性扁平玻纤。
[0023]扁平玻纤经过硅烷偶联剂改性后，扁平玻纤表面润湿性能提升，更易在树脂体系中分散均匀，从而与PC树脂具有更好的相容性和更高的结合程度，可以进一步提升扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料的力学性能。
[0024]优选的，所述经过硅烷偶联剂改性处理的改性扁平玻纤的制备方法，包括如下步骤：将硅烷偶联剂加入醇溶液中，得到硅烷偶联剂醇溶液，将扁平玻纤加入硅烷偶联剂醇溶液中，70
‑
90℃反应，得硅烷偶联剂改性扁平玻纤。
[0025]优选的，所述扁平玻纤和硅烷偶联剂的质量比为1:(0.08
‑
0.1)。
[0026]优选的，所述抗氧剂为β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和双(2,4
‑
二枯基苯基)季戊四醇
‑
二磷酸酯的复配抗氧化剂。
[0027]通过采用上述技术方案，β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和双(2,4
‑
二枯基苯基)季戊四醇
‑
二磷酸酯相互配合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料，其特征在于，按重量百分比计，其制备原料包括以下组分：PC树脂38~89.2%；硅共聚PC树脂5~30%；扁平玻纤5~30%；单壁碳纳米管0.1~0.4%；抗氧剂0.2~1%；润滑剂0.2~1%。2.根据权利要求1所述的扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料，其特征在于，所述单壁碳纳米管的长度大于5μm、直径小于2nm。3.根据权利要求2所述的扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料，其特征在于，所述单壁碳纳米管的长度为10~30μm、直径为1.6
±
0.3nm。4.根据权利要求1所述的扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料，其特征在于，所述单壁碳纳米管为经过硅烷偶联剂改性处理和季戊四醇硬脂酸酯包覆处理的改性单壁碳纳米管。5.根据权利要求1所述的扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料，其特征在于，所述扁平玻纤的短切长度为3~4.5mm、扁平比为1:(3~4)。6.根据权利要求1所述的扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料，其特征在于，所述扁平玻纤为经过硅烷偶联剂改性处理的改性扁平玻纤。7.根据权利要求1所述的扁平玻纤增强单壁碳纳米管改性PC复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为β

【专利技术属性】
技术研发人员：黄春浪，姚秀珠，郑家豪，张强，刘明，
申请(专利权)人：深圳市富恒新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：