[发明专利]低模量碳纤维改性PC复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种低模量碳纤维改性PC复合材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯（PC）是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击性能，耐蠕变和尺寸稳定性好，能在较高的温度范围内保持较高的力学强度，无毒，介电性能优良，是近年来增长迅速最快和产能规模最大的工程塑料。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。碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性，属典型的高新技术产品，主要用于制备先进复合材料，已广泛应用于宇航、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域。碳纤维可以作为增强树脂复合材料和改进其力学性能的增强剂，但碳纤维增强树脂复合材料时，要求有较高的层间剪切强度（ILSS），而未经表面处理的碳纤维表面呈惰性，比表面积小，边缘活性碳原子少，活性官能团含量极少，表面能低，和树脂浸润性及两相界面粘结性差，碳纤维与树脂复合材料的层间剪切强度较低，不能满足其使用效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低模量碳纤维改性PC复合材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：低模量碳纤维改性PC复合材料，其组分按质量百分数配比为：PC树脂60%～90%、低模量碳纤维5%～20%、增韧剂5%～15%、相容剂2%～4%、抗氧剂0.1%～0.5%、耐水解剂0.5%～2%、其它助剂0～1.5%。

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

所述的低模量碳纤维为模量在200GPa以下、且表面经偶联剂改性处理的碳纤维，其改性处理方法为：将碳纤维置于质量分数为60%～70%的硝酸溶液，在75℃～90℃下浸渍处理5～40分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后加入钛酸盐偶联剂涂层处理，然后在80℃～150℃烘干，即得表面经偶联剂改性处理的碳纤维。

所述的增韧剂为马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（EBA-g-MAH）。

所述的相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐共聚物（SMA）。

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。

所述的耐水解剂为双酚A双缩水甘油醚。

所述的其它助剂为润滑剂、光稳定剂、色母中的一种或几种，其中，润滑剂优选季戊四醇硬脂酸酯（PETS），光稳定剂优选质量比1：1的HS-944与HS-622的复合受阻胺光稳定剂，色母优选炭黑色母。

上述的低模量碳纤维改性PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：

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

（2）、低模量碳纤维表面改性处理：将碳纤维置于质量分数为60%～70%的硝酸溶液，在75℃～90℃下浸渍处理5～40分钟，然后真空抽滤去酸液，并用去离子水冲洗至中性，经干燥后加入钛酸盐偶联剂涂层处理，然后在80℃～150℃烘干，即得表面改性处理的碳纤维，待用；

（3）、按重量配比称取干燥的PC树脂和步骤（2）得到的表面改性处理的碳纤维，加入高速混合机，搅拌2～15分钟，然后加入按重量配比称取的增韧剂、相容剂、抗氧剂、耐水解剂、其它助剂，继续混合5～30分钟，使充分混合均匀后出料；

（4）、将步骤（3）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，本发明采用首先对低模量碳纤维硝酸氧化处理，再进行偶联剂涂层改性处理，得到的低模量碳纤维改性PC复合材料，具有很好的效果，使其改性的PC复合材料具有高弯曲强度和优异综合性能，因而具有巨大的潜力和广泛的应用前景，可广泛用于汽车、电子、化工等领域。

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：