CN110802761A - 一种碳纤维复合材料的制备方法及制品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：A.将热塑性树脂PA6进行干燥，干燥时间为4～5小时，使干燥后的物料含水量小于0.02wt%；B.在PA6中加入碳纤维，二者混合共同挤出造粒，碳纤维占二者混合总重的29%～30%。本发明还公开了用所述碳纤维复合材料制成的握柄锤的锤柄，包括合金锤柄内芯和用所述碳纤维复合材料制成的锤柄外壳，锤柄外壳包覆在合金锤柄内芯外。本发明采用复合材料制作握柄锤的锤柄，改变了传统生产的握柄锤以单一材质为主的生产方法，应用于碳纤维握柄锤，具有强度高、性能优、质量轻、耐腐蚀、弹性好、抗蠕变及抗震强等优点，同时成本可接受，使得握柄锤具有更好的操作手感、使用寿命和市场接受度。

Description

一种碳纤维复合材料的制备方法及制品
技术领域
本发明涉及一种新材料的制备方法及制品，更具体地说，它涉及一种碳纤维复合材料的制备方法及制品。
背景技术
现有的手工具握柄锤的锤柄多为金属材质，质量大，强度低，弹性以及耐腐蚀性差。而有些生产厂家为了克服以上缺陷，采用普通的碳素材料制作锤柄，虽能一定程度上改善性能，但在耐高温、耐摩擦、传热性能等方面却有所下降，且外形的柔软性和延展性不够，比强度也较低。如公开号为CN103506192A的发明于2014年1月15日公开了一种耐磨铸件，包括高铬铸钢锤头和碳素钢锤柄，所述的锤头和锤柄通过两者间的熔融连接层复合为一个整体，所述的锤柄上对称设有安装孔，所述的安装孔内设有连接件。该发明解决了现有制件材料单一，强韧性、强耐磨性两者不可兼有的不足，除用于静止状态的耐磨铸件外，还有效地适用于运动状态的耐磨铸件：例如锤头、板锤等，使耐磨铸件有了质的飞跃。但该发明中锤柄用金属制成，还是存在质量大、弹性以及耐腐蚀性差的问题。
发明内容
现有的握柄锤的锤柄一般用单一材料制成，不同材料各有优缺点，难以将各种材料的优点集中在一起，为克服这一不足，本发明提供了一种碳纤维复合材料的制备方法及用该碳纤维复合材料制成的，集中多种材料优点的握柄锤的锤柄。
本发明的技术方案是：一种碳纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：
A.将热塑性树脂PA6进行干燥，干燥时间为4～5小时，使干燥后的物料含水量小于0.02wt%；
B.在PA6中加入碳纤维，二者混合共同挤出造粒，碳纤维占二者混合总重的29%～30%。
通过上述方法制得的碳纤维复合材料具有高强度低密度，工业设计可操作性高，导热导电性能高，耐化学腐蚀性高，回收利用价值高的优点，在很多领域可以与金属材料混合使用，甚至替代金属材料，以获得更好的材料理化性能及技术经济效果。
作为优选，碳纤维为拉伸模量大于700GPa，热导率大于200W/(mK)的沥青基短切碳纤维。此种碳纤维的添加可使碳纤维复合材料具备较好的强度及导热性能。
作为优选，PA6和碳纤维在挤出机料斗中混合，碳纤维以侧向加料的方式进入挤出机料斗。常规的挤出机加料时通常由上而下将粒状料吹入料斗，再由料斗加入进行熔料及挤料的料筒。PA6作为主要组分由上而下加入料斗，而碳纤维从侧向加入料斗，两种组分从不同方向混合，便于充分互掺，均匀混合。
一种握柄锤的锤柄，包括合金锤柄内芯和用所述碳纤维复合材料制成的锤柄外壳，锤柄外壳包覆在合金锤柄内芯外。该锤柄以金属为支撑柱体，外覆碳纤维复合材料，这样复合而成的锤柄既有金属的经济性，又有碳纤维复合材料的轻质、高强度、高弹性、抗蠕变性、耐腐蚀性和抗震性，使得握柄锤具有更好的操作手感、使用寿命和市场接受度。
作为优选，合金锤柄内芯上设有卡槽，锤柄外壳内壁设有与卡槽适配的凸台，凸台卡嵌在卡槽内。合金锤柄内芯与锤柄外壳通过卡嵌结构实现固定连接，可确保合金锤柄内芯与锤柄外壳的整体结合强度。
作为优选，卡槽包括横向卡槽和纵向卡槽。纵横向并设的卡嵌结构可使受力结构更为均衡，合金锤柄内芯与锤柄外壳间各方向都能可靠结合。
作为优选，合金锤柄内芯与锤柄外壳通过包胶成型结构连接。合金锤柄内芯与锤柄外壳间的包胶成型结构通过二次注塑成型工艺实现，可确保二者间完整、紧密的结合。
本发明的有益效果是：
集中不同材料的优点，改善握柄锤的锤柄性能。本发明采用复合材料制作握柄锤的锤柄，改变了传统生产的握柄锤以单一材质为主的生产方法，应用于碳纤维握柄锤，具有强度高、性能优、质量轻、耐腐蚀、弹性好、抗蠕变及抗震强等优点，同时成本可接受，使得握柄锤具有更好的操作手感、使用寿命和市场接受度。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为本发明中锤柄外壳的一种结构示意图。
图中，1-合金锤柄内芯，2-锤柄外壳，3-卡槽，4-凸台。
具体实施方式
下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种碳纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将热塑性树脂PA6进行干燥，干燥时间为4.5小时，使干燥后的物料含水量小于0.02wt%；
在PA6中加入碳纤维，二者混合共同挤出造粒，碳纤维占二者混合总重的29.5%。
步骤A中PA6和碳纤维在挤出机料斗中混合，碳纤维以侧向加料的方式进入挤出机料斗。步骤B中碳纤维为拉伸模量大于700GPa，热导率大于200W/(mK)的沥青基短切碳纤维。
如图1、图2所示，一种握柄锤的锤柄，包括合金锤柄内芯1和用所述碳纤维复合材料制成的锤柄外壳2，锤柄外壳2包覆在合金锤柄内芯1外。合金锤柄内芯1与锤柄外壳2通过包胶成型结构连接。合金锤柄内芯1上设有卡槽3，锤柄外壳2内壁设有与卡槽3适配的凸台4，凸台4与锤柄外壳2一体成型，凸台4卡嵌在卡槽3内。卡槽3包括横向卡槽和纵向卡槽。
合金锤柄内芯1上加工出卡槽3后，将合金锤柄内芯1放入注塑机包胶模具中，将所述碳纤维复合材料颗粒干燥后加入注塑机，经熔料、加压、射胶、冷却等步骤后成型，从而通过二次注塑成型工艺在合金锤柄内芯1形成锤柄外壳2。
实施例2：
步骤A中PA6干燥时间为4小时。步骤B中碳纤维占总重的29%。其余同实施例1。
实施例3：
步骤A中PA6干燥时间为5小时。步骤B中碳纤维占总重的30%。其余同实施例1。

