CN109385065A - 用于新能源汽车的碳纤维复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于新能源汽车的碳纤维复合材料及其制备方法，以碳纤维、聚碳酸酯、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸‑2,3‑环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、分散剂、抗氧剂、润滑剂为原料制得的碳纤维复合材料具有优异的耐高温、易老化、机械性能。另外，本发明制得的复合材料具有密度小、耐腐蚀、耐冲击等有点，可作为轻量化材料应用在新能源汽车上。

Description

用于新能源汽车的碳纤维复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种用于新能源汽车的碳纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车的发展，对科技材料的要求已经达到非常迫切的需求。由于新能源汽车采用电池作为动力，若新能源汽车整车质量较重，则会大大影响新能源汽车的续航能力，而现有的碳纤维材料虽然强度较高，但是其质量并没有达到新能源汽车的装配要求。为此，我们提出了一种应用于新能源汽车的碳纤维复合材料及其制备方法投入使用，以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于新能源汽车的碳纤维复合材料及其制备方法，具有优异的耐高温、易老化、机械性能，作为轻量化材料应用在新能源汽车上。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于新能源汽车的碳纤维复合材料，包括以下重量份数的原料：

优选地，所述聚碳酸酯为四溴双酚A聚碳酸酯。

优选地，所述无机填料包括碳化硅、石墨烯、氧化镁、氧化锌、钛酸钾晶须和氮化硅。

优选地，所述分散剂为N,N-乙撑双硬脂酰胺、聚丙烯酸铵或三聚磷酸钠。

优选地，所述抗氧剂为硫代二丙酸十八酯或3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯。

优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、PE蜡或石蜡。

本发明还提供了上述一种用于新能源汽车的碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳纤维、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、分散剂、抗氧剂、润滑剂加入到混炼机中，充分混合后送入双螺杆挤出机，即得。

本发明提供的一种用于新能源汽车的碳纤维复合材料及其制备方法，以碳纤维、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、分散剂、抗氧剂、润滑剂为原料制得的碳纤维复合材料具有优异的耐高温、易老化、机械性能。另外，本发明制得的复合材料具有密度小、耐腐蚀、耐冲击等有点，可作为轻量化材料应用在新能源汽车上。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明提供了一种用于新能源汽车的碳纤维复合材料，包括以下重量份数的原料：

上述技术方案中，以碳纤维、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、分散剂、抗氧剂、润滑剂为原料制得的碳纤维复合材料具有优异的耐高温、易老化、机械性能。另外，本发明制得的复合材料具有密度小、耐腐蚀、耐冲击等有点，可作为轻量化材料应用在汽车上。

在本发明中，碳纤维的重量份数为5～10份；在本发明的实施例中，碳纤维的重量份数为6.5～8.5份。

在本发明的实施例中，聚碳酸酯为四溴双酚A聚碳酸酯。四溴双酚A聚碳酸酯用于提高碳纤维复合材料的拉伸强度。

在本发明中，聚碳酸酯的重量份数为30～40份；在本发明的实施例中，聚碳酸酯的重量份数为33～37份。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物用于提高碳纤维复合材料的抗拉强度。在本发明中，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量份数为15～20份；在本发明的实施例中，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量份数为17～18份。

聚丙烯腈基碳纤维用于提高碳纤维复合材料的热稳定性。在本发明中，聚丙烯腈基碳纤维的重量份数为3～6份；在本发明的实施例中，聚丙烯腈基碳纤维的重量份数为4～5份。

三羟甲基丙烷三缩水甘油醚用于提高耐腐蚀性能。在本发明中，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚的重量份数为8～12份；在本发明的实施例中，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚的重量份数为9～11份。

丙烯酸-2,3-环氧丙酯用于提高耐磨性能。在本发明中，丙烯酸-2,3-环氧丙酯的重量份数为4～7份；在本发明的实施例中，丙烯酸-2,3-环氧丙酯的重量份数为5～6份。

