[发明专利]碳纤维增强热塑性复合材料单向带的制备方法

说明书

本发明属于碳纤维复合材料制备方法的技术领域，具体涉及一种碳纤维增强热塑性复合材料单向带的制备方法，首先将碳纤维进行快速退浆处理，将碳纤维埋入到一种纳米粉体中并加热；然后采用一组旋转轧辊对碳纤维进行展宽；将碳纤维、聚丙烯、聚酰胺、二甲苯、马来酸酐、引发剂、热塑性弹性体以及其他助剂混合均匀，将混合物加入单螺杆挤出机内进行反应挤出熔体，熔体经熔体泵进入复合浸润模具内的熔池中；展宽的碳纤维经牵引辊进入复合浸润模具，在复合浸润模具的熔池内与熔体进行轧制浸润复合。本发明能使碳纤维与基体间具有良好的相容性与界面结合强度，使复合材料高性能化，满足工业生产对高性能、低成本碳纤维复合材料快速、高效成型的需要。

技术领域

本发明属于碳纤维复合材料制备方法的技术领域，具体涉及一种碳纤维增强热塑性复合材料单向带的制备方法。

背景技术

在高速发展的现代社会，汽车作为大众交通工具，消耗了约60%的石油资源。随着能源资源、环境污染问题日益突出，提高汽车燃油效率，降低CO2排放的要求越来越高。根据美国国家环境保护局的标准，到2025年，每英里的CO₂排放量不能超过163g，这意味着每百公里油耗不到5升。要满足EPA的要求，每辆车大概需要减重200kg，约为整车重量的10%。纤维增强树脂基复合材料成为结构减重材料最大的竞争者，用于车身和底盘，可以满足汽车工业的挑战。作为汽车先进制造技术的风向标，一些高端紫车公司已把碳纤维复合材料应用到电动车上，已于2014投放北美市场。除此之外，机器人、医疗康复器械、轨道交通等领域也需要使用大量轻量化碳纤维复合材料。

但是，由于碳纤维生产成本高昂，采用碳纤维作为增强材料的复合材料，制造成本高是制约其大批量应用的瓶颈问题之一。此外，传统的碳纤维复合材料多为热固性复合材料，回收再利用比较困难，不利于环境保护。

发明内容

综上所述，为了客服现有技术的不足，本发明提供了一种碳纤维增强热塑性复合材料单向带的制备方法，该方案如下：

一种碳纤维增强热塑性复合材料单向带，其制备原料按质量百分比计包括：

碳纤维 60%～70%

聚酰胺 0%～32%

聚丙烯 0%～ 32%

热塑性弹性体 5%

二甲苯 1%

马来酸酐 0.5%

引发剂 1%

助剂 0.5%

一种碳纤维增强热塑性复合材料单向带的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：将质量百分比为60%～70%的碳纤维浸入250-300℃石英砂中，保温20-40分钟，取出；

步骤二：将碳纤维浸入碳纳米管悬浮液中进行表面接枝处理，处理温度：50-60℃，时间：5-10分钟，处理过程中辅助以超声波振荡；

步骤三：碳纤维快速退浆处理，将碳纤维埋入到一种纳米粉体中并加热到200-300℃，停留3-5分钟；

步骤四：碳纤维展宽，采用一组旋转轧辊，对碳纤维进行展宽；

步骤五：碳纤维与热塑性树脂的复合：

1)按照质量百分比计，将碳纤维60%～70%、聚丙烯0%～32%、聚酰胺0%～32%、二甲苯1%、马来酸酐0.5%、引发剂1%、热塑性弹性体5%以及助剂0.5%混合均匀，将混合物加入单螺杆挤出机内进行反应挤出熔体，挤出温度控制在190-230℃范围内；