CN110591352A - 基于pa66原材的碳纤维复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于PA66原材的碳纤维复合材料及其制备方法，原料包括以下组分及重量份含量：PA66 40‑55份，碳纤维35‑45份，偶联剂0.5‑2份，抗氧剂0.5‑1.5份，润滑剂0.5‑2份、相容剂1‑7份、阻燃剂2‑5份、二氧化硅2.5‑10份，使制备过程中碳纤维减少损伤，提升刚度、提高产品竞争力。

Description

基于PA66原材的碳纤维复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及碳纤维热塑性复合材料领域，具体涉及一种碳纤维与热塑性树脂的复合材料组成以及其制备方法。
背景技术
碳纤维复合材料是复合材料中的发展最快的新型复合材料，由于碳纤维复合材料性能优异，近年来这种材料广泛用于航天航空和国防工业。碳纤维复合材料由于价格昂贵，价格约为玻璃纤维增强复合材料的十倍，早期只用于军工、宇航等尖端技术行业，在民用方面应用寥若晨星。近年来，碳纤维复合材料产业每年以50%以上的速度增长，两大因素促进了碳纤维产业快速发展，其一对碳纤维材料研究不断深入，力学性能不断提高，促使其使用量不断上升。
其中碳纤维增强热塑性树脂不仅可制得具有优良综合性能的复合材料，而且这种碳纤维一热塑性树脂复合材料具有良好的加工性能,其预制件或半成品贮存方便,除可采用模压成型外，还可以采用热塑性塑料的加工方法快速加工成型，其边角料尚可进行再加工。此外，这种复合材料的制件较易粘结和修补,因此碳纤维与热塑性树脂的复合材料越来越引起人们的重视。
目前现有技术领域中如何改良复合材料中的占比以及如何将热塑性树脂与碳维纤结合技术且在结合过程中减少碳纤维的损伤使其提升产品竞争力是制备这款复合材料的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，
提供一种低损伤的碳纤维与热塑性树脂的复合材料配方及其制成该配方的方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于PA66原材的碳纤维复合材料，原料包括以下组分及重量份含量：PA66 40-55份，碳纤维35-45份，偶联剂0 .5-2份，抗氧剂0 .5-1 .5份，润滑剂0 .5- 2份、相容剂1-7份、阻燃剂2-5份、二氧化硅2.5-10份。
进一步的，所述的偶联剂为KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171其中一种或多种。
进一步的，包括按照质量份数计的如下原料：PA66 45份，碳纤维37份，偶联剂0.7份，抗氧剂0 .8份，润滑剂1份、相容剂4份、阻燃剂2份、二氧化硅9.5份。
上述碳纤维与热塑性树脂的复合材料的制备方法，采用以下步骤：
1）将原料碳纤维置于抽真空装置内，经真空排气后密封待用。
2）在步骤1中得到的碳纤维中加入偶联剂，进行溶液浸渍和化学偶联处理，提升碳纤维刚度。
3）将原料PA66，与步骤2中得到的碳纤维、相容剂、抗氧剂、润滑剂、阻燃剂、二氧化硅加入高速混合机中，室温下5~10分钟出料待用。
4）将步骤3中的获得混合原料通过双螺杆基础机熔融共混，挤出，经水冷、干燥后进行切粒，即得到碳纤维增强热塑性树脂复合材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 用PA66 作为基体材料，以短切或长(连续)碳纤维作为增强材料。在试验中用35%碳纤维增强PA66，其弯曲强度提高到1358 MPa，拉伸强度提高到3157.2MPa，添加40%碳纤维，其弯曲强度提高到1861 MPa，拉伸强度提高到3952 MPa，而纯PA66 的拉伸强度只有75MPa，悬臂梁缺口冲击强度为56 J/M，添加40%碳纤维，其弯曲强度与添加80%的玻纤增强相同，通过增加偶联剂，提高浸润效果，增加物理粘合性与刚度，保护碳纤维在制备过程中不易损伤，加入一定分量的润滑剂、抗氧剂、相容剂，使PA66化学改性，提升相容性，使PA66基体分子量窄、流动性好，提高了熔融指数，加入阻燃剂使复合材料阻燃达到V1级，增加二氧化硅使二氧化硅和碳纤维相互协同促进增强，提升复合材料的抗折、抗压性能。
2、通过真空干燥对碳纤维除湿处理、利用相似相溶原理快速制备碳纤维束预浸料，将浸渍有PA66的碳纤维束材料重复熔融压制，使得PA66基材能够充分包覆碳纤维，已达到充分浸渍的目的。在融熔浸渍工艺应用了相似相溶的原理，采用了高分子材料中接枝共聚的原理论，通过物理/化学改性增强其分子的结合力，使复合材料强度/刚度大大增强。
具体实施方式
本发明制备工艺中， PA66原料采用牌号１３００，45份，相容剂：ＴＫ－９５，4份；抗氧剂：１０７６，0.8份，碳纤维37份，偶联剂：KH560，0.7份；阻燃剂2份；润滑剂1份；二氧化硅9.5份
设备采用：抽真空采用型号为(DZF-6050)的真空干燥箱，双螺杆挤出机采用:TE-35的型号；
实施例一：将37%碳纤维倒入真空干燥箱，室温下抽真空4小时，对碳纤维除湿处理，然后将得到含水量小于0 .02wt％碳纤维，将干燥后的碳纤维放入密封容器中，加入偶联剂，利用相似相溶原理快速制备碳纤维束预浸料，将浸渍有PA66的碳纤维束材料重复熔融压制，使得PA66基材能够充分包覆碳纤维，已达到充分浸渍的目的，在融熔浸渍工艺应用了相似相溶的原理，采用了高分子材料中接枝共聚的原理论，通过物理/化学改性增强其分子的结合力，将45%PA66中加入得到的碳纤维，再依次加入4%相容剂、0.8%抗氧剂、1%润滑剂、2%阻燃剂、9.5%二氧化硅加入高速混合机中，室温下反复搅拌3次，5~10分钟出料待用，最后将混合原料通过双螺杆基础机熔融共混，挤出，经水冷、干燥后进行切粒，即得到碳纤维增强热塑性树脂复合材料，双螺杆挤出机自喂料口至挤出机模头的六区温度设定分别为 180℃、220℃、230℃、240℃、250℃、240℃，主机转速为380～700转/分钟。