甲基四氢邻苯二甲酸酐用于提高碳纤维复合材料的尺寸稳定性。在本发明中，甲基四氢邻苯二甲酸酐的重量份数为1～2份；在本发明的实施例中，甲基四氢邻苯二甲酸酐的重量份数为1.4～1.6份。

在本发明的实施例中，无机填料包括碳化硅、石墨烯、氧化镁、氧化锌、钛酸钾晶须和氮化硅；在其他实施例中，碳化硅、石墨烯、氧化镁、氧化锌、钛酸钾晶须和氮化硅的质量比为(1～2)：(0.1～0.2)：(0.5～0.8)：(0.3～0.5)：(0.2～0.3):(0.3～0.5)。无机填料用于提高碳纤维复合材料的缺口冲击强度。

在本发明中，无机填料的重量份数为15～25份；在本发明的实施例中，无机填料的重量份数为18～22份。

在本发明的实施例中，分散剂为N,N-乙撑双硬脂酰胺、聚丙烯酸铵或三聚磷酸钠。

在本发明中，分散剂的重量份数为1～2份；在本发明的实施例中，分散剂的重量份数为1.4～1.6份。

在本发明的实施例中，抗氧剂为硫代二丙酸十八酯或3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯。

在本发明中，抗氧剂的重量份数为1～2份；在本发明的实施例中，抗氧剂的重量份数为1.3～1.6份。

在本发明的实施例中，润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、PE蜡或石蜡。

在本发明中，润滑剂的重量份数为1～2份；在本发明的实施例中，润滑剂的重量份数为1.3～1.6份。

本发明还提供了一种用于新能源汽车的碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳纤维、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、分散剂、抗氧剂、润滑剂加入到混炼机中，充分混合后送入双螺杆挤出机，即得。

其中，碳纤维、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、分散剂、抗氧剂、润滑剂均同上所述，在此不再赘述。

上述技术方案中，制备方法简单，制得的复合材料具有密度小、耐腐蚀、耐冲击等有点，可作为轻量化材料应用在新能源汽车上。。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的用于新能源汽车的碳纤维复合材料及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

以下实施例中所用的原料均为市售。

实施例1

用于新能源汽车的碳纤维复合材料，包括以下重量份数的原料：

8.5份碳纤维、33份四溴双酚A聚碳酸酯、17份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、4份聚丙烯腈基碳纤维、11份三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、5份丙烯酸-2,3-环氧丙酯、1.6份甲基四氢邻苯二甲酸酐、22份无机填料、1.6份聚丙烯酸铵、1.3份硫代二丙酸十八酯、1.6份硬脂酸钙；

无机填料中包括质量比为1.3：0.18：0.5：0.5：0.2：0.5的碳化硅、石墨烯、氧化镁、氧化锌、钛酸钾晶须和氮化硅；

用于新能源汽车的碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳纤维、四溴双酚A聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、聚丙烯酸铵、硫代二丙酸十八酯、硬脂酸钙加入到混炼机中，充分混合后送入双螺杆挤出机，即得。

实施例2

用于新能源汽车的碳纤维复合材料，包括以下重量份数的原料：

5份碳纤维、40份四溴双酚A聚碳酸酯、18份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、5份聚丙烯腈基碳纤维、9份三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、6份丙烯酸-2,3-环氧丙酯、1份甲基四氢邻苯二甲酸酐、25份无机填料、1份三聚磷酸钠、1.6份3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯、2份硬脂酸锌；

无机填料中包括质量比为1.7：0.12：0.7：0.3：0.23：0.3的碳化硅、石墨烯、氧化镁、氧化锌、钛酸钾晶须和氮化硅；

用于新能源汽车的碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳纤维、四溴双酚A聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、三聚磷酸钠、3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯、硬脂酸锌加入到混炼机中，充分混合后送入双螺杆挤出机，即得。

