[发明专利]以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料及制备方法，包括：将经干燥处理的70‑80重量份的PBT、20‑30重量份的POE、2‑10重量份的相容剂、5‑15重量份的碳纤维/石墨烯改性复合碳材，以及抗氧剂、润滑剂置于高速混合机中混合均匀得到混合料，然后将混合料加入转矩流变仪中熔融混合后用平板硫化机热压成型即得所述PBT复合材料。其中所述碳纤维/石墨烯改性复合碳材的制备过程如下：首先采用强氧化剂对去胶预处理碳纤维进行氧化处理得到氧化处理碳纤维；其次采用POE‑g‑MAH对氧化处理碳纤维进行接枝而得到接枝处理碳纤维；最后采用接枝处理碳纤维、引发剂对氧化石墨烯进行二次接枝碳纤维即得。

技术领域

本发明涉及一种以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料及其制备方法。

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，是半结晶的热塑性树脂，具有优良的力学性能、电性能、耐热性能及加工性能，在电子电器、机械设备、汽车部件和精密仪器等工业领域得到了广泛的应用，是五大工程塑料发展最快的一种。但PBT缺口冲击强度低、高温尺寸稳定性差、制品表面电阻率高且易于富集静电等缺点，限制了它在某些领域的应用。

POE是乙烯和辛烯的嵌段共聚物,易于加工，是一种性能优良的热塑性弹性体。POE主链是饱和的,它具有弹性好,强度高并具有较为优异的耐老化和抗紫外线性能。加入POE不仅可以增韧PBT，也可以提高PBT复合材料的耐候性能，但由于结构的关系，POE分子链的非极性使得其与PBT不相容，需增加相容剂提高体系的相容性。另外，PBT复合材料应用于电子、电器、汽车等行业还需解决材料的刚性不足、导热性不足等问题。

石墨烯是一种新型准二维碳纳米材料，具有极高的模量和断裂强度，对复合材料的力学性能、电性能、导热性能等具有良好的改善作用，常用来与聚合物基体复合制备高性能聚合物复合材料。碳纤维是一种高强度、高模量的纤维，具有优异的力学性能，碳纤维增强复合材料具有质轻、比强度和比模量高、整体设计性好等特点，常被应用作为复合材料的增强体。碳纤维与导热填料(如石墨烯)共同填充基体更容易形成三维导热网络，比单一材料填充表现出更优异的导热性能及力学性能。

综上所述，POE增韧PBT对力学性能的提高有限，限制了PBT工程材料在某些领域的应用，本发明考虑在PBT共混体系中引入碳纤维和石墨烯来提高材料的强度和导热性。但未经处理的碳纤维和石墨烯表面能低，与PBT共混体系的相容性差，因此，本发明通过添加功能化的碳纤维和石墨烯，制备出性能更好、应用范围更广的增强、导热PBT共混材料。

发明内容

因此，针对上述的问题、上述背景和问题，本发明的目的在于提供一种以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料，其利用POE、相容剂和PBT进行熔融共混，同时加入处理后的碳纤维/石墨烯改性复合碳材，制备具有增强强度与导热性的PBT/POE共混材料，本发明制得的PBT/POE共混材料具有良好的强度、导热性，且制备方法简单方便，易于实现，具有重要的实际应用价值。

为实现上述技术问题，本发明采取的解决方案为：以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料，所述改性复合碳材为碳纤维/石墨烯改性复合碳材，所述复合材料由下列重量份的材料制成：

在上述技术方案的基础上，所述碳纤维/石墨烯改性复合碳材的改性方法为：

(1)碳纤维的预处理：将碳纤维在35-40℃的丙酮中浸泡20-24h，再用离子水或蒸馏水反复洗涤多次，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去离子水或蒸馏水反复洗涤多次至pH值至6-7，于70℃干燥箱中干燥5h，得到氧化处理碳纤维，此处将氧化处理碳纤维命名为O-CF；