CN111004401A - 鞋底用碳纤维-pa66复合材料及其加工方法 - Google Patents

鞋底用碳纤维-pa66复合材料及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种鞋底用碳纤维‑PA66复合材料，其包括以下重量份数的组分：PA66：100‑140份，回收碳纤维：35‑50份，分散剂：0.5‑1份，抗氧剂：1‑2份,稳定剂1‑2份，偶联剂1‑3份，相容剂2‑4份。本发明还公开了其工艺过程：对回收的碳纤维复合材料进行预处理，用硅烷偶联剂在甲苯溶剂中进行接枝，干燥后获得预处理过后的回收碳纤维，然后将PA66、抗氧剂、分散剂、稳定剂、相容剂，混配后经塑化，加入挤出机入料口熔融，接着将预处理过的回收碳纤维与聚合物熔体一起从双螺杆挤出机中挤出到模腔中冷却成型，该复合材料利用回收的碳纤维改善鞋底材料性格，环保又降低成本。

Description

鞋底用碳纤维-PA66复合材料及其加工方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其是一种鞋底用碳纤维-PA66复合材料及其加工方法。
背景技术
近年来，随着复合材料以及碳纤维技术的不断发展，碳纤维因其高刚性和高强度的增强性能，在复合材料领域中的应用也逐渐扩大。
长期以来,碳纤维增强复合材料因其价格昂贵，大多只用于军工、宇航等尖端技术行业。近年来,因对复合材料和碳材料的研究更加深入，对复合材料工艺的研究也逐步深入。近年来，碳纤维每年以50%以上的速度增长。碳纤维的规模化生产, 使其质量提高而价格下降,而加工技术的进步又使加入复合材料中的碳纤维比例不断上升, 目前已可达体积比例的60%以上。所有这些进步都使得碳纤维复合材料的应用领域日益扩大。因此，碳纤维复合材料的应用也逐步扩大到生活用品如鞋子领域。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种鞋底用碳纤维-PA66复合材料，该复合材料中的碳纤维采用回收的碳纤维，实现资源回收，提高利用率，同时可以降低原材料成本，并且兼顾了提升鞋底性能的优势。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种鞋底用碳纤维-PA66复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
PA66：100-140份，
回收碳纤维：35-50份，
分散剂：0.5-1份，
抗氧剂：1-2份,
稳定剂1-2份，
相容剂2-4份。
进一步的，所述抗氧剂采用抗氧剂1098和亚磷酸酯类 CHEMNOX TP80，抗氧剂1098和亚磷酸酯类 CHEMNOX TP80按2:1-3:2的份数配比。
进一步的，所述分散剂采用聚乙烯比咯烷酮。
进一步的，所述稳定剂采用氯化聚乙烯。
进一步的，所述偶联剂选用硅烷类偶联剂。
进一步的，所述相容剂选用马来酸酐-苯乙烯共聚物。
另一发明目的，本发明还提供了一种鞋底用碳纤维-PA66复合材料的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：①对回收的碳纤维复合材料进行预处理，首先，将回收物料进行切割成20-40mm的长度，然后对其进行升温200-400℃进行加热90-120min，所得固态产物于无水乙醇中浸泡2h后，烘干后，用硅烷偶联剂在甲苯溶剂中进行接枝，干燥后获得预处理过后的回收碳纤维；②将重量份数100-140份的PA66、1-2份的抗氧剂、0.5-1份的分散剂、1-2份的稳定剂、2-4份的相容剂，于高速混合机中混合5-10min，混配后经塑化，加入挤出机入料口熔融，③将35-50份预处理过的回收碳纤维从双螺杆挤出机的另一入料口进入，与聚合物熔体一起挤出到模腔中冷却成型。
采用上述方案，鞋底用碳纤维PA66复合材料中加入了回收料碳纤维，在成本上可以大大降低，而在弹性和强度上有了很好的提升效果，同时大大减轻了鞋底的重量。鞋底一般包括三层：PE发泡层、混纺织物层和树脂底层，本发明中的碳纤维PA66主要用于鞋底的树脂底层，鞋底的最终成型，还需将混纺织物层、PE发泡层和碳纤维PA66树脂层通过粘胶粘合得到预成型鞋底，然后将其放入鞋模内加热成型，冷却脱模得到。
具体实施方式
本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。
本发明的具体实施例展示的是鞋底用碳纤维-PA66复合材料的加工方法，其包括以下步骤：①对回收的碳纤维复合材料进行预处理，首先，将回收物料进行切割成20-40mm的长度，然后对其进行升温200-400℃进行加热90-120min，所得固态产物于无水乙醇中浸泡2h后，烘干后，用硅烷偶联剂在甲苯溶剂中进行接枝，干燥后获得预处理过后的回收碳纤维；②将重量份数100-140份的PA66、1-2份的抗氧剂、0.5-1份的分散剂、1-2份的稳定剂、2-4份的相容剂，于高速混合机中混合5-10min，混配后经塑化，加入挤出机入料口熔融，③将35-50份预处理过的回收碳纤维从双螺杆挤出机的另一入料口进入，与聚合物熔体一起挤出到模腔中冷却成型。
