碳纤维填充改性PET/PTT合金及其制备方法.pdf

本发明公开了一种碳纤维填充改性PET/PTT合金及其制备方法。本发明的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其组分按质量百分数配比为：PET50%～70%、PTT15%～30%、SMA2%～4%、改性碳纤维5%～15%、增塑剂5%～8%、成核剂0.5%～1%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%，所述改性碳纤维为表面经电化学聚合处理的短切聚丙腈碳纤维。本发明的有益效果是，本发明通过对碳纤维经过电化学聚合处理，极大地提高了碳纤维表面浸润性和反应性，进而大大提高了材料的强度、刚度、模量和结晶取向度等，而且还保持了PET和PTT各自原有的优势性能，具有很好的实用价值和推广应用前景。

1.  一种碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：PET 50%～70%、PTT 15%～30%、SMA 2%～4%、改性碳纤维5%～15%、增塑剂5%～8%、成核剂0.5%～1%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%。

2.  根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，所述改性碳纤维为表面经电化学聚合处理的短切聚丙腈碳纤维。

3.  根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，所述增塑剂为质量比5：1的热塑性聚醚酯TPEE与聚己二酸异丁二酯的复配物。

4.  根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，所述成核剂为纳米二氧化硅、碳酸氢钠、苯甲酸钠中的一种。

5.  根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1010或抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物中的一种。

6.  根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。

7.  根据权利要求1所述的碳纤维填充改性PET/PTT合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥6～8小时，待用； 
（2）、碳纤维表面处理：以短切聚丙腈碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2～3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4℃～28℃，循环伏安电位在-0.8～0.3V，处理时间30～200分钟，使碳纤维表面沉积形成一层聚合膜，并用去离子水冲洗3～5次，再在80℃～150℃的真空烘箱内干燥24～48h，即得所述改性碳纤维，待用；
（3）、按重量配比称取干燥的PET和PTT加入高速混合器中，同时按重量配比加入SMA、增塑剂、成核剂、抗氧剂、润滑剂，并按重量配比加入步骤（2）制得的改性碳纤维，使一起混合3～15分钟，待充分混合均匀后，出料；
（4）、将步骤（3）的出料加入双螺杆挤出机中，于210℃～280℃温度下经过熔融混炼、挤出造粒，即得本发明的碳纤维填充改性PET/PTT合金。

