[发明专利]碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺

说明书

本发明提供了一种碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，制备工艺包括如下步骤，（1）配制碳纤维浸渍浆料；将碳纤维浸渍到基础浆料中；（2）向步骤（1）中的浸渍液中添加偶联剂，搅拌均匀；制备出碳纤维预浸渍液；（3）将PA6浸渍在步骤（2）的碳纤维预浸渍液中浸渍时通过设计的轮带式模具，将浸渍有PA6的碳纤维束材料重复熔融压制，使得PA6基材能够充分包覆碳纤维，充分浸渍；本发明提供的碳纤维PA6热塑性复合材料高强度低密度，工业设计可操作性高，导热导电性能高，耐化学腐蚀性高，废料能回收利用；其制品最大特点是：碳纤维复合材料拉伸强度在3000‑4000MPA，相当于钢铁的5‑6倍；碳纤维复合材料比重1.5，钢铁的比重7.8，可以减重50%以上。

技术领域

本发明涉及复合材料的制备工艺技术领域，具体涉及碳纤维PA6 热塑性复合材料的制备工艺。

背景技术

碳纤维复合材料是复合材料中发展最快的新型复合材料，由于碳纤维复合材料性能优异，近年来这种材料广泛用于航天航空和国防工业。碳纤维复合材料由于价格昂贵，价格约为玻璃纤维增强复合材料的十倍，早期只用于军工、宇航等尖端技术行业，在民用方面应用寥若晨星。近年来，碳纤维复合材料产业每年以50％以上的速度增长，两大因素促进了碳纤维产业快速发展，其一是对碳纤维材料研究不断深入，力学性能不断提高，促使其使用量不断上升；其二是加工工艺改善成本不断降低。碳纤维的规模化生产，使其质量提高而价格下降，而加工技术的进步又使加入复合材料中的碳纤维比例不断上升，目前已可达体积比例的60％以上。所有这些进步都使得碳纤维复合材料的应用领域日益扩大。我国碳纤维产业发展令西方国家震惊，2017年12 月吉林化纤T1000生产线正式投产。打破了西方国家的多年来的封锁，为我国碳纤维产业发展奠定了基础。

经过多年致力于基料研发，先后选择PC、PEEK、PPS、PI、PA、 PET、PP作为基料的试验。从试验中发现PA是一种极为重要的热塑性基料。采用碳纤维进行增强，改善了PA吸湿性大，制品尺寸稳定性差，强度与硬度不如金属等缺陷。经过反复试验和筛选，用PA6作为基料，与碳纤维材料达到了相似相溶的效果。二者复合综合体现了各自的优点，强度与刚性比未增强的尼龙高很多，蠕变小，尺寸精度好，热稳定性显著提高，耐磨，阻尼性优良，与玻纤增强相比有更好的性能。特别是在注塑成型加工中易操作，回收利用中易破碎操作，满足了各种部件快速成型的要求，生产周期比热固性复合材料大大降低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤，

(1)配制碳纤维浸渍浆料：将聚氨酯、尼龙浆料、抗氧化剂、热稳定剂和紫外线吸收剂混合均匀，制备出基础浆料；将碳纤维浸渍到基础浆料中，其中浸渍浆料和碳纤维质量比为3:1-5:1，保持温度为 85-95℃，体系压力为1，反应时间为6h；

(2)向步骤(1)中的浸渍液中添加偶联剂，搅拌均匀；保持体系温度为90℃，体系压力为1，反应时间为10h，制备出碳纤维预浸渍液；

(3)将PA6浸渍在步骤(2)所述的碳纤维预浸渍液中浸渍时通过设计的轮带式模具，将浸渍有PA6的碳纤维束材料重复熔融压制，使得PA6基材能够充分包覆碳纤维，充分浸渍；浸渍时间为6h；制备出碳纤维PA6热塑性复合材料。

优选地，上述聚氨酯和尼龙为短切或长碳纤维。

优选地，上述步骤(1)中抗氧化剂为DEF2122881。

优选地，上述步骤(1)中热稳定剂为和H3391。

优选地，上述步骤(1)中紫外线吸收剂为ES18A。

优选地，上述步骤(1)中聚氨酯、尼龙浆料、抗氧化剂、热稳定剂和紫外线吸收剂的质量比为1.5:4:1:0.2:0.1。

优选地，上述步骤(2)中偶联剂与碳纤维质量比为0.3:1。