[發(fā)明專利]以改性復(fù)合碳材增強強度與導(dǎo)熱性的PBT復(fù)合材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111825962A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪揚濤;張青海;陳婷;林鴻裕
• 申請（專利權(quán)）人: 黎明職業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08L23/08;C08L51/06;C08K13/06;C08K7/06;C08K3/04;C08K9/04;C08K9/02;C09K5/14
• 代理公司: 廈門致群專利代理事務(wù)所(普通合伙) 35224
• 代理人: 劉兆慶

本發(fā)明涉及以改性復(fù)合碳材增強強度與導(dǎo)熱性的PBT復(fù)合材料及制備方法，包括：將經(jīng)干燥處理的70?80重量份的PBT、20?30重量份的POE、2?10重量份的相容劑、5?15重量份的碳纖維/石墨烯改性復(fù)合碳材，以及抗氧劑、潤滑劑置于高速混合機中混合均勻得到混合料，然后將混合料加入轉(zhuǎn)矩流變儀中熔融混合后用平板硫化機熱壓成型即得所述PBT復(fù)合材料。其中所述碳纖維/石墨烯改性復(fù)合碳材的制備過程如下：首先采用強氧化劑對去膠預(yù)處理碳纖維進行氧化處理得到氧化處理碳纖維；其次采用POE?g?MAH對氧化處理碳纖維進行接枝而得到接枝處理碳纖維；最后采用接枝處理碳纖維、引發(fā)劑對氧化石墨烯進行二次接枝碳纖維即得。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以改性復(fù)合碳材增強強度與導(dǎo)熱性的PBT復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是對苯二甲酸與1,4-丁二醇的縮聚物，是半結(jié)晶的熱塑性樹脂，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、電性能、耐熱性能及加工性能，在電子電器、機械設(shè)備、汽車部件和精密儀器等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是五大工程塑料發(fā)展最快的一種。但PBT缺口沖擊強度低、高溫尺寸穩(wěn)定性差、制品表面電阻率高且易于富集靜電等缺點，限制了它在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。

POE是乙烯和辛烯的嵌段共聚物,易于加工，是一種性能優(yōu)良的熱塑性彈性體。POE主鏈是飽和的,它具有彈性好,強度高并具有較為優(yōu)異的耐老化和抗紫外線性能。加入POE不僅可以增韌PBT，也可以提高PBT復(fù)合材料的耐候性能，但由于結(jié)構(gòu)的關(guān)系，POE分子鏈的非極性使得其與PBT不相容，需增加相容劑提高體系的相容性。另外，PBT復(fù)合材料應(yīng)用于電子、電器、汽車等行業(yè)還需解決材料的剛性不足、導(dǎo)熱性不足等問題。

石墨烯是一種新型準二維碳納米材料，具有極高的模量和斷裂強度，對復(fù)合材料的力學(xué)性能、電性能、導(dǎo)熱性能等具有良好的改善作用，常用來與聚合物基體復(fù)合制備高性能聚合物復(fù)合材料。碳纖維是一種高強度、高模量的纖維，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，碳纖維增強復(fù)合材料具有質(zhì)輕、比強度和比模量高、整體設(shè)計性好等特點，常被應(yīng)用作為復(fù)合材料的增強體。碳纖維與導(dǎo)熱填料(如石墨烯)共同填充基體更容易形成三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，比單一材料填充表現(xiàn)出更優(yōu)異的導(dǎo)熱性能及力學(xué)性能。

綜上所述，POE增韌PBT對力學(xué)性能的提高有限，限制了PBT工程材料在某些領(lǐng)域的應(yīng)用，本發(fā)明考慮在PBT共混體系中引入碳纖維和石墨烯來提高材料的強度和導(dǎo)熱性。但未經(jīng)處理的碳纖維和石墨烯表面能低，與PBT共混體系的相容性差，因此，本發(fā)明通過添加功能化的碳纖維和石墨烯，制備出性能更好、應(yīng)用范圍更廣的增強、導(dǎo)熱PBT共混材料。

發(fā)明內(nèi)容

因此，針對上述的問題、上述背景和問題，本發(fā)明的目的在于提供一種以改性復(fù)合碳材增強強度與導(dǎo)熱性的PBT復(fù)合材料，其利用POE、相容劑和PBT進行熔融共混，同時加入處理后的碳纖維/石墨烯改性復(fù)合碳材，制備具有增強強度與導(dǎo)熱性的PBT/POE共混材料，本發(fā)明制得的PBT/POE共混材料具有良好的強度、導(dǎo)熱性，且制備方法簡單方便，易于實現(xiàn)，具有重要的實際應(yīng)用價值。

為實現(xiàn)上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的解決方案為：以改性復(fù)合碳材增強強度與導(dǎo)熱性的PBT復(fù)合材料，所述改性復(fù)合碳材為碳纖維/石墨烯改性復(fù)合碳材，所述復(fù)合材料由下列重量份的材料制成：

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述碳纖維/石墨烯改性復(fù)合碳材的改性方法為：

(1)碳纖維的預(yù)處理：將碳纖維在35-40℃的丙酮中浸泡20-24h，再用離子水或蒸餾水反復(fù)洗滌多次，于70℃干燥箱中干燥5h，得到去膠碳纖維，得到預(yù)處理碳纖維；

(2)碳纖維的氧化處理：將預(yù)處理后的碳纖維在80-110℃的強氧化劑中反應(yīng)2-5h,待反應(yīng)結(jié)束冷卻后用去離子水或蒸餾水反復(fù)洗滌多次至pH值至6-7，于70℃干燥箱中干燥5h，得到氧化處理碳纖維，此處將氧化處理碳纖維命名為O-CF；