具体实施例一
①对回收的碳纤维复合材料进行预处理，首先，将回收物料进行切割成20-40mm的长度，然后对其进行升温200-400℃进行加热90-120min，所得固态产物于无水乙醇中浸泡2h后，烘干后，用硅烷偶联剂在甲苯溶剂中进行接枝，干燥后获得预处理过后的回收碳纤维；②将重量份数100份的PA66、0.5份的抗氧剂（抗氧剂1098和亚磷酸酯类 CHEMNOX TP80分别为0.3份和0.2份）、0.5份的分散剂（聚乙烯比咯烷酮）、1份的稳定剂（氯化聚乙烯）、2份的相容剂（马来酸酐-苯乙烯共聚物），于高速混合机中混合5-10min，混配后经塑化，加入挤出机入料口熔融，③将35份预处理过的回收碳纤维从双螺杆挤出机的另一入料口进入，与聚合物熔体一起挤出到模腔中冷却成型。
具体实施例二
①对回收的碳纤维复合材料进行预处理，首先，将回收物料进行切割成20-40mm的长度，然后对其进行升温200-400℃进行加热90-120min，所得固态产物于无水乙醇中浸泡2h后，烘干后，用硅烷偶联剂在甲苯溶剂中进行接枝，干燥后获得预处理过后的回收碳纤维；②将重量份数115份的PA66、0.6份的抗氧剂（抗氧剂1098和亚磷酸酯类 CHEMNOX TP80分别为0.4份和0.2份）、0.6份的分散剂（聚乙烯比咯烷酮）、1份的稳定剂（氯化聚乙烯）、2份的相容剂（马来酸酐-苯乙烯共聚物），于高速混合机中混合5-10min，混配后经塑化，加入挤出机入料口熔融，③将40份预处理过的回收碳纤维从双螺杆挤出机的另一入料口进入，与聚合物熔体一起挤出到模腔中冷却成型。
具体实施例三
①对回收的碳纤维复合材料进行预处理，首先，将回收物料进行切割成20-40mm的长度，然后对其进行升温200-400℃进行加热90-120min，所得固态产物于无水乙醇中浸泡2h后，烘干后，用硅烷偶联剂在甲苯溶剂中进行接枝，干燥后获得预处理过后的回收碳纤维；②将重量份数120份的PA66、1份的抗氧剂（抗氧剂1098和亚磷酸酯类 CHEMNOX TP80分别为0.5份和0.5份）、0.6份的分散剂（聚乙烯比咯烷酮）、1.5份的稳定剂（氯化聚乙烯）、3份的相容剂（马来酸酐-苯乙烯共聚物），于高速混合机中混合5-10min，混配后经塑化，加入挤出机入料口熔融，③将40份预处理过的回收碳纤维从双螺杆挤出机的另一入料口进入，与聚合物熔体一起挤出到模腔中冷却成型。
具体实施例四
①对回收的碳纤维复合材料进行预处理，首先，将回收物料进行切割成20-40mm的长度，然后对其进行升温200-400℃进行加热90-120min，所得固态产物于无水乙醇中浸泡2h后，烘干后，用硅烷偶联剂在甲苯溶剂中进行接枝，干燥后获得预处理过后的回收碳纤维；②将重量份数130份的PA66、1.5份的抗氧剂（抗氧剂1098和亚磷酸酯类 CHEMNOX TP80分别为1份和0.5份）、0.8份的分散剂（聚乙烯比咯烷酮）、1.5份的稳定剂（氯化聚乙烯）、3份的相容剂（马来酸酐-苯乙烯共聚物），于高速混合机中混合5-10min，混配后经塑化，加入挤出机入料口熔融，③将45份预处理过的回收碳纤维从双螺杆挤出机的另一入料口进入，与聚合物熔体一起挤出到模腔中冷却成型。
具体实施例五
①对回收的碳纤维复合材料进行预处理，首先，将回收物料进行切割成20-40mm的长度，然后对其进行升温200-400℃进行加热90-120min，所得固态产物于无水乙醇中浸泡2h后，烘干后，用硅烷偶联剂在甲苯溶剂中进行接枝，干燥后获得预处理过后的回收碳纤维；②将重量份数140份的PA66、2份的抗氧剂（抗氧剂1098和亚磷酸酯类 CHEMNOX TP80分别为1份和1份）、1份的分散剂（聚乙烯比咯烷酮）、2份的稳定剂（氯化聚乙烯）、3份的相容剂（马来酸酐-苯乙烯共聚物），于高速混合机中混合5-10min，混配后经塑化，加入挤出机入料口熔融，③将45份预处理过的回收碳纤维从双螺杆挤出机的另一入料口进入，与聚合物熔体一起挤出到模腔中冷却成型。
上述实施例一至五中复合材料力学性能对比如下表所示。
表1- 碳纤维增强PA66复合材料的力学性能
实施例 一 二 三 四 五
聚合物基体（PA66） 100份 115份 120份 130份 140份
碳纤维 35份 38份 40份 40份 45份
0°拉伸模/GPa 156 154 153 143 154
0°压缩强度/GPa 903 893 897 830 878
拉伸强度/GPa 2316 2121 2134 1949 2130
0°弯曲模量/GPa 137 117 121 107 123
弯曲强度/MPa 1480 1297 1370 1115 1380
90°拉伸强度/MPa 89 85 86 76 85
0°剪切强度/MPa 115 99 100 92 97
层间断裂韧性/(kj/m2) 1.8-2.1 1.5-1.7 1.1-1.7 1.1-1.7 1.5-1.7

