專利名稱：一種ptt/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種PTT/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
PTT (聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)是由對(duì)苯二甲酸二甲酯或?qū)Ρ蕉姿岷?，3_丙二醇聚合而得的聚酯。PTT是繼20世紀(jì)50年代聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)和70年代聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)之后新研發(fā)的一種極具發(fā)展前途的新型聚酯高分子材料，1998年被美國(guó)評(píng)為六大石化新產(chǎn)品之一。PTT是一種具有較高的熔融溫度和玻璃化溫度的半結(jié)晶性高聚物，具有良好的耐磨性、耐熱性和耐化學(xué)藥品性，廣泛應(yīng)用于合成纖維、薄膜和工程塑料等領(lǐng)域。然而，PTT的低溫脆性較差和作為普通高分子材料所固有的電絕緣性嚴(yán)重限制了這種新型聚酯的應(yīng)用領(lǐng)域。自從1997年，美國(guó)化學(xué)家MacDiarmicU物理學(xué)家Herger和日本化學(xué)家Siirakawa 教授發(fā)現(xiàn)摻雜聚乙炔具有良好的導(dǎo)電性后，世界各國(guó)科學(xué)家紛紛投入到導(dǎo)電聚合物的研究當(dāng)中，各種有機(jī)導(dǎo)電聚合物相繼出現(xiàn)，其應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大，廣泛應(yīng)用于各種家用電器、 航空航天、抗靜電涂料、雷達(dá)吸波材料、電磁屏蔽材料和傳感器等方面，極大地豐富和改善了人們的生活。按照材料結(jié)構(gòu)和制備方法的不同可將導(dǎo)電高分子材料分為2大類一類是結(jié)構(gòu)型或本征型導(dǎo)電高分子材料，即高分子本身或少量摻雜后具有導(dǎo)電性質(zhì)的高分子材料，一般是電子高度離域的共軛聚合物經(jīng)過適當(dāng)電子受體或供體進(jìn)行摻雜后制得的；另一類是復(fù)合型或填充型導(dǎo)電高分子材料，一般是將抗靜電劑及各種導(dǎo)電材料加入到基體聚合物中復(fù)合而成，常見的有金屬填充型、炭黑填充型及纖維填充型等。但金屬和炭黑填充都只有在高填充量時(shí)才具有較好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，使價(jià)格升高，而且會(huì)造成整個(gè)復(fù)合材料綜合力學(xué)性能降低，如具有較大的脆性，這勢(shì)必影響其應(yīng)用范圍。纖維填充型獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)會(huì)大大降低其導(dǎo)電閥值，其中碳纖維由于密度小、比強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、成型好等優(yōu)點(diǎn)作為聚合物中的導(dǎo)電元素更具優(yōu)勢(shì)。然而其在聚合物中由于高度取向所導(dǎo)致的濃度階梯分布極大阻礙了其應(yīng)用范圍。到目前為止，關(guān)于聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯/碳纖維復(fù)合材料的制備至今尚無(wú)報(bào)道
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種PTT/碳纖維復(fù)合材料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述PTT/碳纖維復(fù)合材料的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明提供了一種PTT/碳纖維復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括以下組分和重
PTT70-95，
改性碳纖維5-30，
抗氧劑0. 05-1，
光穩(wěn)定劑0.05-1。所述的改性碳纖維是由下列方法制備得到的將1份碳纖維和5 60份的氧化劑溶液混合，30 90°C的反應(yīng)溫度下，超聲處理30 MOmin后，用去離子水沖洗3 5次， 60 150°C于真空烘箱干燥M-48h。所述的氧化劑溶液選自硫酸、硝酸或高氯酸中的一種或幾種的混合溶液。所述的碳纖維為短切碳纖維，選自聚丙烯腈碳纖維或浙青碳纖維中的一種，直徑 1 100 μ m,長(zhǎng)度 1 10mm。所述的抗氧劑選自抗氧劑168(三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯)、抗氧劑沈4 (2-叔丁基-4-甲基苯酚)、抗氧劑300 (4，4'-硫代雙(6-叔丁基間甲酚))、抗氧劑 565 (4-硝基-2，6- 二叔丁基苯酚)、抗氧劑1010 (四[甲基-β - (3，5- 二叔丁基_4_羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)或抗氧劑1076 (β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯)等中的一種或幾種的混合物。