CN113980458A - 一种航空用碳纤维复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种航空用碳纤维复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113980458A
CN113980458A CN202111283326.6A CN202111283326A CN113980458A CN 113980458 A CN113980458 A CN 113980458A CN 202111283326 A CN202111283326 A CN 202111283326A CN 113980458 A CN113980458 A CN 113980458A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fiber
finished
mixing
composite material
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111283326.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113980458B (zh
Inventor
张向东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202111283326.6A priority Critical patent/CN113980458B/zh
Publication of CN113980458A publication Critical patent/CN113980458A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113980458B publication Critical patent/CN113980458B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/42—Polyamides containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
    • C08J5/042—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/08—Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40—Weight reduction

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种航空用碳纤维复合材料及其制备方法，属于碳纤维复合材料技术领域，该复合材料，包括如下重量份原料：聚酰胺70‑80份、润滑剂0.2‑0.4份、碳纤维增强剂30‑45份和稳定剂0.4‑1份；制备方法包括如下步骤：第一步、将聚酰胺、润滑剂、稳定剂在高速混合机中混合10min；混合均匀后置于双螺杆挤出机中，将碳纤维增强剂加入挤出机中，经熔融混合挤出造粒；第三步、造粒结束后，干燥4h，然后再将干燥后的粒子注塑成型。本发明中以制备的助剂和制备的酰氯化碳纤维反应，制得了碳纤维增强剂，提高了碳纤维与聚酰胺共混效果，助剂的添加提高了碳纤维增强剂和聚酰胺树脂之间的结合强度。

Description

一种航空用碳纤维复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于碳纤维复合材料技术领域，具体地，涉及一种航空用碳纤维复合材料及其制备方法。
背景技术
碳纤维复合材料因其质轻高强而广泛应用于航天航空等领域。作为一种各相异性材料，碳纤维增强体主要在轴向表现出优异的力学性能，而其横向及层间的力学性能明显较低，由于碳纤维增强体经过高温碳化和石墨化处理后，导致其表面活性官能团较少，其与基体材料的浸润性差，因此碳纤维增强体与基体材料界面结合性能较弱，若碳纤维复合材料各个方向热胀系数相差较大，温度的剧烈变化将导致材料发生热变形，甚至扭曲或开裂，影响使用安全。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种航空用碳纤维复合材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种航空用碳纤维复合材料，包括如下重量份原料：
聚酰胺70-80份、润滑剂0.2-0.4份、碳纤维增强剂30-45份和稳定剂0.4-1份；
进一步地，润滑剂为季戊四醇酯和硅酮粉中的一种。
进一步地，稳定剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和抗氧剂1098按照重量比1：1混合而成。