实施例3

用于新能源汽车的碳纤维复合材料，包括以下重量份数的原料：

10份碳纤维、30份四溴双酚A聚碳酸酯、15份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、3份聚丙烯腈基碳纤维、12份三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、4份丙烯酸-2,3-环氧丙酯、1.4份甲基四氢邻苯二甲酸酐、18份无机填料、1.4份N,N-乙撑双硬脂酰胺、2份硫代二丙酸十八酯、1份硬脂酸钙；

无机填料中包括质量比为2：0.1：0.8：0.35：0.3：0.45的碳化硅、石墨烯、氧化镁、氧化锌、钛酸钾晶须和氮化硅；

用于新能源汽车的碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳纤维、四溴双酚A聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、N,N-乙撑双硬脂酰胺、硫代二丙酸十八酯、硬脂酸钙加入到混炼机中，充分混合后送入双螺杆挤出机，即得。

实施例4

用于新能源汽车的碳纤维复合材料，包括以下重量份数的原料：

6.5份碳纤维、37份四溴双酚A聚碳酸酯、20份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、6份聚丙烯腈基碳纤维、8份三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、7份丙烯酸-2,3-环氧丙酯、2份甲基四氢邻苯二甲酸酐、15份无机填料、2份聚丙烯酸铵、1份3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯、1.3份PE蜡；

无机填料中包括质量比为1：0.2：0.6：0.45：0.27：0.35的碳化硅、石墨烯、氧化镁、氧化锌、钛酸钾晶须和氮化硅；

用于新能源汽车的碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳纤维、四溴双酚A聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、聚丙烯酸铵、3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯、PE蜡加入到混炼机中，充分混合后送入双螺杆挤出机，即得。

实施例5

用于新能源汽车的碳纤维复合材料，包括以下重量份数的原料：

7.5份碳纤维、35份四溴双酚A聚碳酸酯、18份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、4.5份聚丙烯腈基碳纤维、10份三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、5.5份丙烯酸-2,3-环氧丙酯、1.5份甲基四氢邻苯二甲酸酐、20份无机填料、1.5份N,N-乙撑双硬脂酰胺、1.4份硫代二丙酸十八酯、1.5份石蜡；

无机填料中包括质量比为1.5：0.15：0.65：0.4：0.25：0.4的碳化硅、石墨烯、氧化镁、氧化锌、钛酸钾晶须和氮化硅；

用于新能源汽车的碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳纤维、四溴双酚A聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、N,N-乙撑双硬脂酰胺、硫代二丙酸十八酯、石蜡加入到混炼机中，充分混合后送入双螺杆挤出机，即得。

将实施例1～5制得的用于新能源汽车的碳纤维复合材料进行测试结果见表1。

表1实施例1～5的实验结果

以上对本发明提供的一种用于新能源汽车的碳纤维复合材料及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于新能源汽车的碳纤维复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

2.如权利要求1所述的用于新能源汽车的碳纤维复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯为四溴双酚A聚碳酸酯。

3.如权利要求1所述的用于新能源汽车的碳纤维复合材料，其特征在于，所述无机填料包括碳化硅、石墨烯、氧化镁、氧化锌、钛酸钾晶须和氮化硅。

4.如权利要求1所述的用于新能源汽车的碳纤维复合材料，其特征在于，所述分散剂为N,N-乙撑双硬脂酰胺、聚丙烯酸铵或三聚磷酸钠。

5.如权利要求1所述的用于新能源汽车的碳纤维复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为硫代二丙酸十八酯或3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯。

6.如权利要求1所述的用于新能源汽车的碳纤维复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、PE蜡或石蜡。

7.一种如权利要求1所述的用于新能源汽车的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将碳纤维、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈基碳纤维、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、甲基四氢邻苯二甲酸酐、无机填料、分散剂、抗氧剂、润滑剂加入到混炼机中，充分混合后送入双螺杆挤出机，即得。