所述的光穩(wěn)定劑選自光穩(wěn)定劑四2 (二-(N-甲基-2，2，6，6-四甲基-4-吡啶基) 癸二酯和甲基-(N-甲基-2，2，6，6-四甲基-4-吡啶基癸二酯)、光穩(wěn)定劑622( 丁二酸與G-羥基_2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物))、光穩(wěn)定劑770(雙0，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯)或光穩(wěn)定劑944(聚[[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)胺]_1，3， 5-三嗪-2，4- 二基][(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)亞胺]_1，6- 二己二基[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)亞胺]]])中的一種。本發(fā)明還提供了一種上述PTT/碳纖維復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟稱取70-95份PTT、5-30份改性碳纖維、0. 05-1份抗氧劑和0. 05-1份光穩(wěn)定劑，溫度為230 260°C，在高分子加工設(shè)備中進(jìn)行熔融共混，制備PTT/碳纖維復(fù)合材料。所述的高分子加工設(shè)備選自單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)、注塑機(jī)、高速混合機(jī)、開煉機(jī)或微型注塑機(jī)中的一種或幾種。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的復(fù)合材料，由于經(jīng)過特殊表面處理的碳纖維表面帶有大量-COOH或-OH等官能團(tuán)，從而在制備過程中碳纖維能與聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，極大的抑制了碳纖維由于取向所導(dǎo)致的濃度差異，使得碳纖維在體系中分散均勻，較低的碳纖維填充就能較大的提高聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的沖擊強(qiáng)度和導(dǎo)電性，且整個(gè)制備過程未帶入其他溶劑，極大的方便工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。所用的PTT為Shell公司產(chǎn)品。實(shí)施例1(1)改性碳纖維的制備將6份短切聚丙烯腈碳纖維、60%的硝酸溶液300份， 850C的反應(yīng)溫度下，超聲處理30min后，用去離子水沖洗3次，于60°C于真空烘箱干燥24h (2)稱取聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯95份、改性碳纖維5份、抗氧劑10100. 05份和光穩(wěn)定劑7700. 05份，于高速混合機(jī)中混合2min，于230°C條件下熱壓成膜從而制備聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯/短切碳纖維復(fù)合材料，其中碳纖維含量為5%。測(cè)試樣品的力學(xué)和電學(xué)性能，數(shù)值如表1所示。實(shí)施例2(1)改性碳纖維的制備將11份的短切浙青碳纖維、98%的硫酸溶液100份，70°C 的反應(yīng)溫度下，超聲處理70min后，用去離子水沖洗4次，于90°C于真空烘箱干燥3 備用。(2)稱取聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯90份、改性碳纖維10份、抗氧劑1680. 5份和光穩(wěn)定劑四20. 5份，于高速混合機(jī)中混合2min，于245°C條件下微型注塑制備聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯/短切碳纖維復(fù)合材料 鈴型樣條，其中碳纖維含量為10%。測(cè)試樣品的力學(xué)和電學(xué)性能，數(shù)值如表1所示。實(shí)施例3(1)改性碳纖維的制備將30份的短切浙青碳纖維、98%的硫酸和硝酸的混酸溶液300份，900C的反應(yīng)溫度下，超聲處理120min后，用去離子水沖洗4次，150°C于真空烘箱干燥40h備用。(2)稱取聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯70份、改性碳纖維30份、抗氧劑300 1份和光穩(wěn)定劑944 1份，于高速混合機(jī)中混合2min，260°C條件下哈克密煉機(jī)密煉5min，擠出造粒，并于260°C熱壓成膜從而制備聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯/短切碳纖維復(fù)合材料 ，其中碳纖維含量為30%。測(cè)試樣品的力學(xué)和電學(xué)性能，數(shù)值如表1所示。實(shí)施例4(1)改性碳纖維的制備將10份的短切聚丙烯腈碳纖維、98%的高氯酸溶液500 份，30°C的反應(yīng)溫度下，超聲處理MOmin后，用去離子水沖洗5次，150°C于真空烘箱干燥 48h備用。(2)稱取聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯90份、改性碳纖維10份、抗氧劑1010 0. 5份和光穩(wěn)定劑944 0. 5份，于高速混合機(jī)中混合2min，245°C條件下經(jīng)雙螺桿機(jī)擠出機(jī)熔融擠出造粒，最后于245°C條件注塑成型，從而制備聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯/短切碳纖維復(fù)合材料現(xiàn)，其中碳纖維含量為10%。