碳纤维增强剂通过如下步骤制备：
步骤S11、将碳纤维加入氧化混合液中，加热至70℃，恒温反应1h，反应结束后，用去离子水洗涤多次并在乙醇中抽提除去多余的试剂。90℃真空干燥后，得到氧化碳纤维；反应过程中，过硫酸钾作为氧化剂，硝酸银作为氧化反应的促进剂。对碳纤维表面进行氧化，提高含氧官能团数量；
步骤S12、将氧化碳纤维和二氯亚砜混合，加入N,N-二甲基甲酰胺，在温度为80℃条件下反应16h，反应结束后，过滤、干燥得到酰氯化碳纤维；得到的氧化碳纤维和二氯亚砜在N,N-二甲基甲酰胺的催化作用下，再引入酰氯基团，得到酰氯化碳纤维；
步骤S13、将助剂和甲醇混合，加入HATU，超声分散15min，然后和酰氯化碳纤维加入高压反应釜中，在温度为260℃，压力为8.5MPa，反应15-35min，反应结束后，过滤、用热水和甲醇洗涤，洗涤结束后，真空干燥至恒重，得到碳纤维增强剂。酰氯化碳纤维在缩合剂HATU的作用下和助剂反应，得到碳纤维增强剂。
进一步地，步骤S11中氧化混合液为过硫酸钾和硝酸银的混合液，其中过硫酸钾的摩尔浓度为0.1mol/L，硝酸银的摩尔浓度为0.01mol/L，步骤S12中N,N-二甲基甲酰胺和二氯亚砜的用量体积比为20：1。
进一步地，步骤S13中助剂、甲醇和HATU的用量比为0.2g：60mL：10mg。
进一步地，助剂通过如下步骤制备：
步骤S21、在温度为5℃、氮气保护条件下，将氢化钠和四氢呋喃混合，搅拌10min，然后加入对羟基苯甲醛，搅拌反应6h，然后加入六氯环三磷腈溶液，加完后回流反应48h，反应结束后，过滤，滤液减压浓缩，和正己烷混合，过滤，干燥，得到中间体1；对羟基苯甲醛的醛基和六氯环三磷腈上的氯反应，制得中间体1，中间体1上存在朝外的醛基，中间体1的结构类似于星型结构；
步骤S22、将中间体1和四氢呋喃混合，加入高锰酸钾、氢氧化钠和去离子水，加热回流30h，反应结束后，减压浓缩除去溶剂，加入硫酸调节pH值为5，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，然后在60℃真空条件下干燥至恒重，得到中间体2；中间体1上的醛基在高锰酸钾的氧化作用下生成羧基，得到中间体2；
步骤S23、在氮气保护条件下，将中间体2和二氯亚砜混合，加热回流16h，反应结束后，减压浓缩，得到酰氯化合物；中间体2上的羧基在二氯亚砜的作用下生成酰氯基团，得到酰氯化合物；
步骤S24、在氮气保护条件下，将酰氯化合物加入四氢呋喃中，加入氨基化合物和吡啶，加完后加热回流48h，反应结束后，旋蒸除去一半溶剂，然后和去离子水混合，过滤，滤饼用去离子水洗涤，洗涤结束后在40℃、真空条件下干燥至恒重，得到助剂。酰氯化合物和氨基反应，得到助剂，助剂是以磷、氮原子交替排列的主链结构化合物，属于无卤阻燃剂，助剂结构上的端基为氨基，与酰氯化碳纤维发生接枝，在酰氯化碳纤维和聚酰胺树脂之间起到桥连作用，提高接枝密度；助剂为类似于树状大分子结构，不仅提高了碳纤维增强剂和聚酰胺树脂之间的结合强度，而且对于提高聚酰胺的阻燃性，具有良好的促进效果。
进一步地，步骤S21中六氯环三磷腈溶液为六氯环三磷腈和四氢呋喃按照用量比3.5g：80mL混合而成；氢化钠、对羟基苯甲醛、四氢呋喃和六氯环三磷腈溶液的用量比为3.2g：9.8g：100mL：80mL；步骤S22中中间体1、四氢呋喃、高锰酸钾、氢氧化钠和去离子水的用量比为7g：100mL：11g：2g：350mL；步骤S23中中间体2和二氯亚砜的用量比为1g：10mL。步骤S24中氨基化合物为三聚氰胺、对苯二胺、乙二胺中的一种；酰氯化合物、氨基化合物、吡啶和四氢呋喃的用量比为6g：2-5g：20mL：100mL。
一种航空用碳纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将聚酰胺、润滑剂、稳定剂在高速混合机中混合10min；混合均匀后置于双螺杆挤出机中，将碳纤维增强剂以侧喂料方式加入挤出机中挤出造粒，经熔融混合挤出造粒；加工温度为一区温度：240-250℃，二区温度：245-260℃，三区温度：245-260℃，四区温度：250-270℃，五区温度：250-280℃，六区温度：250-275℃，七区温度：250-260℃，主机转速：300-350r/min；
第三步、造粒结束后，在90-110℃条件下，干燥4h，然后再将干燥后的粒子注塑成型，注塑成型温度控制在260-280℃。
本发明的有益效果：
