[发明专利]一种碳纤维增强PP-PA6复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维增强PP‑PA6复合材料及其制备方法，包括以下步骤：（1）碳纤维依次经过退浆处理、抽提、电化学处理后，进行表面胺基化处理得到改性碳纤维；（2）PA6投入到双螺杆挤出机的主喂料口中，改性碳纤维从侧喂料口加入，挤出造粒得到改性碳纤维/PA6母粒；（3）将改性碳纤维/PA6母粒与聚丙烯树脂、相容剂、抗氧剂进行混合后，投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到碳纤维增强PP‑PA6复合材料。本发明制备的改性碳纤维具有较好的表面活性，能够改善碳纤维表面润湿性，使其较好的分散在PP/PA6复合材料中，提高了复合材料的力学性能。本发明的制备方法工艺简单，可用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及碳纤维增强热塑性复合材料技术领域，特别涉及一种碳纤维增强PP-PA6复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来碳纤维增强热塑性复合材料得到广泛的应用与发展，其具有质量轻、强度高、生产效率高、可循环重复使用等特点，可采用注塑、模压等工艺制造产品，当前在汽车领域已经逐步替代部分金属材料，在保证汽车安全使用性的同时，大幅度对汽车进行减重与降本。

碳纤维增强PA6复合材料具有优异的机械强度、耐热性、耐疲劳性能，但是存在吸水率较大，吸水后材料强度降低等缺点，且其成本远远高于碳纤维增强聚丙烯材料。碳纤维增强聚丙烯(PP)复合材料在制备过程中，聚丙烯与碳纤维基体之间的相容性差，即便在添加相容剂的条件下，也很难完全改善两者之间的相容性，易造成复合材料的性能不佳。国内公开专利号104098838A：“一种高性能PP/PA6合金材料及其制备方法”采用改性纳米三氧化二铬促使PP的异相成核，从而使PP的结晶更加完整，来提高PP/PA6合金材料的力学性能，但是产品的力学性能远远低于碳纤维增强的PP/PA6复合材料。

因此，为了改善碳纤维增强PP/PA6复合材料中碳纤维与树脂基体的相容性差、分散不均的缺陷，有必要进一步加强研究工作，开发出一种工艺简便、碳纤维分散性好、力学性能优异的碳纤维增强PP/PA6复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纤维增强PP-PA6复合材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种碳纤维增强PP-PA6复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备改性碳纤维：碳纤维依次经过退浆处理、抽提、电化学处理后，进行表面胺基化处理制备得到改性碳纤维；

(2)制备改性碳纤维/PA6母粒：PA6干燥后投入到双螺杆挤出机的主喂料口中；将改性碳纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，进行挤出造粒，得到改性碳纤维/PA6母粒；

(3)将改性碳纤维/PA6母粒与聚丙烯树脂(PP)、相容剂、抗氧剂进行搅拌混合后，投入到双螺杆挤出机中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥，得到碳纤维增强PP-PA6复合材料。

进一步方案，步骤(1)中，所述碳纤维的型号是T300、T700中的一种。

进一步方案，步骤(1)中，所述退浆处理的温度为400-600℃，时间为10-30min；所述抽提所用抽提溶剂为丙酮，抽提的温度为60-80℃，时间为2～8h；抽提结束后，用去离子水对碳纤维进行清洗后干燥；

进一步方案，步骤(1)中，所述电化学处理的方法为：在碳纤维上加设阳极电压，在处理槽底部加阴极电压，电解液为氯化钠、硫酸钾、碳酸氢钠、次氯酸钠及铵盐中的一种，在电流强度为1-3A的条件下电化学处理1-3min，水洗、干燥。