Claims (7)

1.一种碳纤维复合材料的制备方法，其特征是包括如下步骤：
A．将热塑性树脂PA6进行干燥，干燥时间为4～5小时，使干燥后的物料含水量小于0.02wt%；
B．在PA6中加入碳纤维，二者混合共同挤出造粒，碳纤维占二者混合总重的29%～30%。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的制备方法，其特征是碳纤维为拉伸模量大于700GPa，热导率大于200W/(mK)的沥青基短切碳纤维。
3.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合材料的制备方法，其特征是PA6和碳纤维在挤出机料斗中混合，碳纤维以侧向加料的方式进入挤出机料斗。
4.一种握柄锤的锤柄，其特征是包括合金锤柄内芯（1）和用所述碳纤维复合材料制成的锤柄外壳（2），锤柄外壳（2）包覆在合金锤柄内芯（1）外。
5.根据权利要求4所述的握柄锤的锤柄，其特征是合金锤柄内芯（1）上设有卡槽（3），锤柄外壳（2）内壁设有与卡槽（3）适配的凸台（4），凸台（4）卡嵌在卡槽（3）内。
6.根据权利要求5所述的握柄锤的锤柄，其特征是卡槽（3）包括横向卡槽和纵向卡槽。
7.根据权利要求4或5或6所述的握柄锤的锤柄，其特征是合金锤柄内芯（1）与锤柄外壳（2）通过包胶成型结构连接。
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