[发明专利]一种碳纤维复合塑料材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维复合塑料材料的制备方法，该工艺将碳纤维、丙烯晴、环氧丙烷、三乙醇胺、过氧化苯二甲酰、聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、丙烯酸树脂、十二烷基磺酸钠、琥珀酸酯等原料分别经过高速球磨、过筛分选、高温分段反应、惰性气体加压活化、分段注塑压模、流化处理、干燥等步骤制备得到碳纤维复合塑料材料。制备而成的碳纤维复合塑料材料，其机械性能好、强度高刚、冲击负荷大，耐用性能好，适用于多种机械零部件的制造。

技术领域

本发明涉及塑料材料这一技术领域，特别涉及到一种碳纤维复合塑料材料的制备方法。

背景技术

塑料制品具有耐腐蚀，质轻、设计自由度高的优点，符合汽车行业的发展要求，塑料在汽车行业有很大的发展空间。首先，要加大多功能塑料制品的研究，单一的塑料材质很难满足汽车发展行业的需要，扩大塑料在汽车部件中的使用范围。在汽车圈，纤维增强材料始终是一个热门话题，尤其是当提及必须减轻汽车零部件的重量时候。纤维材料允许将轻结构零部件制造得更加轻巧，经典的纤维增强材料是玻璃纤维以及价格昂贵的碳纤维。碳纤维自l963年问世以来，经过53年的发展，有了长足的进步。伴随质量的提高，用途逐年扩大。特别是世界经济不景气的现状下，碳纤维的发展需求量有增无减，市场需求旺盛。例如：2010至20l4年全球碳纤维的需求量都在稳定增长，预计其在航空产业和其他工业用途中将得到广泛应用，其需求量将以每年15％的速度增长。目前碳纤维的主要生产地区为日本、欧洲和土耳其。碳纤维(carbon fiber，简称CF)，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维外柔内刚，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种碳纤维复合塑料材料的制备方法，该工艺将碳纤维、丙烯晴、环氧丙烷、三乙醇胺、过氧化苯二甲酰、聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、丙烯酸树脂、十二烷基磺酸钠、琥珀酸酯等原料分别经过高速球磨、过筛分选、高温分段反应、惰性气体加压活化、分段注塑压模、流化处理、干燥等步骤制备得到碳纤维复合塑料材料。制备而成的碳纤维复合塑料材料，其机械性能好、强度高刚、冲击负荷大，耐用性能好，适用于多种机械零部件的制造。

技术方案：为了解决上述问题，本发明公开了一种碳纤维复合塑料材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳纤维15-24份、丙烯晴10-15份、环氧丙烷10-15份、三乙醇胺5-8份、过氧化苯二甲酰5-7份、分散剂2-3份加入到高速球磨机中进行球磨，球磨时间为60-65分钟，球料比为99：1，充分球磨使产物彻底粉碎，收集球磨产物过筛，备用；

(2)将步骤(1)的球磨产物加入到辊炼机中进行高温反应，反应温度升至500℃时依次加入聚丙烯24-35份、聚酰胺20-25份、聚氯乙烯16-20份、丙烯酸树脂15-20份、十二烷基磺酸钠5-10份、琥珀酸酯2-5份、偶联剂1-4份、固化剂3-4份，搅拌均匀后加热温度上升至700-750℃，充入惰性气体，持续保温反应1-3小时后自然降温至300-310℃；

(3)将步骤(2)的反应溶液注入注塑机中进行注塑压模，然后冷却、固定、脱模。

(4)将步骤(3)的注塑件放入蒸汽硫化罐中，用蒸汽加压0.4-0.6MPa，升温至150-160℃进行硫化处理，处理时间为30-40min。