[发明专利]一种高含量碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法

说明书

一种高含量碳纤维增强尼龙复合材料的制备方法，先将无杂质碳纤维布浸渍在醇溶尼龙无水乙醇溶液中以得到浸渍后碳纤维布，再将浸渍后碳纤维布取出，并烘干除去水分以得到干燥后碳纤维布，然后选取若干块上述干燥后碳纤维布与若干块无水尼龙无纺布，干燥后碳纤维布的质量占干燥后碳纤维布、无水尼龙无纺布质量之和的65%―80%，再将干燥后碳纤维布、无水尼龙无纺布交替叠加以得到层叠体，然后将层叠体放入模具中，再热压成型以得到所述的复合材料。本设计不仅碳纤维与树脂界面结合较好，所得的复合材料的力学性能较佳，而且碳纤维含量较高、易于操作。

技术领域

本发明涉及一种碳纤维增强尼龙复合材料，属于复合材料领域，尤其涉及一种高含量碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法，具体适用于增强碳纤维与树脂的界面结合性，且提高复合材料中的碳纤维含量。

背景技术

碳纤维具有高比强度、高比模量的特点，是一种良好的增强材料。目前，碳纤维增强热固性复合材料主要是通过真空导入的方式将热固性树脂均匀分散在碳纤维单丝之间，但由于碳纤维本身价格较高，使用热固性树脂制备的复合材料不能够回收利用，造成了资源浪费。

同时，现有技术中也有采用热塑性树脂，但由于热塑性树脂粘度较大，不仅增加加工难度，而且会导致碳纤维与热塑性树脂界面结合较差，尤其当碳纤维含量较高时，碳纤维与热塑性树脂的界面结合更差，极大地阻碍了碳纤维增强热塑性树脂的发展。

此外，现有的碳纤维增强尼龙复合材料，碳纤维含量大多在60%以下，不能充分发挥碳纤维优异的力学性能。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的碳纤维与树脂界面结合较差、碳纤维含量较低的缺陷与问题，提供一种碳纤维与树脂界面结合较好、碳纤维含量较高的高含量碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种高含量碳纤维增强尼龙复合材料的制备方法；所述制备方法包括以下步骤：

第一步：去除尼龙无纺布中的水分以得到无水尼龙无纺布，同时，去除碳纤维布的表面杂质以得到无杂质碳纤维布；

第二步：先将无杂质碳纤维布浸渍在醇溶尼龙无水乙醇溶液中以得到浸渍后碳纤维布，再将浸渍后碳纤维布取出，并烘干除去水分以得到干燥后碳纤维布；

第三步：先选取若干块上述干燥后碳纤维布与若干块无水尼龙无纺布，干燥后碳纤维布的质量占干燥后碳纤维布、无水尼龙无纺布质量之和的65%―80%，再将干燥后碳纤维布、无水尼龙无纺布交替叠加以得到层叠体，然后将层叠体放入模具中，再热压成型以得到所述的复合材料。

所述醇溶尼龙无水乙醇溶液的质量百分比浓度为0.5%―3%。

所述无杂质碳纤维布在醇溶尼龙无水乙醇溶液中的浸渍时间为8―16h。

所述热压成型包括依次进行的热压阶段、第一冷却阶段、第二冷却阶段；

所述热压阶段是指：在模具中对层叠体从上、下两个方向进行热压；

所述第一冷却阶段是指：在模具中对层叠体进行加压冷却；

所述第二冷却阶段是指：在模具中对层叠体进行冷却；

所述第二冷却阶段的冷却速率大于第一冷却阶段。

所述热压阶段中：加工温度为230―280℃，加工压力为5―30Mpa，保压时间为20―40min。

所述第一冷却阶段中：冷却至170―200℃，冷却速率为1―5℃/min，且在170―200℃之间保压1―2h；