[发明专利]一种高强度高模量的PC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，具体地说是一种高强度高模量的PC复合材料。

背景技术

聚碳酸酯（PC）作为综合性能优异、用途极为广泛的重要工程塑料品种，广泛用于汽车、电子电气、建筑材料、机械零件、办公自动化设备、包装业、运动器械、医疗、保健、光盘和家庭用品等领域。但PC也存在一些缺陷，如加工性能较差，易应力开裂，缺口冲击和低温韧性差等，限制其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度高模量的PC复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高强度高模量的PC复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC 50%～80%、纳米碳纤维5%～20%、无机填料5%～15%、偶联剂0.5%～2%、相容剂2%～4%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.5%～1.5%。

所述的PC为双酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为20000～40000g/mol。

所述的纳米碳纤维为表面经氧化预处理的纳米碳纤维，其处理工艺为将纳米碳纤维加入体积比3：1的98%浓硫酸和70%浓硝酸的混合液，在60℃～90℃温度下反应15～60分钟，然后先后用氢氧化钠溶液中和、用水清洗，直至pH值不显酸性，再在80℃～120℃烘干，即得表面经氧化预处理的纳米碳纤维。

所述的无机填料为纳米碳酸钙或气相纳米二氧化硅。

所述的偶联剂为钛酸盐偶联剂或铝钛复合偶联剂。

所述的相容剂为聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐（PMMA-g-MAH）。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物。

所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯（PETS）。

上述的一种高强度高模量的PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将PC在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，待用；

（2）、纳米碳纤维表面经氧化预处理：将纳米碳纤维加入体积比3：1的98%浓硫酸和70%浓硝酸的混合液，在60℃～90℃温度下反应15～60分钟，然后先后用氢氧化钠溶液中和、用水清洗，直至pH值不显酸性，再在80℃～120℃烘干，即得表面经氧化预处理的纳米碳纤维，待用；

（3）、按重量配比称取无机填料和偶联剂，加入超声振荡发生器或转速不低于3000转/分钟的高速混合机中，于80℃～120℃温度下搅拌20～60分钟，使均匀分散，然后冷却至低于40℃，得到表面活化处理的无机填料，出料待用；

（4）、按重量配比称取干燥的PC和步骤（2）得到的表面经氧化预处理的纳米碳纤维，加入高速混合机中混合均匀，然后加入步骤（3）表面活化处理的无机填料，再加入按重量配比称取的相容剂、抗氧剂和润滑剂，继续混合5～30分钟，使充分混合均匀后出料；

（5）、将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～260℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明制得的PC复合材料具有高比强度、高比模量、高结晶取向度、高导电导热等优点，在汽车、化工、机械、电气、建筑等领域具有巨大的潜力和广泛的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种高强度高模量的PC复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC 75%、纳米碳纤维10%、纳米碳酸钙10%、钛酸盐偶联剂1%、聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐（PMMA-g-MAH）3%、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物0.3%、季戊四醇硬脂酸酯（PETS）0.7%。其中，所述的PC为双酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为20000～40000g/mol。所述的纳米碳纤维为表面经氧化预处理的纳米碳纤维，其处理工艺为将纳米碳纤维加入体积比3：1的98%浓硫酸和70%浓硝酸的混合液，在60℃～90℃温度下反应15～60分钟，然后先后用氢氧化钠溶液中和、用水清洗，直至pH值不显酸性，再在80℃～120℃烘干，即得表面经氧化预处理的纳米碳纤维。