Claims (7)

1.一种鞋底用碳纤维-PA66复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
PA66：100-140份，
回收碳纤维：35-50份，
分散剂：0.5-1份，
抗氧剂：1-2份,
稳定剂1-2份，
相容剂2-4份。
2.根据权利要求1所述的鞋底用碳纤维-PA66复合材料，其特征在于，所述抗氧剂采用抗氧剂1098和亚磷酸酯类 CHEMNOX TP80，抗氧剂1098和亚磷酸酯类 CHEMNOX TP80按2:1-3:2的份数配比。
3.根据权利要求1所述的鞋底用碳纤维-PA66复合材料，其特征在于，所述分散剂采用聚乙烯比咯烷酮。
4.根据权利要求1所述的鞋底用碳纤维-PA66复合材料，其特征在于，所述稳定剂采用氯化聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的鞋底用碳纤维-PA66复合材料，其特征在于，所述偶联剂选用硅烷类偶联剂。
6.根据权利要求1所述的鞋底用碳纤维-PA66复合材料，其特征在于，所述相容剂选用马来酸酐-苯乙烯共聚物。
7.一种鞋底用碳纤维-PA66复合材料的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：①对回收的碳纤维复合材料进行预处理，首先，将回收物料进行切割成20-40mm的长度，然后对其进行升温200-400℃进行加热90-120min，所得固态产物于无水乙醇中浸泡2h后，烘干后，用硅烷偶联剂在甲苯溶剂中进行接枝，干燥后获得预处理过后的回收碳纤维；②将重量份数100-140份的PA66、1-2份的抗氧剂、0.5-1份的分散剂、1-2份的稳定剂、2-4份的相容剂，于高速混合机中混合5-10min，混配后经塑化，加入挤出机入料口熔融，③将35-50份预处理过的回收碳纤维从双螺杆挤出机的另一入料口进入，与聚合物熔体一起挤出到模腔中冷却成型。
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