[发明专利]弹性体包覆碳酸钙粒子和碳纤维改性的PBT复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种弹性体包覆碳酸钙粒子和碳纤维改性的PBT复合材料。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是一种综合性能优良和用途很广的的结晶性聚合物，但由于阻燃性差、脆性大、缺口冲击强度低等缺点，限制了PBT在某些领域中的应用。通常对PBT进行增韧、增强等方面的功能改性可以进一步拓展其应用范围。目前对PBT增韧增强改性主要有以下方法：弹性体对PBT增韧改性将弹性体于PBT及添加剂混合后挤出、造粒可以显著提高PBT的冲击强度，增韧效果较好；无机刚性粒子对PBT增韧增强改性将无机刚性粒子于PBT及添加剂混合后挤出、造粒可以显著提高PBT的强度、刚度，增强效果较好；弹性体与无机刚性粒子并用共混对PBT改性将弹性体与无机刚性粒子于PBT及添加剂混合后挤出、造粒对材料的强度和韧性都有较好的改性效果。然而，在上述现有技术中，单独使用弹性体在提高材料韧性的同时也会降低材料的刚性；而单独使用无机刚性粒子在提高材料刚性的同时又会降低材料的韧性；弹性体、无机刚性粒子共混会使得两种物质的作用相互影响，从而使得材料的力学性能得不到预期的效果。

碳纤维具有高强度、低密度、高耐温、耐水、耐腐蚀等特点，是一种优异的高强度增强材料，已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。对PBT采用碳纤维增强改性具有非常高的比强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹性体包覆碳酸钙粒子和碳纤维改性的PBT复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：弹性体包覆碳酸钙粒子和碳纤维改性的PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为：PBT 60%～80%、碳酸钙粒子5%～15%、二异氰酸酯0.5%～2%、多元羟基化合物1%～4%、马来酸酐接枝聚合物2%～8%、碳纤维10%～25%、抗氧剂0.1%～1%。

所述的碳酸钙粒子为纳米碳酸钙或微米碳酸钙。

所述的多元羟基化合物为二元醇化合物、三元醇化合物中的一种或两者混合物。

所述的马来酸酐接枝聚合物为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH）、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-二烯烃共聚物（EPDM-g-MAH）、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS-g-MAH）中的一种。

所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维，其具体方法为配制处理溶液，将50wt%～70wt%硝酸、25wt%～50wt%硝酸钠和5wt%～20wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为60%～70%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～90分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维。

所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。

上述的弹性体包覆碳酸钙粒子和碳纤维改性的PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将各组分按重量比例配料；

（2）将PBT在120℃～130℃下干燥4～6小时，含水率控制在0.03%以下，待用；

（3）将碳酸钙粒子在60℃～120℃下干燥1～2小时，待用；

（4）碳纤维表面氧化处理：配制处理溶液，将50wt%～70wt%硝酸、25wt%～50wt%硝酸钠和5wt%～20wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为60%～70%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～90分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维，待用；

（5）将干燥处理后的PBT、碳酸钙粒子、马来酸酐接枝聚合物和抗氧剂加入混合机中高速混合搅拌3～15分钟；

（6）加入多元羟基化合物，低速搅拌3～15分钟混合，然后再加入二异氰酸酯高速搅拌10～60分钟；

（7）将上述混合料加入双螺杆挤出机的主料口，将表面经过氧化处理的碳纤维从双螺杆挤出机的侧料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼、挤出、冷却、造粒，即得本发明的弹性体包覆碳酸钙粒子和碳纤维改性的PBT复合材料。