[发明专利]一种车用碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种车用碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法，针对PA6加入CF后流动性变差，加工性能明显弱化的问题，提供了以下技术方案，由下述重量份的原料制成：68～99份PA6，0～30份碳纤维，0～3份流动性改善剂，0～15份无定型聚酰胺，0～1份抗氧剂，0～1份润滑剂，0～1份炭黑。其制备方法包括以下步骤：备料、预混料、初步混炼、二次混炼、造粒。本发明提供的制备方法简便，步骤较少，且制得的PA6复合材料的各项物理机械性能优异，成型流动性良好，使用该复合材料生产的成型件的表面光滑，能够有效解决添加由CF后PA6性能降低的问题。

技术领域

本发明涉及汽车复合材料领域，更具体地说，它涉及一种车用碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维(CF)是含碳量高于90％的无机高分子材料，大多由有机纤维经碳化处理制得密度小、比强度和比模量高、导热、导电的材料，由此CF常作为高性能复合材料的增强材料。轻便耐用的通信卫星、大型喷气式飞机等现代航空航天技术以及超级跑车的问世都归功于碳纤维低密度下的高强度和高刚性。

目前碳纤维增强尼龙66复合材料(PA6/CF)的研究应用十分活跃二者复合可充分发挥各自优势，使材料的强度与刚性明显好于纯尼龙，与玻纤增强的复合材料相比，各方面性能也都有大幅度提高。

但是，添加CF后，CF的加入阻碍了PA6分子链流动，使得体系黏度增大，复合材料的流动性降低，从而导致零件的表观不良，会有明显的纤维状。因此，如何解决CF导致的PA6性能弱化，成为了行业内迫切需要解决的一大难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种车用碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法，具有工艺简便，材料的各项物理机械性能优异，成型流动性良好、成型件的表面光滑的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种车用碳纤维增强尼龙复合材料，由下述重量份的原料制成：68～99份PA6，0～30份碳纤维，0～3份流动性改善剂，0～15份无定型聚酰胺，0～1份抗氧剂，0～1份润滑剂，0～1份炭黑。

采用上述技术方案，PA6作为基材具有机械强度高的优点，使得由此材料制成的成型件具有较强的韧性及硬度，能够应对较大的冲击；通过加入碳纤维能够进一步增强复合材料的机械强度和刚性，有助于提高PA6材料的综合性能；通过加入流动性改善剂，能够提高添加有碳纤维之后的PA6材料熔融状态下的流动性，改善添加有碳纤维之后的PA6材料流动性降低的问题，有助于降低碳纤维增强尼龙复合材料的加工难度，便于提高成型件的质量及成型件加工的良品率；通过加入无定型聚酰胺，能够改变PA6的成核方式，有助于提高成型件的表面光洁度，从而使所制备的复合材料及其加工的成型件的表观性能更佳；通过加入抗氧剂能够提升复合材料的耐老化性能，减缓该复合材料在自然环境下的老化进程；通过加入润滑剂，能够进一步提升由该复合材料加工的成型件的表面光洁度。

进一步，所述PA6的粘度为2.4，分子量范围为15000～2000。

采用上述技术方案，经过研究测试可得，此参数区间内的PA6的加工性能最好，更易与所选用的添加剂融合，具有最好的相容性。

进一步，所述流动性改善剂为结构不完全规整的超支化高分子聚合物。

采用上述技术方案，

进一步，所述无定型聚酰胺的分子链含多个侧基及芳香族环状结构。

采用上述技术方案，由于无定型聚酰胺的分子链含多个侧基及芳香族环状结构，这些结构能够破坏无定型聚酰胺的分子链规整性，并借此破坏PA分子链间的氢键，能够有效地降低PA6的结晶速率和结晶度，因此能够改变PA6的成核方式，有助于提高所制备的复合材料及由其加工的成型件的表面光洁度，从而使所制备的复合材料及由其加工的成型件的表观性能更佳。