本发明中以制备的助剂和制备的酰氯化碳纤维反应，制得了碳纤维增强剂，提高了碳纤维与聚酰胺共混效果，助剂的添加不仅提高了碳纤维增强剂和聚酰胺树脂之间的结合强度，而且助剂具有阻燃效果，对于提高聚酰胺的阻燃性，具有良好的促进效果。碳纤维增强剂和聚酰胺树脂所形成的共混体系中聚酰胺的含量增大，阻尼性能增强，共混后抗冲击性增强、耐热性增强，热稳定性好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备助剂：
步骤S21、在温度为5℃、氮气保护条件下，将氢化钠和四氢呋喃混合，搅拌10min，然后加入对羟基苯甲醛，搅拌反应6h，然后加入六氯环三磷腈溶液，加完后回流反应48h，反应结束后，过滤，滤液减压浓缩，和正己烷混合，过滤，干燥，得到中间体1；其中，六氯环三磷腈溶液为六氯环三磷腈和四氢呋喃按照用量比3.5g：80mL混合而成；氢化钠、对羟基苯甲醛、四氢呋喃和六氯环三磷腈溶液的用量比为3.2g：9.8g：100mL：80mL；
步骤S22、将中间体1和四氢呋喃混合，加入高锰酸钾、氢氧化钠和去离子水，加热回流30h，反应结束后，减压浓缩除去溶剂，加入硫酸调节pH值为5，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，然后在60℃真空条件下干燥至恒重，得到中间体2；其中，中间体1、四氢呋喃、高锰酸钾、氢氧化钠和去离子水的用量比为7g：100mL：11g：2g：350mL；
步骤S23、在氮气保护条件下，将中间体2和二氯亚砜混合，加热回流16h，反应结束后，减压浓缩，得到酰氯化合物；其中，中间体2和二氯亚砜的用量比为1g：10mL。
步骤S24、在氮气保护条件下，将酰氯化合物加入四氢呋喃中，加入氨基化合物和吡啶，加完后加热回流48h，反应结束后，旋蒸除去一半溶剂，然后和去离子水混合，过滤，滤饼用去离子水洗涤，洗涤结束后在40℃、真空条件下干燥至恒重，得到助剂。其中，氨基化合物为三聚氰胺；酰氯化合物、氨基化合物、吡啶和四氢呋喃的用量比为6g：2g：20mL：100mL。
实施例2
制备助剂：
步骤S21、在温度为5℃、氮气保护条件下，将氢化钠和四氢呋喃混合，搅拌10min，然后加入对羟基苯甲醛，搅拌反应6h，然后加入六氯环三磷腈溶液，加完后回流反应48h，反应结束后，过滤，滤液减压浓缩，和正己烷混合，过滤，干燥，得到中间体1；其中，六氯环三磷腈溶液为六氯环三磷腈和四氢呋喃按照用量比3.5g：80mL混合而成；氢化钠、对羟基苯甲醛、四氢呋喃和六氯环三磷腈溶液的用量比为3.2g：9.8g：100mL：80mL；
步骤S22、将中间体1和四氢呋喃混合，加入高锰酸钾、氢氧化钠和去离子水，加热回流30h，反应结束后，减压浓缩除去溶剂，加入硫酸调节pH值为5，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，然后在60℃真空条件下干燥至恒重，得到中间体2；其中，中间体1、四氢呋喃、高锰酸钾、氢氧化钠和去离子水的用量比为7g：100mL：11g：2g：350mL；
步骤S23、在氮气保护条件下，将中间体2和二氯亚砜混合，加热回流16h，反应结束后，减压浓缩，得到酰氯化合物；其中，中间体2和二氯亚砜的用量比为1g：10mL。
步骤S24、在氮气保护条件下，将酰氯化合物加入四氢呋喃中，加入氨基化合物和吡啶，加完后加热回流48h，反应结束后，旋蒸除去一半溶剂，然后和去离子水混合，过滤，滤饼用去离子水洗涤，洗涤结束后在40℃、真空条件下干燥至恒重，得到助剂。其中，氨基化合物为三聚氰胺；酰氯化合物、氨基化合物、吡啶和四氢呋喃的用量比为6g：5g：20mL：100mL。
实施例3
制备碳纤维增强剂：
步骤S11、将碳纤维加入氧化混合液中，加热至70℃，恒温反应1h，反应结束后，用去离子水洗涤多次并在乙醇中抽提除去多余的试剂。90℃真空干燥后，得到氧化碳纤维；反应过程中，过硫酸钾作为氧化剂，硝酸银作为氧化反应的促进剂；其中，氧化混合液为过硫酸钾和硝酸银的混合液，其中过硫酸钾的摩尔浓度为0.1mol/L，硝酸银的摩尔浓度为0.01mol/L，
步骤S12、将氧化碳纤维和二氯亚砜混合，加入N,N-二甲基甲酰胺，在温度为80℃条件下反应16h，反应结束后，过滤、干燥得到酰氯化碳纤维；其中，N,N-二甲基甲酰胺和二氯亚砜的用量体积比为20：1。
步骤S13、将助剂和甲醇混合，加入HATU，超声分散15min，然后和酰氯化碳纤维加入高压反应釜中，在温度为260℃，压力为8.5MPa，反应15-35min，反应结束后，过滤、用热水和甲醇洗涤，洗涤结束后，真空干燥至恒重，得到碳纤维增强剂；其中，助剂、甲醇和HATU的用量比为0.2g：60mL：10mg。助剂为实施例2制得的。
实施例4
制备碳纤维增强剂：
步骤S11、将碳纤维加入氧化混合液中，加热至70℃，恒温反应1h，反应结束后，用去离子水洗涤多次并在乙醇中抽提除去多余的试剂。90℃真空干燥后，得到氧化碳纤维；反应过程中，过硫酸钾作为氧化剂，硝酸银作为氧化反应的促进剂；其中，氧化混合液为过硫酸钾和硝酸银的混合液，其中过硫酸钾的摩尔浓度为0.1mol/L，硝酸银的摩尔浓度为0.01mol/L，
