[发明专利]一种具有优良力学性能的Gn-PET/PC合金及其制备方法

说明书

本发明属于高分子复合材料合成技术领域，具体涉及一种具有优良力学性能的Gn‑PET/PC合金及其制备方法，以PC树脂、Gn‑PET改性母粒、POE‑g‑MAH为原料，经高速混合机混合均匀之后，再由双螺杆挤出机挤出造粒即得到具有高性能的Gn‑PET/PC合金。本发明方法制备的Gn‑PET/PC合金不仅解决了PET与PC复合材料界面性能差的关键性难题，实现良好的界面粘结，而且改善了PC的加工性能，制备既具有优异的刚性耐磨性耐热性又具有韧性和加工性的关键技术难题，拓宽了PC在汽车零部件、机械等工程塑料领域中的应用。

技术领域

本发明属于高分子复合材料合成技术领域，具体涉及一种具有优良力学性能的Gn-PET/PC合金及其制备方法。

背景技术

高分子材料因其良好的性能已广泛应用于各种领域，高分子材料在机械工业中的运用越来越广泛。“以塑代钢”，“以塑代铁”使机械材料从传统的大体积型和高能耗型向着安全简便、经济实用、低能环保方向发展。高分子以及新型高分子材料的力学性能良好，耐磨性和耐腐蚀性能优异，在机械工业当中具有非常明显的优越性。

聚碳酸酯简称PC，是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可以分为脂肪族、芳香族、脂肪族—芳香族等多种类型。而且，聚碳酸酯具有突出的抗冲击性、耐蠕变性能，较高的拉伸强度，较强的耐热性和耐寒性，介电性能优良，有极好的颜色和尺寸稳定性，透光性能好，是一种性能优异的工程塑料，被广泛应用于国防、建筑、交通、航空航天、电子电器、光学透镜、包装等领域。但是，PC具有耐疲劳强度较低，容易产生应力开裂，耐磨性较差，不易加工的缺点，因此，为了弥补PC的上述缺点，在使用PC作为工程塑料时需要对其进行改性。

对苯二甲酸乙二醇酯简称PET，表面平滑有光泽，可广泛的应用于磁记录、感光材料、电子、电气绝缘、工业用膜、包装装饰、屏幕保护、光学级镜面表面保护等领域。PET具有优良的机械强度、电绝缘性、耐热性和耐化学药品性，耐蠕变性、耐疲劳性及耐摩擦与磨损性等也极为突出。但是作为工程塑料应用时，PET存在结晶速率慢，成型制品的收缩性大，抗冲击性能差等缺点，妨碍了其在工程塑料领域的应用。

石墨烯是由碳原子构成的具有单原子层厚度的二维晶体，由于其独特的二维共轭结构，石墨烯展现出了许多突出的物理化学性质，包括巨大的比表面积、高长径比和较小的孔径。许多研究已经表明，将石墨烯均匀的分散到高分子材料中可以大大提高其机械性能，获得更广泛适用范围的材料。当大规模应用时，石墨烯在加入高分子材料中容易发生团聚，无法均匀分散，为此本发明采用球磨法在极性溶剂中研磨制备石墨烯，然后将制备的石墨烯在PET原位聚合过程中加入进去，解决了石墨烯在高分子材料中容易发生团聚，无法均匀分散的问题。

POE-g-MAH是POE接枝马来酸酐，POE作为一种性能优良的热塑性弹性体，目前在共混体系中得到广泛的应用。但由于其呈现非极性的特征，在进行物理共混时容易出现相容性差的问题，因此需要对其进行化学改性，在POE上接枝马来酸酐，可以在体系中引入极性羧基基团，可以增加合金之间的相容性。

本发明采用PC树脂、Gn-PET改性母粒、POE-g-MAH为原料，经高速混合机混合均匀之后，再由双螺杆挤出机挤出造粒即得到具有优良力学性能的Gn-PET/PC合金。由于PC具有耐疲劳强度较低，容易产生应力开裂，耐磨性较差，不易加工的缺点，而PET的耐蠕变性、耐疲劳性及耐摩擦与磨损性等极为突出，因此Gn-PET的加入弥补了PC耐疲劳性及不易加工的不足，改善了体系的流动性，经本发明制备出来的Gn-PET/PC合金具有较高的综合性能。采用原位聚合的方法将球磨法制备的石墨烯在PET的原位聚合过程中添加进去，石墨烯片层边缘的羧基（—COOH）会与PET的端羟基进行反应，从而得到一种三维交联网络状的PET复合材料，与传统的物理共混不同，通过化学交联封端制备出来的PET复合材料不断保留了石墨烯的高的机械性能，而且各组分间结合的更紧，同时也分布的更加均匀。另外，由于Gn-PET与PC不完全相容，加入POE-g-MAH作为相容剂可以使Gn-PET与PC形成嵌段共聚物，增加了Gn-PET与PC的相容性，解决了PET与PC共混挤出时会出现两相的情况。