耐高温PET复合材料及其制备方法与流程

本发明属于耐热材料，尤其涉及一种耐高温pet复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、陶瓷活塞通常具有较低的密度和高的强度，因此在高性能发动机中具有潜在的应用前景。陶瓷活塞能够减轻活塞组件的重量，从而降低发动机的惯性负载，提高燃油效率和动力输出。

2、但相关技术中的陶瓷活塞相对于金属活塞来说更脆弱，容易受到外部冲击或振动的影响而发生破裂，这增加了在实际应用中的风险。而且发动机的活塞腔内的温度极高，由于温度梯度造成的热应力可能会导致活塞表面的开裂或变形，影响活塞的使用寿命。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种耐高温pet复合材料及其制备方法，旨在解决陶瓷活塞抗冲击性能和耐热、隔热性能不足的问题。

2、为解决上述问题，本发明提出一种耐高温pet复合材料，包括：碳纳米管、硅橡胶以及pet预聚体，按质量百分比计算，所述碳纳米管占25%~35%，所述硅橡胶占20%~30%，余量为所述pet预聚体，所述耐高温pet复合材料具有平面方向，所述碳纳米管包括多个多壁碳纳米管单体，各所述多壁碳纳米管单体的轴向均与所述平面方向保持平行，各所述多壁碳纳米管单体在所述平面方向上交叉设置。

3、在本发明的一些实施例中，所述碳纳米管包括多个多壁碳纳米管单体，每一所述多壁碳纳米管单体的外径在200nm~400nm之间。

4、在本发明的一些实施例中，每一所述多壁碳纳米管单体的表面连接有活性官能团，所述活性官能团包括羟基、羧基、硅烷基中的至少一种。

5、本发明提出一种制备方法，用于制备如权利要求1-3任一项所述的耐高温pet复合材料，其特征在于，步骤包括：

6、s1、分别改性所述碳纳米管和制备所述pet预聚体；

7、s2、依次添加所述硅橡胶和所述碳纳米管至所述pet预聚体中进行共混，制得耐高温混合物；

8、s3、将所述耐高温混合物涂覆在基材表面，再将所述基材置于定向磁场内发生磁致取向，制得所述耐高温pet复合材料。

9、在本发明的一些实施例中，在步骤s1中，所述制备所述碳纳米管的步骤包括：

10、配制改性试剂；

11、将适量的未处理的多壁碳纳米管单体加入到改性试剂中，进行加热搅拌；

12、将碱性中和剂加入反应溶液中，依次经过过滤、洗涤、烘干得到所述碳纳米管。

13、在本发明的一些实施例中，在所述s1步骤中，所述制备所述pet预聚体的步骤包括：

14、将酯类组分、醇类组分以及催化剂在惰性气氛中进行加热，生成混合组分；

15、将所述混合组分依次置于前缩聚釜和后缩聚釜中进行缩聚反应，制得所述pet预聚体。

16、在本发明的一些实施例中，所述酯类组分包括对苯二甲酸乙二酯或对苯二甲酸丁二酯，所述醇类组分包括乙二醇、丙三醇、异丙醇中的至少一种，所述催化剂包括醋酸锌或醋酸钴与三氧化二锑。

17、在本发明的一些实施例中，所述基材的表面开设有多个交叉微流道，各所述交叉微流道呈网状排布。

18、在本发明的一些实施例中，在步骤s3中，所述将所述基材置于定向磁场内发生磁致取向步骤包括：

19、设置所述基材上各所述交叉微流道的延伸方向与定向磁场的磁场方向同向；

20、振动所述基材，以使得所述耐高温混合物内的多个多壁碳纳米管单体发生磁致取向；

21、将所述基材置于加热箱内进行固化。

22、在本发明的一些实施例中，所述固化温度为80~120℃，固化时间为60~90min。

23、本发明中耐高温pet复合材料及其制备方法与现有技术相比，有益效果在于：

24、本发明提出一种耐高温pet复合材料，包括：碳纳米管、硅橡胶以及pet预聚体，按质量百分比计算，碳纳米管占25%~35%，硅橡胶占20%~30%，余量为pet预聚体，耐高温pet复合材料具有平面方向，碳纳米管包括多个多壁碳纳米管单体，各多壁碳纳米管单体的轴向均与平面方向保持平行，各多壁碳纳米管单体在平面方向上交叉设置。

25、碳纳米管和硅橡胶均具有耐热性能，碳纳米管和硅橡胶作为耐热填料添加至pet预聚体中，硅橡胶为耐高温pet复合材料与陶瓷活塞结合提供了胶黏力，交联能够增强陶瓷材料中不同组分之间的层间结合力，硅橡胶和碳纳米管与pet预聚体的交联能够形成更加紧密的网络结构，可以在受到外力作用时有效地吸收能量，减轻对陶瓷材料的冲击和应力，从而增强了材料的抗冲击性能。由于碳纳米管的轴向（沿着管道轴线方向）和周向（垂直于管道轴线方向）的晶格结构存在差异，导致了轴向和周向的热传导性能不同，多壁碳纳米管单体沿着周向的导热系数远小于沿着轴向的导热系数，因此，进一步降低了耐高温pet复合材料的导热性能，提高了耐高温pet复合材料的隔热性能。

技术特征：

1.一种耐高温pet复合材料，其特征在于，包括：碳纳米管、硅橡胶以及pet预聚体，按质量百分比计算，所述碳纳米管占25%~35%，所述硅橡胶占20%~30%，余量为所述pet预聚体，所述耐高温pet复合材料具有平面方向，所述碳纳米管包括多个多壁碳纳米管单体，各所述多壁碳纳米管单体的轴向均与所述平面方向保持平行，各所述多壁碳纳米管单体在所述平面方向上交叉设置。

2.根据权利要求1所述的耐高温pet复合材料，其特征在于，每一所述多壁碳纳米管单体的外径在200nm~400nm之间。

3.根据权利要求2所述的耐高温pet复合材料，其特征在于，每一所述多壁碳纳米管单体的表面连接有活性官能团，所述活性官能团包括羟基、羧基、硅烷基中的至少一种。

4.一种制备方法，用于制备如权利要求1-3任一项所述的耐高温pet复合材料，其特征在于，步骤包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述制备所述碳纳米管的步骤包括：

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述s1步骤中，所述制备所述pet预聚体的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述酯类组分包括对苯二甲酸乙二酯或对苯二甲酸丁二酯，所述醇类组分包括乙二醇、丙三醇、异丙醇中的至少一种，所述催化剂包括醋酸锌或醋酸钴与三氧化二锑。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述基材的表面开设有多个交叉微流道，各所述交叉微流道呈网状排布。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，所述将所述基材置于定向磁场内发生磁致取向步骤包括：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述固化温度为80~120℃，固化时间为60~90min。

技术总结本发明提出一种耐高温PET复合材料，包括：碳纳米管、硅橡胶以及PET预聚体，按质量百分比计算，碳纳米管占25%~35%，硅橡胶占20%~30%，余量为PET预聚体，耐高温PET复合材料具有平面方向，碳纳米管包括多个多壁碳纳米管单体，各多壁碳纳米管单体的轴向均与平面方向保持平行，各多壁碳纳米管单体在平面方向上交叉设置。提高了耐高温PET复合材料的抗冲击性能和耐热、隔热性能。技术研发人员：郭丽,李娜清,任杰,苏健新受保护的技术使用者：深圳市高科塑化有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9