步骤S12、将氧化碳纤维和二氯亚砜混合，加入N,N-二甲基甲酰胺，在温度为80℃条件下反应16h，反应结束后，过滤、干燥得到酰氯化碳纤维；其中，N,N-二甲基甲酰胺和二氯亚砜的用量体积比为20：1。
步骤S13、将助剂和甲醇混合，加入HATU，超声分散15min，然后和酰氯化碳纤维加入高压反应釜中，在温度为260℃，压力为8.5MPa，反应15-35min，反应结束后，过滤、用热水和甲醇洗涤，洗涤结束后，真空干燥至恒重，得到碳纤维增强剂；其中，助剂、甲醇和HATU的用量比为0.2g：60mL：10mg。助剂为实施例2制得的。
实施例5
一种航空用碳纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将聚酰胺、润滑剂、稳定剂在高速混合机中混合10min；混合均匀后置于双螺杆挤出机中，将碳纤维增强剂以侧喂料方式加入挤出机中挤出造粒，经熔融混合挤出造粒；
第三步、造粒结束后，在90℃条件下，干燥4h，然后再将干燥后的粒子注塑成型，注塑成型温度控制在260℃。
其中，各原料的重量份为聚酰胺70份、润滑剂0.2份、碳纤维增强剂30份和稳定剂0.4份；进一步地，润滑剂为季戊四醇酯。稳定剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和抗氧剂1098按照重量比1：1混合而成。碳纤维增强剂为实施例4制得的。
实施例6
一种航空用碳纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将聚酰胺、润滑剂、稳定剂在高速混合机中混合10min；混合均匀后置于双螺杆挤出机中，将碳纤维增强剂以侧喂料方式加入挤出机中挤出造粒，经熔融混合挤出造粒；
第三步、造粒结束后，在100℃条件下，干燥4h，然后再将干燥后的粒子注塑成型，注塑成型温度控制在270℃。
其中，各原料的重量份为聚酰胺75份、润滑剂0.3份、碳纤维增强剂40份和稳定剂0.7份；进一步地，润滑剂为季戊四醇酯。稳定剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和抗氧剂1098按照重量比1：1混合而成。碳纤维增强剂为实施例4制得的。
实施例7
一种航空用碳纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将聚酰胺、润滑剂、稳定剂在高速混合机中混合10min；混合均匀后置于双螺杆挤出机中，将碳纤维增强剂以侧喂料方式加入挤出机中挤出造粒，经熔融混合挤出造粒；
第三步、造粒结束后，在110℃条件下，干燥4h，然后再将干燥后的粒子注塑成型，注塑成型温度控制在280℃。
其中，各原料的重量份为聚酰胺80份、润滑剂0.4份、碳纤维增强剂45份和稳定剂1份；进一步地，润滑剂为季戊四醇酯。稳定剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和抗氧剂1098按照重量比1：1混合而成。碳纤维增强剂为实施例4制得的。
对比例1
将实施例6中的碳纤维增强剂换成实施例4中的碳纤维。
对比例2
将实施例6中的碳纤维增强剂换成实施例4中的酰氯化碳纤维。
对实施例5-7和对比例1-2制得的材料进行测试；
拉伸强度，按照ISO527-1/-2标准方法测试；
弯曲强度，按照ISO178标准方法测试；
简支梁缺口冲击强度，按照ISO179/1eU标准方法测试；
测试结果如下表1所示：
表1
拉伸强度/MPa 弯曲强度/MPa 缺口冲击强度/KJ/m<sup>3</sup>
实施例5 125 208 7.5
实施例6 126 210 7.6
实施例7 125 209 7.6
对比例1 65 92 3.8
对比例2 84 105 4.5
阻燃性能：阻燃等级按照UL-94标准测试；
表2
Figure BDA0003332069780000091
Figure BDA0003332069780000101
从上表1和表2可知本发明制得的材料力学强度增强，抗冲击性增强，阻燃效果好，更好的适用于航天航空等领域。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种航空用碳纤维复合材料，其特征在于，包括如下重量份原料：聚酰胺70-80份、润滑剂0.2-0.4份、碳纤维增强剂30-45份和稳定剂0.4-1份；
碳纤维增强剂通过如下步骤制备：
将助剂和甲醇混合，加入HATU，超声分散15min，然后和酰氯化碳纤维加入反应釜中，在温度为260℃，压力为8.5MPa，反应15-35min，反应结束后，过滤、用热水和甲醇洗涤，洗涤结束后，真空干燥至恒重，得到碳纤维增强剂。
