[发明专利]一种高性能长碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及长碳纤维增强尼龙复合材料技术领域，尤其涉及一种高性能长碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法，解决现有技术中存在的尼龙复合材料的力学性能以及界面性能不佳的缺点，包括70份的尼龙66复配材料和30份的经特殊表面处理后的碳纤维，尼龙66复配材料包含65～95wt％的尼龙66基体树脂、0.2～3wt％的偶联剂、0.2～0.8wt％的抗氧剂以及3～35％的相容剂，所述特殊表面处理的碳纤维包含25～30wt％的碳纤维原丝和0.5～5wt％的上浆剂，本发明不仅提高了生产效率，而且提高了制得的复合材料的力学性能，同时还进一步增强了复合材料的界面性能。

技术领域

本发明涉及长碳纤维增强尼龙复合材料技术领域，尤其涉及一种高性能长碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维是一种新型的高性能纤维增强材料，它具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电、导热和远红外辐射等诸多优异性能。它可以以复合材料形式减轻构件重量，从而提高构件的技术性能。现已广泛应用于航空航天、新型纺织机械、石油化工、医药器械、汽车、机械制造、建筑行业、文体用品、电信、电加热等高新技术领域。

目前生产长碳纤维增强热塑性复合材料最普遍的工艺的为熔融树脂浸渍复合工艺，但是目前市面上商业化的碳纤维大多表面包覆环氧树脂上浆剂，其是针对热固性环氧树脂基体复合材料开发的，但表面包覆热固性树脂的碳纤维与尼龙树脂相容性差，界面性能不强，导致复合材料性能不佳。

因此，我们提出了一种高性能长碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的尼龙复合材料的力学性能以及界面性能不佳的缺点，而提出的一种高性能长碳纤维增强尼龙复合材料及其制备方法。

一种高性能长碳纤维增强尼龙复合材料，包括70份的尼龙66复配材料和30份的经特殊表面处理后的碳纤维；

所述尼龙66复配材料包含65～95wt％的尼龙66基体树脂、0.2～3wt％的偶联剂、0.2～0.8wt％的抗氧剂以及3～35％的相容剂，所述特殊表面处理的碳纤维包含25～30wt％的碳纤维原丝和0.5～5wt％的上浆剂。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂3114、抗氧剂619、抗氧剂DSTP中的任意一种或几种，所述的相容剂为聚乙烯醇、MAH-g-POE、MAH-g-PP、MAH-g-EPDM中的任意一种或几种。

优选的，所述上浆剂包含30～15wt％去离子水、60～80wt％聚氨酯、0.5～2wt％偶联剂和5～9.5wt％分散剂，该分散剂为聚烯化氧乙烯加成物、高级脂肪酸型的聚烯化氧乙烯加成物、烷基苯基醚型的聚烯化氧乙烯加成物。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的任意一种或几种。

一种高性能长碳纤维增强尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量配比，称取尼龙66复配材料，并按照配比称量好上浆剂；

S2、将称取的尼龙66复配材料放入高混机中混合均匀，并加入双螺杆造粒机中，然后利用双螺杆挤出机将物料熔融挤出进入熔融浸渍槽中；

S3、将碳纤维原丝通过牵引分散开后，经过上浆槽进行碳纤维浸润上浆，上浆槽中倒入按比例配好的上浆剂；

S4、将上完浆的碳纤维通过烘槽烘干后，牵引进入浸渍槽，使熔融状态的树脂浸渍在碳纤维表面；

S5、最后，将长碳纤维增强尼龙66基体树脂经冷却、牵引、切粒，制备得到一种高性能长碳纤维增强尼龙66复合材料。

相比于现有技术，本发明的有益效果是：