Claims (4)

1.一种基于PA66原材的碳纤维复合材料，其特征在于，原料包括以下组分及重量份含量：PA66 40-55份，碳纤维35-45份，偶联剂0 .5-2份，抗氧剂0 .5-1 .5份，润滑剂0 .5- 2份、相容剂1-7份、阻燃剂2-5份、二氧化硅2.5-10份。
2.根据权利要求1所述的基于PA66原材的碳纤维复合材料，其特征在于：所述的偶联剂为KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171其中一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的基于PA66原材的碳纤维复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：PA66 45份，碳纤维37份，偶联剂0.7份，抗氧剂0 .8份，润滑剂1份、相容剂4份、阻燃剂2份、二氧化硅9.5份。
4.一种基于PA66原材的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：
步骤1：将原料碳纤维置于抽真空装置内，经真空排气后密封待用。
步骤2：在步骤1中得到的碳纤维中加入偶联剂，进行溶液浸渍和化学偶联处理，提升碳纤维刚度。
步骤3：将原料PA66，与步骤2中得到的碳纤维、相容剂、抗氧剂、润滑剂、阻燃剂、二氧化硅加入高速混合机中，室温下5~10分钟出料待用。
步骤4：将步骤3中的获得混合原料通过双螺杆基础机熔融共混，挤出，经水冷、干燥后进行切粒，即得到碳纤维增强热塑性树脂复合材料。
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CN104262955A (zh) * 2014-09-17 2015-01-07 上海日之升新技术发展有限公司 高gwit碳纤增强无卤阻燃pa46复合材料及其制备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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