[发明专利]一种耐磨型热塑性碳纤维复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种耐磨型热塑性碳纤维复合材料及其制备方法，该材料由柔性耐磨型碳纤维与热塑性材料组成，其中所述柔性耐磨型碳纤维的结构具体为主体为含碳至少95％的碳纤维，碳纤维外围不规则密布有聚合氯铝及聚合氧铝耐磨基团；通过制备出本质耐磨碳纤维后再采用热塑性材料热冷交替包覆成型而获得。本发明本质耐磨，当应用于磨损环境时其使用寿命远高于常规热塑性碳纤维复合材料。

主权项

1.一种耐磨型热塑性碳纤维复合材料的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1）柔性耐磨型碳纤维的制造①通过标准方法将氨气、丙烷和丙烯腈合成为聚丙烯腈树脂；②将步骤①获得的聚丙烯腈树脂溶入聚氧化乙烯与纯净水的混合剂中，该混合剂内聚氧化乙烯与纯净水的体积比为2.5‑3：7，获得纺丝原液；③将六水氯化铝与适量纯净水混合，搅拌并过滤杂质，调配至获得质量百分比58%‑65%的氯化铝溶液；④将步骤③获得的氯化铝溶液与步骤②获得的纺丝原液按体积比1：10混合，然后采用醋酸调节p H至4.2‑4.8，采用超声仪按700W‑800W功率进行高频振动，并施加左右、上下双通道，频率为8MHz ‑10MHz的紊乱电场，持续5min‑10min，获得混合溶液；⑤再将氨水雾化后均匀缓慢地通入步骤④制备的混合溶液中，至p H值呈7.5‑8，获得第二纺丝液；⑥步骤⑤完成后继续高频振动20min‑25min，然后获得的第二纺丝液置于35℃‑40℃的恒温环境下，并搅拌1h‑2h，获得预制溶液；⑦在步骤⑥获得的预制溶液内缓慢滴加稀磷酸溶液并搅拌，至溶液的p H值4.2‑4.5，置于70℃‑80℃温度下，回流8h，获得预制溶胶液；⑧将步骤⑦获得的预制溶胶液内缓慢添加3‑5%浓度的聚乙烯醇溶液，获得待处理溶胶；⑨将步骤⑧获得的待处理溶胶通过孔径0.02mm‑0.04mm的喷孔加压喷入凝固浴中，压力范围为2.2bar‑2.5bar，喷头与凝固浴液面距离为10mm‑15mm，获得碳纤维原丝；⑩将步骤⑨获得的碳纤维原丝按标准方法进行预氧化，然后进行炭化处理，所述炭化处理分为前炭化处理和后炭化处理，前炭化处理温度750℃‑800℃，处理时间5min ‑10min，后炭化处理温度1500℃‑1600℃，处理时间5min ‑8min，即获得所需柔性耐磨型碳纤维；2）耐磨型热塑性碳纤维复合材料成型将1）中步骤⑩获得的柔性耐磨型碳纤维与任意热塑性丝状材料编织成股，然后软化热塑性丝状材料后再按标准方法冷凝成型，即获得所需耐磨型热塑性碳纤维复合材料。