碳纤维增强PET/ABS合金

碳纤维增强PET/ABS合金

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增强PET/ABS合金。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是合成纤维的主要原料之一。它具有耐磨性、耐热性、电绝缘性及耐化学药品性等优良性能，广泛用于合成涤纶纤维及薄膜制造、民用吹塑，还可以作为工程塑料用于机械、电子、汽车、电器制造和消费品。但是由于PET 的玻璃化温度、熔点比较高，在通常采用的模塑温度下，结晶速度较慢且随树脂相对分子质量的增大而降低，结晶结构不均匀，制品表面粗糙、光泽度差，冲击韧性也不好，因而阻碍了PET树脂在某些方面的应用。因此，增韧改性、加快PET 的结晶速度，从而改善加工性能和提高冲击强度就成了PET用作工程塑料的关键。

ABS树脂（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物）是20世纪40年代发展起来的通用型热塑性塑料，有着优良综合性能，价格也比较便宜。它是目前产量最大，应用最广泛的塑料，具有韧、硬、刚相均衡的力学性能，而且具有较好的尺寸稳定性、表面光泽度、耐低温性、着加工性和加工流动性。但是ABS热变形温度较低，尤其是耐有机溶剂性能差，在ABS中加入各种改性剂以改善其性能是较为有效的途径。

因此，将PET和ABS共混，可以兼备PET和ABS各自的优点，但二者的相容性并不好，而且在某些方面应用对其机械强度、耐高温等需进一步改善。碳纤维具有高强度、低密度、高耐温、耐水、耐腐蚀等特点，是一种优异的高强度增强材料，已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。碳纤维增强PET/ABS合金具有非常高的比强度，目前国内外对其研究甚少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异力学性能的碳纤维增强PET/ABS合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：碳纤维增强PET/ABS合金，其组分按质量百分数配比为：PET 20%～50%、ABS 20%～50%、碳纤维10%～30%、增韧剂3%～8%、相容剂2%～6%、润滑剂0.5%～1%、抗氧剂0.1%～1%。

所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。

所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维，其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维；其中，所述的聚丙烯腈溶液为聚丙烯腈低聚物与溶剂配制而成的溶液，所述溶剂为水、乙醇、丙酮中的一种。

所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油-丙烯乙酯三元聚合物（MGE）。

所述的相容剂为马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS-g-MAH）、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯共聚物（SEBS-g-MAH）、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯（PS-g-GMA）、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS-g-GMA）中的一种。

所述的润滑剂为酯、硬脂酯钙、EVA蜡、乙撑双硬酯酰胺中的一种。

所述的抗氧剂为多元受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。

上述的碳纤维增强PET/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：

（1）碳纤维预处理：首先配制聚丙烯腈溶液，然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性预处理的碳纤维，待用；

（2）将PET在120℃～130℃下干燥4～6小时，含水率控制在0.03%以下，待用；

（3）将ABS在80℃～90℃下干燥2～4小时，待用；

（4）按重量配比称取干燥的PET和ABS，加入高速混合机中充分混合3～5分钟，然后再加入按重量配比称取的增韧剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂，继续混合5～15分钟，使混合均匀后出料；

（5）将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤（1）获得表面改性预处理碳纤维按重量配比称取、并从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼、挤出、冷却、造粒，即得本发明的碳纤维增强PET/ABS合金。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明制得的碳纤维增强PET/ABS合金具有强度高、韧性好、耐热性能高和耐环境应力性能强等显著优点，可广泛应用于电子电器、化工、医疗、机械等行业。

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：

一种碳纤维增强PET/ABS合金，其组分按质量百分数配比为：PET 35%、ABS 35%、碳纤维18%、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油-丙烯乙酯三元聚合物（MGE）6%、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS-g-MAH）4%、酯1%、多元受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物1%。其中，所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维，其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维；其中，所述的聚丙烯腈溶液为聚丙烯腈低聚物与丙酮配制而成的溶液。

制备方法：（1）碳纤维预处理：首先配制聚丙烯腈溶液，然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性预处理的碳纤维，待用；（2）将PET在120℃～130℃下干燥4～6小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（3）将ABS在80℃～90℃下干燥2～4小时，待用；（4）按重量配比称取干燥的PET和ABS，加入高速混合机中充分混合3～5分钟，然后再加入按重量配比称取的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油-丙烯乙酯三元聚合物（MGE）、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS-g-MAH）、酯和多元受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，继续混合5～15分钟，使混合均匀后出料；（5）将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤（1）获得表面改性预处理碳纤维按重量配比称取、并从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼、挤出、冷却、造粒，即得本发明的碳纤维增强PET/ABS合金。

实施例2：

一种碳纤维增强PET/ABS合金，其组分按质量百分数配比为：PET 45%、ABS 30%、碳纤维10%、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油-丙烯乙酯三元聚合物（MGE）8%、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯共聚物（SEBS-g-MAH）5%、乙撑双硬酯酰胺1%、多元受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物1%。其中，所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；所述的碳纤维为表面经聚丙烯腈改性处理过的碳纤维，其具体为将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性的碳纤维；其中，所述的聚丙烯腈溶液为聚丙烯腈低聚物与水配制而成的溶液。

制备方法：（1）碳纤维预处理：首先配制聚丙烯腈溶液，然后将碳纤维浸润在聚丙烯腈溶液，再将经浸润处理的碳纤维于50℃～300℃烘箱内预氧化0.1～100小时、并烘干，获得表面改性预处理的碳纤维，待用；（2）将PET在120℃～130℃下干燥4～6小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（3）将ABS在80℃～90℃下干燥2～4小时，待用；（4）按重量配比称取干燥的PET和ABS，加入高速混合机中充分混合3～5分钟，然后再加入按重量配比称取的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油-丙烯乙酯三元聚合物（MGE）、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯共聚物（SEBS-g-MAH）、乙撑双硬酯酰胺和多元受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，继续混合5～15分钟，使混合均匀后出料；（5）将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤（1）获得表面改性预处理碳纤维按重量配比称取、并从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼、挤出、冷却、造粒，即得本发明的碳纤维增强PET/ABS合金。