[发明专利]一种碳纤维增强聚酰胺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聚酰胺复合材料，按重量份计，包括以下组分：聚酰胺树脂100份；碳纤维100‑250份；乙烯‑甲基丙烯酸共聚物的衍生物2‑18份；氯化钙和/或氯化锂0.1‑10份。本发明选用特定的乙烯‑甲基丙烯酸共聚物的衍生物，通过氯化钙和/或氯化锂调整浸渍后的结晶性，使碳纤维增强聚酰胺复合材料的制备过程中具有低的孔隙率，提升材料的力学性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种碳纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术

连续纤维增强热塑性复合材料由于具有高强度、高模量、高抗冲击性能、100%可回收等特点，逐渐在各行各业开始替代金属或热固性复合材料，比如碳纤维增强的特种工程塑料，如PPS、PEEK、PEI等，已经在民用客机上广泛使用。连续玻璃纤维增强聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺等复合材料也成熟应用于冷藏集装箱内衬板、汽车零部件、RTP管道等领域。连续碳纤维聚酰胺复合材料具有优异的力学性能和耐温性能，因此在汽车轻量化、以塑代钢方面具有较大的发展潜力。

但是，碳纤维增强聚酰胺复合材料加工难度大，主要原因在于碳纤维直径小且表面缺少活性基团，尼龙树脂熔体与碳纤维接触时无法进行充分浸渍，导致碳纤维之间存在孔隙，导致产品性能偏低。现阶段，为了解决孔隙率过大的问题，研究工作集中在对树脂进行改性或对碳纤维表面进行处理。

专利CN101790559B公开了用含有热塑性聚合物的复合聚合物基质浸渍连续纤维的方法，专利中采用碳纳米管增强的半结热塑性聚合物浸渍连续纤维，但碳纳米管的处理和分散难度较大。

中国专利申请CN105542448A公开了一种高性能碳纤维增强聚酰胺复合材料，其中采用了马来酸酐接枝聚烯烃弹性体作为增韧剂，碳纤维进行表面功能羧基化，可以改善碳纤维与树脂基体之间的相容性。中国专利申请CN103788632A公开了一种高刚性高耐久性的碳纤维增强聚酰胺复合材料，其中增韧剂为丙烯酸酯类橡胶，用聚氨酯预聚体处理碳纤维，能够增加碳纤维与树脂基体的结合。上述两件申请需要对碳纤维进行预处理，但由于碳纤维表面处理得到的基团数量有限，且表面基团与聚酰胺的结合力较弱，对孔隙率的改善效果有限。

发明内容

本发明目的在于，提供一种碳纤维增强聚酰胺复合材料，在制备的过程中具有低的孔隙率，并且具有优秀的力学性能。

本发明的另一目的在于，提供上述碳纤维增强聚酰胺复合材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种碳纤维增强聚酰胺复合材料，按重量份计，包括以下组分：

聚酰胺树脂 100份；

碳纤维 100-250份；

乙烯-甲基丙烯酸共聚物的衍生物 2-18份；

氯化钙和/或氯化锂 0.1-10份；

所述的乙烯-甲基丙烯酸共聚物的衍生物是乙烯-甲基丙烯酸共聚物的锌盐或乙烯-甲基丙烯酸共聚物的钠盐。

优选氯化锂。氯化锂对于孔隙率的改善更好。

所述的聚酰胺选自PA6、PA11、PA12、PA66、PA610、PA612、PA46、PA1010、PA6T、PA9T、PA10T、PA-MXD6中的至少一种。

上述的所述的乙烯-甲基丙烯酸共聚物的衍生物，具体是指，其中的一些丙烯酸官能团部分被中和为锌盐或钠盐。通过部分羧基官能团被中和成盐，能够降低共聚物中羧酸基团的比例，避免共聚物与聚酰胺发生剧烈反应产生交联的情况，影响流动性和浸渍效果。