碳纤维填充改性PET/PTT合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种碳纤维填充改性PET/PTT合金及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种具有较高的熔融温度和玻璃化温度的结晶性聚合物，在一定的温度范围内保持优良的物理性能和力学性能，其耐疲劳性、耐摩擦性、耐老化性、电绝缘性特点极为突出，对大多数有机溶剂和酸较稳定，生产能耗较低，因而被广泛应用于合成纤维、薄膜和工程塑料等领域；但由于PET 刚性较强使得材料韧性较差，结晶速度较慢，成型模具温度高及成型周期长等缺点，大大限制了其应用范围。聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是一种结晶速度快，融融温度和玻璃化温度较低的结晶性聚合物，具有特别优异的柔软性、弹性回复性，加工性能、电气性能、机械性能和尺寸的稳定性特点；PTT 纤维保持了PET 纤维的优良的抗皱性和耐化学性，柔软性、抗日光性、耐污性、低静电性、易染色性、低吸水率并具有一定的抗水解稳定性等特点。但其模量较低、材料较软限制了PTT 使用范围。将PET与PTT 共混制备的PET/PTT合金，在性能上可以取长补短，同时还具有优良的成型加工、抗冲击、耐高温热老化、耐化学药品等优良性能。但未经改性的PET/PTT合金却存在相容性不好、力学强度不稳定的问题，将大大限制了其的应用效果和应用领域。为了得到高性能的PET/PTT合金，往往需要加入第三组分，以提高PET/PTT的性能，更好地提升PET/PTT的应用效果及应用领域。碳纤维由于密度小、比强度高、化学稳定性好、成型好等优点，以碳纤维填充PET/PTT合金将具有很高的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度、低成本的碳纤维填充改性PET/PTT合金及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：碳纤维填充改性PET/PTT合金，其组分按质量百分数配比为：PET 50%～70%、PTT 15%～30%、SMA 2%～4%、改性碳纤维5%～15%、增塑剂5%～8%、成核剂0.5%～1%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%。
所述PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
所述PTT为聚对苯二甲酸丙二醇酯。
所述SMA为苯乙烯接枝马来酸酐共聚物。
所述改性碳纤维为表面经电化学聚合处理的短切聚丙腈碳纤维。
所述增塑剂为质量比5：1的热塑性聚醚酯TPEE与聚己二酸异丁二酯的复配物。
所述成核剂为纳米二氧化硅、碳酸氢钠、苯甲酸钠中的一种。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1010或抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物中的一种。
所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
上述的碳纤维填充改性PET/PTT合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥6～8小时，待用； 
（2）、碳纤维表面处理：以短切聚丙腈碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2～3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4℃～28℃，循环伏安电位在-0.8～0.3V，处理时间30～200分钟，使碳纤维表面沉积形成一层聚合膜，并用去离子水冲洗3～5次，再在80℃～150℃的真空烘箱内干燥24～48h，即得所述改性碳纤维，待用；
（3）、按重量配比称取干燥的PET和PTT加入高速混合器中，同时按重量配比加入SMA、增塑剂、成核剂、抗氧剂、润滑剂，并按重量配比加入步骤（2）制得的改性碳纤维，使一起混合3～15分钟，待充分混合均匀后，出料；
（4）、将步骤（3）的出料加入双螺杆挤出机中，于210℃～280℃温度下经过熔融混炼、挤出造粒，即得本发明的碳纤维填充改性PET/PTT合金。
本发明的有益效果是，本发明通过对碳纤维经过电化学聚合处理，极大地提高了碳纤维表面浸润性和反应性，进而大大提高了材料的强度、刚度、模量和结晶取向度等，而且还保持了PET和PTT各自原有的优势性能，具有很好的实用价值和推广应用前景。
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：
一种碳纤维填充改性PET/PTT合金，其组分按质量百分数配比为：PET 50%、PTT 30%、SMA 3%、改性碳纤维10%、增塑剂5%、碳酸氢钠1%、抗氧剂1010 0.2%、季戊四醇硬脂酸酯0.8%，所述改性碳纤维为表面经电化学聚合处理的短切聚丙腈碳纤维，所述增塑剂为质量比5：1的热塑性聚醚酯TPEE与聚己二酸异丁二酯的复配物。
制备方法：（1）、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥6～8小时，待用； （2）、碳纤维表面处理：以短切聚丙腈碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2～3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4℃～28℃，循环伏安电位在-0.8～0.3V，处理时间30～200分钟，使碳纤维表面沉积形成一层聚合膜，并用去离子水冲洗3～5次，再在80℃～150℃的真空烘箱内干燥24～48h，即得所述改性碳纤维，待用；（3）、按重量配比称取干燥的PET和PTT加入高速混合器中，同时按重量配比加入SMA、增塑剂、碳酸氢钠、抗氧剂1010、季戊四醇硬脂酸酯，并按重量配比加入步骤（2）制得的改性碳纤维，使一起混合3～15分钟，待充分混合均匀后，出料；（4）、将步骤（3）的出料加入双螺杆挤出机中，于210℃～280℃温度下经过熔融混炼、挤出造粒，即得本发明的碳纤维填充改性PET/PTT合金。
实施例2：
一种碳纤维填充改性PET/PTT合金，其组分按质量百分数配比为：PET 62%、PTT 15%、SMA 2%、改性碳纤维15%、增塑剂5%、苯甲酸钠0.5%、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物0.1%、季戊四醇硬脂酸酯0.4%，所述改性碳纤维为表面经电化学聚合处理的短切聚丙腈碳纤维，所述增塑剂为质量比5：1的热塑性聚醚酯TPEE与聚己二酸异丁二酯的复配物。
制备方法：（1）、将PET和PTT在强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥6～8小时，待用； （2）、碳纤维表面处理：以短切聚丙腈碳纤维作阳极、不锈钢板作阴极，电聚合液为初始阴离子浓度在0.2～3.0mol/L的苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共聚物中的一种的铵盐水溶液，温度4℃～28℃，循环伏安电位在-0.8～0.3V，处理时间30～200分钟，使碳纤维表面沉积形成一层聚合膜，并用去离子水冲洗3～5次，再在80℃～150℃的真空烘箱内干燥24～48h，即得所述改性碳纤维，待用；（3）、按重量配比称取干燥的PET和PTT加入高速混合器中，同时按重量配比加入SMA、增塑剂、苯甲酸钠、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物、季戊四醇硬脂酸酯，并按重量配比加入步骤（2）制得的改性碳纤维，使一起混合3～15分钟，待充分混合均匀后，出料；（4）、将步骤（3）的出料加入双螺杆挤出机中，于210℃～280℃温度下经过熔融混炼、挤出造粒，即得本发明的碳纤维填充改性PET/PTT合金。