一种改性聚碳酸酯复合材料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种聚碳酸酯复合材料及其制备工艺，尤其是涉及一种改性聚碳酸酯复合材料及其制备工艺。

背景技术

聚碳酸酯(PC)，是典型的硬而脆的聚合物，具有良好的综合性能，抗拉强度、压缩强度、抗弯强度等性能均相当于聚酰胺6或聚酰胺66，冲击强度也高于所有的脂肪族聚酰胺和大多数工程塑料。但是，聚碳酸酯的耐疲劳性差，缺口敏感性较高，限制了PC的应用。

发明内容

本发明提供一种改性聚碳酸酯复合材料及其制备工艺，以解决现有聚碳酸酯材料耐疲劳性好、缺口敏感性低的技术问题。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：

本发明之改性聚碳酸酯复合材料，主要由以下重量份数的原料制成：聚碳酸酯(PC)100份，聚苯乙烯(PS)10～12份，氧化石墨烯15～20份，石墨烯5～6份，醋酸0.1～0.3份，硫酸钙晶须5～8份，抗氧剂1010 0.1～0.4份，聚四氟乙烯(PTFE)1～4份，钛酸酯偶联剂1～3份。

优选的重量配比为：聚碳酸酯(PC)100份，聚苯乙烯(PS)11份，氧化石墨烯18份，石墨烯5份，醋酸0.2份，硫酸钙晶须6份，抗氧剂1010 0.2份，聚四氟乙烯(PTFE)3份，钛酸酯偶联剂1份。

本发明之改性聚碳酸酯复合材料的制备工艺，包括如下步骤：

(1)将硫酸钙晶须和钛酸酯偶联剂、一半用量的氧化石墨烯加入到高速混合机中，活化处理10～20min，得改性硫酸钙晶须；改性硫酸钙晶须长径比26～28，直径0.2～0.4微米；

(2)将所述聚碳酸酯、聚苯乙烯、另一半用量的氧化石墨烯、抗氧剂1010、聚四氟乙烯、石墨烯、醋酸加入高速混合机中，混合6～8min,得聚碳酸酯、聚苯乙烯、氧化石墨烯、抗氧剂1010、聚四氟乙烯、石墨烯、醋酸与改性硫酸钙晶须的混合物；

(3)将步骤(2)所得混合物通过双螺杆挤出机熔融造粒，机筒温度为220～230℃，螺杆转速为180～200转/分。

石墨烯(Graphene)是一种以sp

石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。本发明先采用氧化石墨烯对硫酸钙晶须进行改性，再采用石墨烯、硫酸钙晶须共同活化作用而得到聚碳酸酯改性化合物，其力学性能异常优异。

氧化石墨烯(Graphene)是一种以sp

研究表明，作为石墨烯材料一类重要的衍生物，尽管氧化过程破坏了石墨烯高度共轭结构，但是仍保持着特殊的表面性能与层状结构。含氧基团的引入不仅使得氧化石墨烯具有化学稳定性，而且改性材料提供表面修饰活性位置和较大的比表面积。氧化石墨烯作为合成石墨烯基复合材料的前驱物与支撑载体，易功能化与可控性高。在与金属、金属氧化物、高分子聚合物等材料复合过程中，可以提供大的比表面积有效分散附着材料，防止团聚，提高力学性能。

氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用领域。

硫酸钙晶须，又称石膏晶须，是一种硫酸钙的纤维状单晶体。研究表明，本发明使用之硫酸钙晶须经过氧化石墨烯改性后，具有更均匀的横截面，完整的内部结构，由于其具有极高的强度，细微的尺寸，易与PC界面粘合，提高与基体的相容性和界面黏结力，当受外力强迫取向时，PC中的残余应力能很好地传递给硫酸钙晶须，从而提高PC的强度，使PC具有良好的耐疲劳性能，同时使PC缺口敏感性大大降低。

本发明先采用氧化石墨烯对硫酸钙晶须进行改性，再进一步混合石墨烯、氧化石墨烯，并滴加少量醋酸提供酸性条件，意外地发现能大大提高与基体的相容性和界面黏结力。

本发明之改性聚碳酸酯复合材料耐疲劳性好，缺口敏感性低，特别适于制作外壳材料等。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