測(cè)試樣品的力學(xué)和電學(xué)性能，數(shù)值如表1所示。比較例1稱取聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯100份、抗氧劑1010 0.4份和光穩(wěn)定劑770 0. 4份， 于高速混合機(jī)中混合2min，然后在240°C條件下熱壓成膜即得同樣加工條件下的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯。測(cè)試樣品的力學(xué)和電學(xué)性能，數(shù)值如表1所示。比較例2稱取聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯90份、未處理短切浙青碳纖維10份、抗氧劑168 0. 5 份和光穩(wěn)定劑四2 0. 5份，于高速混合機(jī)中混合2min，于245°C條件下微型注塑制備聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯/未處理短切碳纖維復(fù)合材料 鈴型樣條，其中碳纖維含量為10%。測(cè)試樣品的力學(xué)和電學(xué)性能，數(shù)值如表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種PTT/碳纖維復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料包括以下組分和重量份數(shù)，PTT70-95，改性碳纖維 5-30，抗氧劑0.05-1，光穩(wěn)定劑0.05-1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PTT/碳纖維復(fù)合材料，其特征在于所述的改性碳纖維是由下列方法制備得到的，將1份碳纖維和5 60份的氧化劑溶液混合，30 90°C的反應(yīng)溫度下，超聲處理30 MOmin后，用去離子水沖洗3 5次，60 150°C于真空烘箱干燥 24-48h0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PTT/碳纖維復(fù)合材料，其特征在于所述的氧化劑溶液選自硫酸、硝酸或高氯酸中的一種或幾種的混合溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PTT/碳纖維復(fù)合材料，其特征在于所述的碳纖維為短切碳纖維，選自聚丙烯腈碳纖維或浙青碳纖維中的一種，直徑1 ΙΟΟμπι，長(zhǎng)度1 10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PTT/碳纖維復(fù)合材料，其特征在于所述的抗氧劑選自抗氧劑168、抗氧劑沈4、抗氧劑300、抗氧劑565、抗氧劑1010或抗氧劑1076中的一種或幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PTT/碳纖維復(fù)合材料，其特征在于所述的光穩(wěn)定劑選自光穩(wěn)定劑四2、光穩(wěn)定劑622、光穩(wěn)定劑770或光穩(wěn)定劑944中的一種。
7.權(quán)利要求1至6任一所述的PTT/碳纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟，稱取70-95份PTT、5-30份改性碳纖維、0. 05-1份抗氧劑和0. 05-1份光穩(wěn)定劑，溫度為 230 ^KTC，在高分子加工設(shè)備中進(jìn)行熔融共混，制備PTT/碳纖維復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的PTT/碳纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的高分子加工設(shè)備選自單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)、注塑機(jī)、高速混合機(jī)、開煉機(jī)或微型注塑機(jī)中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種PTT/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明公開的復(fù)合材料包括以下組分和重量份數(shù)70-95份PTT，5-30份改性碳纖維，0.05-1份抗氧劑和0.05-1份光穩(wěn)定劑。本發(fā)明公開的復(fù)合材料是由以下方法制備得到的稱取70-95份PTT、5-30份改性碳纖維、0.05-1份抗氧劑和0.05-1份光穩(wěn)定劑，溫度為230～260℃，在高分子加工設(shè)備中進(jìn)行熔融共混，制備PTT/碳纖維復(fù)合材料。本發(fā)明制備的復(fù)合材料，碳纖維在體系中分散均勻，較低的碳纖維填充就能較大的提高聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的沖擊強(qiáng)度和導(dǎo)電性，且整個(gè)制備過程未帶入其他溶劑，極大的方便工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C08L67/02GK102558786SQ20101060946
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者陳珍明 申請(qǐng)人:合肥杰事杰新材料股份有限公司