聚对苯二甲酸乙二醇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聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料，其重量百分比组成为：聚对苯二甲酸乙二醇酯69～97%；碳纤维2～30%；成核剂?0.5～5%；偶联剂0.1～1%；抗氧剂0.01～0.1%；其余为碳纤维表面处理剂。本发明专利技术的聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料具有拉伸强度、弯曲强度高，耐热性能好的优点，是一种兼具良好力学性能和热学性能的工程塑料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工程塑料
，具体涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合材料及其制备方法。
技术介绍
作为高强轻质、功能和结构可设计的新型材料，热固性树脂基复合材料早已获得工程界的普遍承认，但仍然存在某些不足，如耐热性差，抗冲击和抗损伤能力低、存放条件苛刻等。碳纤维增强PET复合材料具有以下性能，从而为解决上述问题提供了思路比刚度和比强度大；韧性好、具有良好的抗冲击性能；加工过程中不发生化学反应，成型周期短；简化部件的成型工艺环节，制造成本低；无存放条件限制，使用方便；废料可以回收重新利用，这些优点使得PET成为工程塑料领域的一个开发热点。为了进一步提高PET 的力学性能和耐热性能，以适应更高要求和更广泛的应用场合，国内外专家都做了很多PET 的改性工作。用纤维对PET进行增强改性的研究，国内外已经报道过很多次。这种方法既能大幅度提升PET的拉伸性能，弯曲性能和耐高温性能，还能在一定程度上改善PET的结晶状况。比较典型的是美国杜邦的增强阻燃型复合材料FR530，较早就实现了产业化生产，其次日本帝人公司，三菱公司的增强产品也拥有不错的市场。目前，国内外产品所用的增强材料主要是玻璃纤维。随着碳纤维(CF)产量的快速增加和价格的下降，为PET的增强改性提供了一种新的选择。碳纤维是由不完全的石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多结晶无机纤维，其含碳量一般在90%以上，是一种应航天，航空等高
发展需要研究开发的新型增强材料。由于连续纤维增强工艺条件苛刻，可重复性差，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)复合材料及其制备方法，使其兼具良好力学性能和热学性能的工程塑料。本专利技术的技术解决方案如下一种聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料，特点是其重量百分比组成为聚对苯二甲酸乙二醇酯69 97% ；碳纤维2 30% ；成核剂0. 5 5% ；偶联剂0. 1 1% ；抗氧剂0. 01 0. 1% ；其余为碳纤维表面处理剂。所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维、浙青纤维、粘胶丝或酚醛纤维，经碳化制得， 所述的碳纤维的长度为1 5mm。所述的碳纤表面处理剂为硫酸、硝酸、高氯酸、盐酸或磷酸中的一种或几种；或为甲酸钠、乙酸钠、乙二酸钠、己二酸钾或丙烯酸铵中的一种或几种。所述的成核剂为蒙脱土、云母、粘土、碳酸钙、二氧化硅、滑石粉或两种以上的复配物；或为单羧酸、多羧酸盐、二苯胺、丙酮、芳族醇类、苯甲酸钠或环氧化合物。所述的抗氧剂为四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、 β-(4-羟基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、三甘醇双、亚磷酸三本酯、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亚磷酸酯或以上抗氧剂组成的混合物。所述的偶联剂为铬络合物偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂或为以上偶联剂组成的混合物。所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570或KH792。8.制备聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的方法，包括如下步骤①在50°C 100°C的温度下，将所述的碳纤维置入所述的碳纤维表面处理剂中浸泡 1-3小时后，在该碳纤维表面喷洒所述的偶联剂；②将所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯、处理后的碳纤维、成核剂和抗氧剂按上述重量百分比混合；③用螺杆挤出机熔融挤出造粒，螺杆各加温区温度分别为一区245°C，二区255°C， 三区260°C，四区，五区270°C，机头温度为260°C ；螺杆转速50 100转/分；喂料速度15转/分，混合物在双螺杆挤出机中停留时间为100 400秒。