[发明专利]一种碳纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种碳纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺(PA，尼龙)改性工程塑料具有以下特性：高熔点、出色的耐热性能以及自熄性；优良的耐油剂性、耐化学品性能；优良的耐磨、抗蠕变及耐老化性能；韧性、耐久性、电性能以及其他物理性能都具有出色的平衡指标。因此，尼龙工程塑料广泛应用于工业领域。

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。用碳纤维增强的高分子树脂是十分重要的军工器械、航空用高性能结构材料。增强树脂大部分为极性树脂，如聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺等。碳纤维表面极性很弱，与极性树脂的粘结力很小，因此一般需对其进行表面处理后才能用于增强复合材料。碳纤维增强改性的聚酰胺复合材料具有非常高的比强度，是一种优点的结构材料，在汽车、航空领域应用较多。

常用的碳纤维表面处理剂包括硅烷类偶联剂及丙烯酸、聚氨酯类成膜剂等成份。硅烷偶联剂在使用中易于自缩聚成硅氧烷低聚物，实际的利用率低，且与纤维表面有效化学键合的那部分还极易水解。

发明内容

本发明实施例提供一种碳纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法，旨在解决现有技术中碳纤维与聚酰胺结合力不强的问题。

一种碳纤维增强聚酰胺复合材料，其包括按照重量百分比的如下组分：

聚酰胺树脂            60～80％；

润滑剂                0.1～0.3％；

抗氧剂                0.1～0.3％；

表面改性的碳纤维      20～40％；

所述表面改性的碳纤维为聚丙烯腈处理的碳纤维。

以及，一种碳纤维增强聚酰胺复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

按照重量百分比选取原料，所述原料包括聚酰胺树脂60～80％，润滑剂0.1～0.3％，抗氧剂0.1～0.3％，表面改性的碳纤维20～40％，其中，所述表面改性的碳纤维为聚丙烯腈处理的碳纤维；

将聚酰胺树脂、润滑剂和抗氧剂混合均匀，得混合原料；

将上述混合原料和表面改性的碳纤维分别置于双螺杆挤出机主料口和侧料口中，经熔融挤出，造粒，获得所述碳纤维增强聚酰胺复合材料。

本发明实施例提供的碳纤维增强聚酰胺复合材料，通过采用聚丙烯腈处理的碳纤维改性聚酰胺，使得其具有重量轻、力学性能高的优点。进一步，该碳纤维增强聚酰胺复合材料的制备方法采用混炼反应挤出造粒一次性完成的工艺，其制备方法工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产。

附图说明

图1是本发明实施例的碳纤维增强聚酰胺复合材料的制备方法的制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的一种碳纤维增强聚酰胺复合材料，其包括按照重量百分比的如下组分：

聚酰胺树脂            60～80％；

润滑剂                0.1～0.3％；

抗氧剂                0.1～0.3％；

表面改性的碳纤维      20～40％；

所述表面改性的碳纤维为聚丙烯腈处理的碳纤维。

所述聚酰胺树脂可以为PA66、PA6、PA610、PA1010、PA1012、PA612、PA46、PA6T、PA9T、MXD-6中的一种或几种。

所述润滑剂优选为硬脂酸盐类润滑剂，例如硬酯酸锌。

所述抗氧剂优选为受阻酚类抗氧剂，优选为四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基)-1，3，5-三嗪-2，4，6(1H，3H，5H)-三酮等抗氧剂。