本实施例之改性聚碳酸酯复合材料，主要由以下重量份数的原料制成：聚碳酸酯(PC)100份，聚苯乙烯(PS)10份，氧化石墨烯15份，石墨烯5份，醋酸0.2份，硫酸钙晶须5份，抗氧剂1010 0.3份，聚四氟乙烯(PTFE)3份，钛酸酯偶联剂3份。

本发明之改性聚碳酸酯复合材料的制备工艺，包括如下步骤：

(1)将硫酸钙晶须和钛酸酯偶联剂、一半用量的氧化石墨烯加入到高速混合机中，活化处理15min，得改性硫酸钙晶须；改性硫酸钙晶须长径比25～30，直径0.2～0.4微米；

(2)将所述聚碳酸酯、聚苯乙烯、另一半用量的氧化石墨烯、抗氧剂1010、聚四氟乙烯、石墨烯、醋酸加入高速混合机中，混合8min,得聚碳酸酯、聚苯乙烯、氧化石墨烯、抗氧剂1010、聚四氟乙烯、石墨烯、醋酸与改性硫酸钙晶须的混合物；

(3)将步骤(2)所得混合物通过双螺杆挤出机熔融造粒，机筒温度为220℃，螺杆转速为200转/分。

本实施例产品力学性能测试按ATSM标准规定方法进行，结果见表1。

实施例2：

本发明之改性聚碳酸酯复合材料，主要由以下重量份数的原料制成：

聚碳酸酯(PC)100份，聚苯乙烯(PS)11份，氧化石墨烯18份，石墨烯5份，醋酸0.2份，硫酸钙晶须6份，抗氧剂1010 0.2份，聚四氟乙烯(PTFE)3份，钛酸酯偶联剂1份。

本发明之改性聚碳酸酯复合材料的制备工艺，包括如下步骤：

(1)将硫酸钙晶须和钛酸酯偶联剂、一半用量的氧化石墨烯加入到高速混合机中，活化处理20min，得改性硫酸钙晶须；改性硫酸钙晶须长径比25～30，直径0.2～0.4微米；

(2)将所述聚碳酸酯、聚苯乙烯、另一半用量的氧化石墨烯、抗氧剂1010、聚四氟乙烯、石墨烯、醋酸加入高速混合机中，混合8min,得聚碳酸酯、聚苯乙烯、氧化石墨烯、抗氧剂1010、聚四氟乙烯、石墨烯、醋酸与改性硫酸钙晶须的混合物；

(3)将步骤(2)所得混合物通过双螺杆挤出机熔融造粒，机筒温度为220℃，螺杆转速为200转/分。

本实施例产品力学性能测试按ATSM标准规定方法进行，结果见表1。

实施例3：

本发明之改性聚碳酸酯复合材料，主要由以下重量份数的原料制成：聚碳酸酯(PC)100份，聚苯乙烯(PS)10份，氧化石墨烯20份，石墨烯5份，醋酸0.2份，硫酸钙晶须8份，抗氧剂1010 0.2份，聚四氟乙烯(PTFE)3份，钛酸酯偶联剂1份。

本发明之改性聚碳酸酯复合材料的制备工艺，包括如下步骤：

(1)将硫酸钙晶须和钛酸酯偶联剂、一半用量的氧化石墨烯加入到高速混合机中，活化处理20min，得改性硫酸钙晶须；改性硫酸钙晶须长径比25～30，直径0.2～0.4微米；

(2)将所述聚碳酸酯、聚苯乙烯、另一半用量的氧化石墨烯、抗氧剂1010、聚四氟乙烯、石墨烯、醋酸加入高速混合机中，混合8min,得聚碳酸酯、聚苯乙烯、氧化石墨烯、抗氧剂1010、聚四氟乙烯、石墨烯、醋酸与改性硫酸钙晶须的混合物；

(3)将步骤(2)所得混合物通过双螺杆挤出机熔融造粒，机筒温度为220℃，螺杆转速为200转/分。

本实施例产品力学性能测试按ATSM标准规定方法进行，结果见表1。

对比例1

本对比例中，除了不加入氧化石墨烯、石墨烯以外，其他步骤、参数条件与实施例1相同。

对比例2

本对比例中，除了不加入氧化石墨烯、石墨烯以外，其他步骤、参数条件与实施例2相同。

对比例3

本对比例中，除了不加入氧化石墨烯、石墨烯以外，其他步骤、参数条件与实施例3相同。

表1实施例1-3产品力学性能比较(23℃)

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。