[发明专利]一种碳纤维增强聚酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种碳纤维增强聚酯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚酯树脂，由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称，具有高熔点，高韧性，出色的耐热性能和耐电性能，是一类性能优异、用途广泛的工程塑料。但是其强度和韧性等力学性能相对较差，从而影响了该聚酯树脂的应用。

目前也出现了针对改善聚酯树脂的强度和韧性的相关研究。所采取的方法是向聚酯树脂中添加填充剂如玻璃纤维以改善聚酯树脂的强度和韧性，但是这些填充剂的极性较弱，与聚酯树脂的结合力不强，导致聚酯树脂的力学和热力学性能变差。

为了改善填充剂的弱极性，增强填充剂与聚酯树脂的结合强度，目前常采用硅烷类偶联剂、丙烯酸、聚氨酯类等成膜剂处理填充剂。但是该类成膜剂在使用过程中分子之间易发生自身的缩聚反应，导致其实际的利用率低，经济成本高，而且对填充剂的极性改善很有限。例如，硅烷偶联剂在使用中易于自缩聚成硅氧烷低聚物，实际的利用率低，且与玻璃纤维表面有效化学键合的那部分还极易水解。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种强度高、韧性好的碳纤维增强聚酯复合材料。

以及，提供一种工艺简单，适于工业化生产的碳纤维增强聚酯复合材料制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种碳纤维增强聚酯复合材料，包括如下质量百分比的配方组分：

聚酯树脂  60～80％

润滑剂    0.1～0.3％

碳纤维    20～40％。

以及，上述碳纤维增强聚酯复合材料制备方法，包括如下步骤：

按照上述碳纤维增强聚酯复合材料的配方分别称取各组分；

将所述聚酯树脂、润滑剂混合形成混合物料；

将所述混合物料与碳纤维混合进行挤出，造粒，得到所述碳纤维增强聚酯复合材料；其中，所述碳纤维采用侧喂料的方式加入与所述混合物料混合。

上述碳纤维增强聚酯复合材料通过适当含量范围的各组分在挤出过程中互相作用，使得碳纤维增强聚酯复合材料具有良好的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和弯曲模量等力学性能。其中，碳纤维与聚酯树脂之间具有良好的相容性，使得两组分在挤出过程中互相结合，赋予该碳纤维增强聚酯复合材料优良的上述力学性能；润滑剂在挤出过程中与其它组分共同作用，使得各组分分散均匀。

该碳纤维增强聚酯复合材料制备方法只需按配方将各组分进行分步进料并挤出即可得到产品，其制备方法工艺简单，适于工业化生产。其中，该碳纤维采用侧喂料的方式进料，提高了碳纤维与其他组分混合的均匀性，从而提高该碳纤维在碳纤维增强聚酯复合材料中的分散性，使得碳纤维增强聚酯复合材料是微观结构更加均衡和稳定。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明碳纤维增强聚酯复合材料制备方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种强度高、韧性好的碳纤维增强聚酯复合材料。该碳纤维增强聚酯复合材料包括如下质量百分比的配方组分：

聚酯树脂    60～80％

润滑剂      0.1～0.3％

碳纤维      20～40％。

这样，上述碳纤维增强聚酯复合材料通过适当含量范围的各组分在挤出过程中互相作用，使得碳纤维增强聚酯复合材料具有良好的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和弯曲模量等力学性能，具体参见下文表1中数值。其中，碳纤维与聚酯树脂之间具有良好的相容性，使得两组分在挤出过程中互相结合，赋予该碳纤维增强聚酯复合材料优良的上述力学性能；润滑剂在挤出过程中与其它组分共同作用，使得各组分分散均匀。

具体地，上述聚酯树脂作为碳纤维增强聚酯复合材料的基础组分，该聚酯树脂优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种或两种。该优选种类的聚酯树脂能进一步提高碳纤维增强聚酯复合材料的韧性和耐热性能。