一种阻燃改性PTT/碳纤维复合材料及其制备方法

一种阻燃改性PTT/碳纤维复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种阻燃改性PTT/碳纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）作为一种综合性能优异的新型聚酯高分子材料，目前已广泛应用于纤维、薄膜、工程塑料等领域，但PTT单独使用却存在其强度不高、耐热性不好、阻燃性的问题，限制其应用。碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性，属典型的高新技术产品，主要用于制备先进复合材料，已广泛应用于宇航、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域。碳纤维可以作为增强树脂复合材料和改进其力学性能的增强剂，因此，将碳纤维与PTT共混不仅可以起到良好的增强改性效果，而且还能提高耐热、耐化学稳定性等，具有很好的实用价值和应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻燃改性PTT-碳纤维复合材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种阻燃改性PTT/碳纤维复合材料，其组分按质量百分数配比为：PTT 70%～90%、碳纤维5%～15%、阻燃剂3%～10%、增塑剂2%～5%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～1%。

所述PTT为特性黏度0.7～1.2dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯。

所述碳纤维为表面经氧化剂硫酸溶液处理过的短切聚丙烯腈碳纤维。

所述阻燃剂为质量比2：1的磷系阻燃剂聚苯基膦酸二苯砜酯和硅系阻燃剂聚二甲基硅氧烷的复配物。

所述增塑剂为质量比4：1的热塑性聚醚酯TPEE和聚己二酸异丁二酯的复配物。

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。

所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酯中的一种。

上述的一种阻燃改性PTT/碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将PTT置于强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥约6～8小时，待用；

（2）、将短切聚丙烯腈碳纤维加入98%硫酸溶液于60℃～90℃温度下，超声处理30～120分钟后，用去离子水冲洗3～5次，再置于真空烘箱于80℃～150℃温度干燥24～48h，待用；

（3）、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合机中，同时加入按重量配比称取的阻燃剂、增塑剂、抗氧剂和润滑剂，并按重量配比加入步骤（2）得到的产物，使一起搅拌3～15分钟，待充分混合均匀后出料；

（4）、将步骤（3）的混合料加入双螺杆挤出机中，在210℃～280℃下经熔融共混后挤出、冷却造粒，然后干燥，即得本发明的一种阻燃改性PTT/碳纤维复合材料。

本发明的有益效果是，本发明通过对碳纤维表面氧化处理，使碳纤维表面带有大量的含氧活性基团，从而提高了碳纤维的表面浸润性和粘结力，使所得复合材料具有显著的增强、增刚效果，同时加入阻燃剂改性效果好，可达无卤、抑烟和UL94 V-0级阻燃要求。

具体实施方式

下面结合具体的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种阻燃改性PTT/碳纤维复合材料，其组分按质量百分数配比为：PTT 71%、碳纤维15%、阻燃剂10%、增塑剂3.5%、抗氧剂1010 0.2%、硬脂酸钙0.3%，所述PTT为特性黏度0.7～1.2dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯，所述碳纤维为表面经氧化剂硫酸溶液处理过的短切聚丙烯腈碳纤维，所述阻燃剂为质量比2：1的磷系阻燃剂聚苯基膦酸二苯砜酯和硅系阻燃剂聚二甲基硅氧烷的复配物，所述增塑剂为质量比4：1的热塑性聚醚酯TPEE和聚己二酸异丁二酯的复配物。

制备方法：（1）、将PTT置于强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥约6～8小时，待用；（2）、将短切聚丙烯腈碳纤维加入98%硫酸溶液于60℃～90℃温度下，超声处理30～120分钟后，用去离子水冲洗3～5次，再置于真空烘箱于80℃～150℃温度干燥24～48h，待用；（3）、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合机中，同时加入按重量配比称取的阻燃剂、增塑剂、抗氧剂1010、硬脂酸钙，并按重量配比加入步骤（2）得到的产物，使一起搅拌3～15分钟，待充分混合均匀后出料；（4）、将步骤（3）的混合料加入双螺杆挤出机中，在210℃～280℃下经熔融共混后挤出、冷却造粒，然后干燥，即得本发明的一种阻燃改性PTT/碳纤维复合材料。

实施例2：

一种阻燃改性PTT/碳纤维复合材料，其组分按质量百分数配比为：PTT 82%、碳纤维10%、阻燃剂5%、增塑剂2.5%、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物0.1%、硬脂酸酯0.4%，所述PTT为特性黏度0.7～1.2dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯，所述碳纤维为表面经氧化剂硫酸溶液处理过的短切聚丙烯腈碳纤维，所述阻燃剂为质量比2：1的磷系阻燃剂聚苯基膦酸二苯砜酯和硅系阻燃剂聚二甲基硅氧烷的复配物，所述增塑剂为质量比4：1的热塑性聚醚酯TPEE和聚己二酸异丁二酯的复配物。

制备方法：（1）、将PTT置于强制空气循环烘箱中于110℃～120℃温度下干燥约6～8小时，待用；（2）、将短切聚丙烯腈碳纤维加入98%硫酸溶液于60℃～90℃温度下，超声处理30～120分钟后，用去离子水冲洗3～5次，再置于真空烘箱于80℃～150℃温度干燥24～48h，待用；（3）、按重量配比称取干燥的PTT加入高速混合机中，同时加入按重量配比称取的阻燃剂、增塑剂、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物、硬脂酸酯，并按重量配比加入步骤（2）得到的产物，使一起搅拌3～15分钟，待充分混合均匀后出料；（4）、将步骤（3）的混合料加入双螺杆挤出机中，在210℃～280℃下经熔融共混后挤出、冷却造粒，然后干燥，即得本发明的一种阻燃改性PTT/碳纤维复合材料。