与现有技术相比，本专利技术的技术效果如下(1 )偶联剂在高温环境下与碳纤维表面的官能团和PET基体官能团进行反应，从而提高碳纤维和PET树脂基体的界面粘结性，在宏观上提高了所制备的复合材料的力学性能和热性能。( 2 )采用加入结晶成核剂，促进了 PET异相成核，改善了 PET基体的结晶性能和结晶速率。( 3 ) PET兼具良好力学性能和热学性能的工程塑料。 附图说明图1是本专利技术聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的拉伸断面扫描电镜图。 具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。实施例1①将PET重量百分比为89%、未经表面处理的短切碳纤维10%、四(β-(3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0. 05%、三(2，4- 二叔丁基苯基)亚磷酸酯0. 05%，在高速混合器室温状态下干混5分钟；②双螺杆挤出机经熔融挤出，造粒制成复合材料，其中，螺杆各加温区分别为一区 245°C，二区255°C，三区260°C，四区265°C，五区270°C，机头温度为260°C ；螺杆转速50转 /分；喂料速度15转/分。实施例2①将PET重量百分比为84%、未经表面处理的短切碳纤维15%、四(β -(3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0. 05%、三(2，4- 二叔丁基苯基)亚磷酸酯0. 05%，在高速混合器室温状态下干混5分钟；②双螺杆挤出机经熔融挤出，造粒制成复合材料，其中，螺杆各加温区分别为一区 245°C，二区255°C，三区260°C，四区265°C，五区270°C，机头温度为260°C ；螺杆转速50转 /分；喂料速度15转/分。实例3①在100°C的温度下，将碳纤维浸泡在硫酸1小时后，在该碳纤维表面喷洒钛酸酯偶联剂；②将PET重量百分比为89%、处理后的短切碳纤维10%、四(β-(3，5- 二叔丁基_4_羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0. 5%、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0. 5%和，在高速混合器室温状态下干混5分钟；③双螺杆挤出机经熔融挤出，造粒制成复合材料，其中，螺杆各加温区分别为一区 245°C，二区255°C，三区260°C，四区265°C，五区270°C，机头温度为260°C ；螺杆转速50转 /分；喂料速度15转/分。实例 4①在50°C的温度下，将碳纤维浸泡在硫酸3小时后，在该碳纤维表面喷洒所述的偶联剂；②将PET重量百分比为97%、处理后的短切碳纤维2%、四(β- (3，5_ 二叔丁基_4_羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.05%、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.05%和二氧化硅 0. 99%，在高速混合器室温状态下干混5分钟；③双螺杆挤出机经熔融挤出，造粒制成复合材料，其中，螺杆各加温区分别为一区 2450C，二区255°C，三区260°C，四区，五区270°C，机头温度为260°C ；螺杆转速50转 /分；喂料速度15转/分。实施例5①在100°C的温度下，将碳纤维浸泡在硫酸1小时后，在该碳纤维表面喷洒钛酸酯偶联剂；②将PET重量百分比为93%，处理后的短切碳纤维6%，三甘醇双0. 1%，多羧酸盐0.9%，在高速混合器室温状态下干混5分钟；③双螺杆挤出机经熔融挤出，造粒制成复合材料，其中，螺杆各加温区分别为一区 2450C，二区255°C，三区260°C，四区，五区270°C，机头温度为260°C ；螺杆转速100转 /分；喂料速度15转/分。实施例6①在75°C的温度下，将碳纤维浸泡在硝酸和高氯酸中2小时后，在该碳纤维表面喷洒铬络合物偶联剂；②将PET重量百分比为85%，处理后的短切碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料，特征在于其重量百分比组成为：聚对苯二甲酸乙二醇酯６９～９７％；碳纤维２～３０％；成核剂　０．５～５％；偶联剂０．１～１％；抗氧剂０．０１～０．１％；其余为碳纤维表面处理剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴唯，石品品，陈玉，姜煌，李治，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31