弹性体包覆碳酸钙填充碳纤维增强的PET复合材料

弹性体包覆碳酸钙填充碳纤维增强的PET复合材料

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种弹性体包覆碳酸钙填充碳纤维增强的PET复合材料。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）具有强度高、耐磨性好、回弹性佳、成本低等特点，因此在纺织品中占有相当大的比重，同时PET又是性能优良用途广泛的工程塑料。但纯PET材料的力学性能、耐热性和冲击性能较差，而且结晶速率慢，成型加工困难。因此，PET通常需要通过增韧、增强和结晶促成等方法改进其加工性和物性等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹性体包覆碳酸钙填充碳纤维增强的PET复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：弹性体包覆碳酸钙填充碳纤维增强的PET复合材料，其组分按质量百分数配比为：PET 60%～80%、碳酸钙5%～15%、二异氰酸酯1%～2%、聚碳酸酯二元醇2%～4%、相容剂3%～8%、成核剂0.5%～2%、分散剂0.1%～2%、抗氧剂0.1%～1%、碳纤维10%～25%。

所述的碳酸钙为微米碳酸钙或纳米碳酸钙。

所述的相容剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SEBS-g-MAH）。

所述的成核剂为滑石粉、硬脂酸钠、乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物中的一种。

所述的分散剂为硬脂酸酯、TAS-2A分散剂、乙撑双硬酯酰胺（EBS）中的一种。

所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。

所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维，其具体方法为配制处理溶液，将50wt%～70wt%硝酸、25wt%～50wt%硝酸钠和5wt%～20wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为60%～70%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～90分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维。

上述的弹性体包覆碳酸钙填充碳纤维增强的PET复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将PET在130℃～150℃下干燥3～4小时，含水率控制在0.03%以下，待用；

（2）将碳酸钙在60℃～120℃下干燥1～2小时，待用；

（3）碳纤维表面氧化处理：配制处理溶液，将50wt%～70wt%硝酸、25wt%～50wt%硝酸钠和5wt%～20wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为60%～70%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～90分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维，待用；

（4）按重量配比称取干燥后的碳酸钙加入料筒温度为40℃～80℃混合机中，然后称取聚碳酸酯二元醇加入混合机中低速搅拌0.5～15分钟，再加入二异氰酸酯高速搅拌10～60分钟，使充分加成聚合与包覆；

（5）然后加入按重量配比称取干燥处理后的PET以及相容剂、成核剂、分散剂和抗氧剂，并在混合机中高速搅拌5～60分钟，出料；

（6）再将上述混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的表面经过氧化处理的碳纤维从双螺杆挤出机的侧料口加入，加工温度控制在270℃～290℃，通过双螺杆挤出机的挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后即得本发明的弹性体包覆碳酸钙填充碳纤维增强的PET复合材料。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明采用二异氰酸酯与聚碳酸酯二元醇在混合机中搅拌和加成聚合生成聚氨酯橡胶弹性体并在碳酸钙表面包覆，形成以碳酸钙为核、弹性体为壳的核壳结构，使其很好地结合和发挥各自优点，对PET起到良好的协同增强增韧效果，同时采用碳纤维增强改性更好地提高了PET的力学强度以及耐热性、耐磨性和耐腐蚀性能等。

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：

一种弹性体包覆碳酸钙填充碳纤维增强的PET复合材料，其组分按质量百分数配比为：PET 63%、微米碳酸钙10%、二异氰酸酯1.5%、聚碳酸酯二元醇3%、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SEBS-g-MAH）5%、滑石粉1%、TAS-2A分散剂1%、受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.5%、碳纤维15%。所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维，其具体方法为配制处理溶液，将60wt%硝酸、30wt%硝酸钠和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为60%～70%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～90分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维。

制备方法：（1）将PET在130℃～150℃下干燥3～4小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（2）将微米碳酸钙在60℃～120℃下干燥1～2小时，待用；（3）碳纤维表面氧化处理：配制处理溶液，将60wt%硝酸、30wt%硝酸钠和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为60%～70%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～90分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维，待用；（4）按重量配比称取干燥后的微米碳酸钙加入料筒温度为40℃～80℃混合机中，然后称取聚碳酸酯二元醇加入混合机中低速搅拌0.5～15分钟，再加入二异氰酸酯高速搅拌10～60分钟，使充分加成聚合与包覆；（5）然后加入按重量配比称取干燥处理后的PET以及马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SEBS-g-MAH）、滑石粉、TAS-2A分散剂和受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，并在混合机中高速搅拌5～60分钟，出料；（6）再将上述混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的表面经过氧化处理的碳纤维从双螺杆挤出机的侧料口加入，加工温度控制在270℃～290℃，通过双螺杆挤出机的挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后即得本发明的弹性体包覆碳酸钙填充碳纤维增强的PET复合材料。

实施例2：

一种弹性体包覆碳酸钙填充碳纤维增强的PET复合材料，其组分按质量百分数配比为：PET 60%、纳米碳酸钙15%、二异氰酸酯2%、聚碳酸酯二元醇4%、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SEBS-g-MAH）6%、乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物1.5%、乙撑双硬酯酰胺（EBS）0.9%、受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.6%、碳纤维10%。所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维，其具体方法为配制处理溶液，将70wt%硝酸、25wt%硝酸钠和5wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为60%～70%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～90分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维。

制备方法：（1）将PET在130℃～150℃下干燥3～4小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（2）将纳米碳酸钙在60℃～120℃下干燥1～2小时，待用；（3）碳纤维表面氧化处理：配制处理溶液，将70wt%硝酸、25wt%硝酸钠和5wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为60%～70%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～90分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维，待用；（4）按重量配比称取干燥后的纳米碳酸钙加入料筒温度为40℃～80℃混合机中，然后称取聚碳酸酯二元醇加入混合机中低速搅拌0.5～15分钟，再加入二异氰酸酯高速搅拌10～60分钟，使充分加成聚合与包覆；（5）然后加入按重量配比称取干燥处理后的PET以及马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SEBS-g-MAH）、乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物、乙撑双硬酯酰胺（EBS）和受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，并在混合机中高速搅拌5～60分钟，出料；（6）再将上述混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的表面经过氧化处理的碳纤维从双螺杆挤出机的侧料口加入，加工温度控制在270℃～290℃，通过双螺杆挤出机的挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后即得本发明的弹性体包覆碳酸钙填充碳纤维增强的PET复合材料。