[发明专利]用于制备显微镜结构件的碳纤复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型高性能碳纤复合材料技术领域，具体涉及一种用于制备显微镜结构件的碳纤复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，市场上连续变倍显微镜的结构件（除镜头外的结构件如显微镜的底座、立柱、滑动块，齿条及耐磨块等）大多使用的是6061压铸铝制作，其性能为抗拉强度 ：≥180 MPa、屈服强度：≥110 Mpa、伸长率：≥14％、弹性系数：68.9 Gpa、弯曲极限强度：228 Mpa、泊松比：0.330、疲劳强度：62.1 Mpa、密度为2.76g/cm³。但是使用该材料制备的显微镜结构件具有密度大、搬动困难笨重，且成本高、加工工艺复杂、制作周期长的不足。而且，这种合金材料在使用和搬用过程容易刮擦、磨损和腐蚀，回收再利用困难。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种质量轻、强度高、耐磨性好、抗腐蚀，不会污染环境模且能大大降低生产成本的用于制备显微镜结构件的碳纤复合材料。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于制备显微镜结构件的碳纤复合材料，该材料由以下重量百分比的各组分制备：碳纤维 25%~35%，聚苯硫醚 60%~74%，加工助剂 1%~5%。

本发明所述的碳纤维为购自市售的日本东丽公司生产的碳纤维，再经过如下处理后使用：在室温条件下，按照碳纤维：氧化处理液= 300g～600g：12L的比例，将碳纤维放入装有配好氧化处理液的处理池中放置2～3小时处理（即静置与处理池中2～3小时）；所述的氧化处理液中的氧化剂包括NH₄NO₃、NH₄HCO₃、KNO₃、H₃PO₄、NaHCO₃、NH₄HCO₃·NH₂COONH₂、NH₄HCO₃/NH₃·H₂O、HNO₃中的一种或几种；所述的氧化处理液中各种氧化剂的浓度为0.2g/L～2.5g/L（即每一种氧化剂在氧化处理液中的浓度均在0.2g/L～2.5g/L之间，氧化处理液以水为溶剂配置而成）。

本发明所述的聚苯硫醚选用四川德阳注塑级聚苯硫醚树脂（PPS-hb），其重均分子量为48000，熔体流动速率192g/10min，灰分为0.27%，水分为0.22%，燃烧等级为V-0。

本发明的加工助剂为抗氧剂、润滑剂和相容剂三者混合。

所述的抗氧剂为抗氧剂1010（四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯）或抗氧剂168（三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯）。

所述的润滑剂为EPDM接枝（马来酸酐接枝EPDM）或聚乙烯石蜡（聚乙烯蜡）。

所述的相容剂为EBS（N,N’-乙撑双硬脂酰胺或称乙撑双硬脂酰胺）或硅铜粉等。

本发明所述的抗氧剂、润滑剂和相容剂三者在总组分中的重量百分比为：抗氧剂0.3%~1.5%，润滑剂0.3%~1.5%，相容剂0.4%~2%。

本发明要解决的另一个技术问题为：提供本发明上述用于制备显微镜结构件的碳纤复合材料的制备方法，制备步骤为：

（1）碳纤维的氧化处理：在室温条件下，按照碳纤维∶氧化处理液= 300g～600g∶12L的比例，将碳纤维（碳纤维为行业常规的长碳纤维，每300～600g卷成一卷）放入装有配好氧化处理液的处理池中放置2～3小时处理；然后过滤除去氧化处理液，将所得的处理后的碳纤维在100~120℃烘干20~26小时；

（2）然后按配比把步骤（1）处理后的碳纤维与聚苯硫醚和加工助剂混合均匀，然后经双螺杆挤出机在250℃～300℃温度下熔融剪切、混炼、挤出造粒即得到碳纤复合材料粒料。