[发明专利]一种改性碳纤维的制备方法与一种抗静电性复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性碳纤维的制备方法与使用该改性碳纤维的抗静电性复合材料及其制备方法，其中，碳纤维改性步骤如下：首先，将碳纤维在35‑40℃的溶剂中浸泡20‑24h，再用洗涤剂反复洗涤多次，于70℃干燥箱中干燥5h，得到预处理后的碳纤维；其次，将预处理后的碳纤维在80‑110℃的强氧化剂中反应2‑5h,待反应结束冷却、洗涤、干燥，得到氧化处理的碳纤维；最后，将10g氧化处理后的碳纤维和200‑300ml的无水乙醇经分散处理得到碳纤维悬浊液，随后将碳纤维悬浮液加入到接枝物的溶液中，加入0.05‑0.1份引发剂，并在40‑50℃下回流反应2‑3h，经洗涤、干燥得到接枝处理的改性碳纤维。

技术领域

本发明涉及一种PBT材料领域，更具体地涉及一种功能化碳纤维增强的PBT导电、抗静电性共混材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是对苯二甲酸与1,4-丁二醇的缩聚物，具有强度高、力学性能好、电气性能好、耐热性好和易于成型加工等特点，广泛应用于汽车工业、电子电器、机械制造等行业，现为五大工程塑料发展最快的一种。但PBT缺口冲击强度不高、高温下刚性差、阻燃性差，不能满足工程塑料较高的机械性能要求和一些特殊使用环境的要求。

ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)一种具有优良的力学性能和耐冲击性，广泛用于工程塑料的冲击改性，是PBT最常见的增韧剂之一，增韧效果明显。然而PBT/ABS共混材料应用于汽车工业、电子电器等行业还需解决减质、提高刚性、增强抗静电性等问题。

碳纤维是一种具有高强度、质轻、良好导电性、密度低、耐腐蚀、耐高温，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性优异的特种纤维，应用于改性工程塑料取得了很好的增强效果。添加碳纤维后的PBT共混材料将减少灰尘或污物粘在组件上，材料具有抗静电性，缓解了因静电放电对组件的损害，从而使组件的工作更稳定。但碳纤维光滑疏水的表面通常导致纤维和共混材料之间的黏附力较弱，需对其进行改性。

综上所述，采用ABS增韧PBT具有明显效果，但PBT/ABS共混体系相容性不足，应用于汽车工业、电子电器等行业还需解决减质、提高刚性、增强抗静电性等问题。

发明内容

本发明针对上述的问题提出由功能化碳纤维，以及由该功能化碳纤维增强以PBT为基体树脂复合材料的导电、抗静电性及其制备方法，获得轻质、刚性提高、抗静电性增强的复合材料，所述复合材料性能更好、应用范围更广，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述技术问题，本发明改性碳纤维的制备方法采取以下的解决方案：

(1)碳纤维的预处理：将碳纤维在35-40℃的溶剂中浸泡20-24h，再用洗涤剂反复洗涤多次，于70℃干燥箱中干燥5h，得到去胶碳纤维，得到预处理后的碳纤维。

(2)碳纤维的氧化处理：将预处理后的碳纤维在80-110℃的强氧化剂中反应2-5h,待反应结束冷却后用洗涤剂反复洗涤多次至pH值至6-7，于70℃干燥箱中干燥5h，得到氧化处理的碳纤维。

(3)碳纤维的接枝处理：将10g氧化处理后的碳纤维和200-300ml的无水乙醇置于烧瓶中，将其置于功率为100W的超声波清洗器中超声分散30-40min后得到碳纤维悬浊液，随后将碳纤维悬浮液加入到接枝物的溶液中，加入0.05-0.1份引发剂，并在40-50℃下回流反应2-3h，处理后用洗涤剂反复洗涤，于70℃干燥箱中干燥5h，得到接枝处理的碳纤维，即改性碳纤维。

基于前述技术方案，所述的强氧化剂只要为硫酸、硝酸、次氯酸、高锰酸钾中的一种或多种以任意混合比混合而成即可达到本发明的目的，所述的引发剂只要为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化苯甲酰(BPO)叔丁酯、过氧化甲乙酮的一种或多种以任意混合比混合而成，即可达到本发明的目的。

进一步改进的是，所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维。所述的接枝物为苯乙烯-马来酸酐二元共聚物(SMA)。