[发明专利]碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法及装置

权利要求书

1.一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)碳纤维表面上浆剂的去除：碳纤维在温度为400-700℃的炉中保持3-30分钟，炉内气氛为惰性气体；

(2)碳纤维表面电镀：将步骤(1)去除表面上浆剂的碳纤维作为阴极，被镀金属作为阳极，进行电镀，从而得到表面金属化碳纤维；

(3)表面金属化碳纤维的清洗：采用去离子水对步骤（2）表面金属化碳纤维进行清洗，直到清洗水流中的金属离子含量低于0.05g/L；

(4)金属化碳纤维的表面热处理：将步骤（3）清洗后的表面金属化碳纤维在120-600℃内热处理进行碳纤维的表面热处理，处理时间为30秒-10分钟；

(5)金属化碳纤维的熔融浸渍：将步骤（4）热处理后的表面金属化碳纤维连续通过熔融浸渍模头，其中通过双螺杆挤出机连续相熔融浸渍模头中供给热塑性树脂，得到包覆树脂的金属化碳纤维；

(6)包覆树脂的金属化碳纤维的冷却、切粒：将步骤(5)包覆热塑性树脂的金属化碳纤维经冷却后，切成4毫米至20毫米范围的长度，制成复合材料用粒料。

2.如权利要求1所述的一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于步骤(1)中去除碳纤维表面上浆剂的温度为550-650℃。

3.如权利要求1所述的一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于步骤(1)中惰性气体是氮气或氩气。

4.如权利要求1所述的一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于步骤(2)中被镀金属可以为Cu、Ni或先镀Cu，再镀Ni。

5.如权利要求4所述的一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于电镀Cu时的条件为：

CuSO_4·5H₂O120-250g/L

H₂SO₄30-120g/L

温度20-60℃。

6.如权利要求4所述的一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于电镀Ni时的条件为：

NiSO₄·6H₂O120-300g/L

NiCl₂·6H₂O10-30g/L

NaCl10-30g/L

MgCl₂5-10g/L

H₃BO₃15-40g/L

温度20-60℃

pH值4.1-5.5。

7.如权利要求1所述的一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于步骤(3)中采用去离子水对金属化碳纤维进行清洗的温度为20-90℃。

8.如权利要求1所述的一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于步骤(4)中表面热处理的气氛是空气或氧气。

9.如权利要求1所述的一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于步骤(5)中浸渍用的热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚缩醛，聚丙烯酸酯、聚芳醚、聚苯硫醚、聚酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺或聚醚酰亚胺。

10.如权利要求1所述的一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于步骤(5)中浸渍量是在碳纤维上树脂的包覆量在60wt%～85wt%范围内。

11.如权利要求1－10任一项所述的一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于步骤(5)中在熔融浸渍模头的出口处设置加热导出装置（11）。

12.如权利要求11所述的一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，其特征在于加热导出装置（11），它包括加热装置（14）、内腔体（15）和树脂排出口（16），加热装置（14）位于内腔体（15）外壁，树脂排出口（16）位于内腔体（15）的正下方。