[发明专利]碳纤维增强注射型酚醛模塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及酚醛模塑料，具体涉及一种碳纤维增强注射型酚醛模塑料及其制备方法。

背景技术

酚醛模塑料是以酚醛树脂为基材，并结合其它填充料为主要原料制备的复合材料，它具有价格低廉、耐热、制品尺寸稳定、电绝缘性好、力学性能较高等优异的综合性能，广泛应用于电子、电器、汽车等行业^[2]。随着经济的不断发展，高性能材料的需求不断提高，对酚醛模塑料的性能要求也越来越高，对该类材料的力学性能和耐热性等均提出了更高的要求。

现有技术中，大多在配方中配合加入增强材料以提高模塑料耐热性或力学性能，使其能在高温领域中得到更广泛的应用。如公开号为CN1493614的发明专利，公开了一种用于制造汽车、摩托车活塞的酚醛模塑料，该酚醛模塑料中，酚醛树脂用量为10～40％，无机填料用量为15～50％，增强材料用量为20～55％，固化剂用量为2～10％，增塑剂用量为1～8％，固化促进剂用量为1～10％，着色剂用量为0～10％，其中所述的增强材料可以是玻璃纤维、尼龙纤维、碳纤维、聚酯纤维等中的一种或几种的混合。由该方案制得的模塑料热变形温度高、高温热失重率低，但其力学性能仅有缺口冲击强度的描述，在3.0～3.5kJ/m²的范围内，没有其它力学性能(如弯曲强度等)以及吸水性等的描述。另外，公开号为CN103160088A的发明专利公开了一种以碳纤维作为增强材料的不饱和聚酯模塑料，在碳纤维的长径比达到500以上时，所得模塑料的弯曲强度大于92MPa，冲击强度(无缺口)大于33kJ/m²。虽然不饱和聚酯模塑料和酚醛模塑料同属于热固性模塑料，但是，不饱和聚酯模塑料是以不饱和聚酯树脂为基材并结合其它填充料为主要原料制备的复合材料，而酚醛模塑料则是以酚醛树脂为基材并结合其它填充料为主要原料制备所得，两者所选用的基材并不相同，因而性能不具可比性；此外，从上述发明中也难以得知所得不饱和聚酯模塑料的吸水性如何。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新的可通过注射成型的碳纤维增强注射型酚醛模塑料及其制备方法，由该方法制得的酚醛模塑料力学性能更高、吸水性更低。

本发明所述的碳纤维增强注射型酚醛模塑料的制备方法，其中用来制备该碳纤维增强注射型酚醛模塑料的原料主要有线型酚醛树脂、六次甲基四胺、无机填料和碳纤维，该碳纤维增强注射型酚醛模塑料的制备方法具体包括以下步骤：

1)称取各原料，备用；

2)取无机填料用偶联剂进行表面处理，具体是将偶联剂和无机填料置于球磨机或球磨罐中球磨均匀，所述偶联剂的用量为无机填料用量的0.5～10wt％，所述的无机填料为选自氢氧化铝、硅微粉、方解石、滑石、碳酸钙、玻璃微珠、高岭土和陶土粉末中的一种或两种以上的组合；

3)取六次甲基四胺粉碎，然后与经过表面处理的无机填料及其它原料混合均匀；

4)将混合好的物料投入双螺杆挤出机挤出；

5)挤出料冷却后粉碎，即得。

本发明所述方法先将无机填料用特定用量的偶联剂进行球磨改性处理，有效提高了亲水性的无机填料和亲油性的酚醛树脂基体间的界面相容性，使无机填料在与酚醛树脂基体和其它原料混合时，无机填料与基体及其它原料之间的粘结力得到明显增强，从而使塑料在能够注射成型的同时，还能使塑料的力学性能如冲击强度、弯曲强度等得到大幅提升，吸水性得到大幅降低。

上述制备方法中，用来制备所述碳纤维增强注射型酚醛模塑料的原料通常还包括促进剂和润滑剂，进一步还可包括染料。制备所述碳纤维增强注射型酚醛模塑料的各原料之间的配比可以与现有以碳纤维作为增强材料并且采用注射成型的酚醛模塑料的常规原料配比相同，优选的各原料的重量配比为：

线型酚醛树脂100；

六次甲基四胺10～20；

无机填料20～90；

长度为1～10mm的碳纤维25～65；

促进剂0.5～8；

润滑剂1～8；

染料0～10。

各原料的重量配比进一步优选为：

线型酚醛树脂100；

六次甲基四胺13～18；

无机填料30～80；

长度为1～10mm的碳纤维35～55；

促进剂1～5；

润滑剂2～5；

染料0～6。