2.根据权利要求1所述的一种航空用碳纤维复合材料，其特征在于，酰氯化碳纤维通过如下步骤制备：
步骤S11、将碳纤维加入氧化混合液中，加热至70℃，恒温反应1h，反应结束后，洗涤、90℃真空干燥后，得到氧化碳纤维；
步骤S12、将氧化碳纤维和二氯亚砜混合，加入N,N-二甲基甲酰胺，在温度为80℃条件下反应16h，反应结束后，过滤、干燥得到酰氯化碳纤维。
3.根据权利要求2所述的一种航空用碳纤维复合材料，其特征在于，氧化混合液为过硫酸钾和硝酸银的混合液，其中过硫酸钾的摩尔浓度为0.1mol/L，硝酸银的摩尔浓度为0.01mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种航空用碳纤维复合材料，其特征在于，助剂通过如下步骤制备：
在氮气保护条件下，将酰氯化合物加入四氢呋喃中，加入氨基化合物和吡啶，加完后加热回流48h，反应结束后，旋蒸除去一半溶剂，然后和去离子水混合，过滤，滤饼用去离子水洗涤，洗涤结束后在40℃、真空条件下干燥至恒重，得到助剂。
5.根据权利要求4所述的一种航空用碳纤维复合材料，其特征在于，酰氯化合物通过如下步骤制备：
步骤S21、在温度为5℃、氮气保护条件下，将氢化钠和四氢呋喃混合，搅拌10min，然后加入对羟基苯甲醛，搅拌反应6h，然后加入六氯环三磷腈溶液，加完后回流反应48h，得到中间体1；
步骤S22、将中间体1和四氢呋喃混合，加入高锰酸钾、氢氧化钠和去离子水，加热回流30h，反应结束后，减压浓缩除去溶剂，加入硫酸调节pH值为5，过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，然后在60℃真空条件下干燥至恒重，得到中间体2；
步骤S23、在氮气保护条件下，将中间体2和二氯亚砜混合，加热回流16h，反应结束后，减压浓缩，得到酰氯化合物。
6.根据权利要求1所述的一种航空用碳纤维复合材料，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇酯和硅酮粉中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种航空用碳纤维复合材料，其特征在于，稳定剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和抗氧剂1098按照重量比1：1混合而成。
8.根据权利要求1所述的一种航空用碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将聚酰胺、润滑剂、稳定剂在高速混合机中混合10min；混合均匀后置于双螺杆挤出机中，将碳纤维增强剂加入挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
第二步、造粒结束后，在90-110℃条件下，干燥4h，然后再将干燥后的粒子注塑成型，注塑成型温度控制在260-280℃。
CN202111283326.6A 2021-11-01 2021-11-01 一种航空用碳纤维复合材料及其制备方法 Active CN113980458B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111283326.6A CN113980458B (zh) 2021-11-01 2021-11-01 一种航空用碳纤维复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111283326.6A CN113980458B (zh) 2021-11-01 2021-11-01 一种航空用碳纤维复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113980458A true CN113980458A (zh) 2022-01-28
CN113980458B CN113980458B (zh) 2023-10-13

Family

ID=79745368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111283326.6A Active CN113980458B (zh) 2021-11-01 2021-11-01 一种航空用碳纤维复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113980458B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102229747A (zh) * 2011-06-08 2011-11-02 深圳市科聚新材料有限公司 一种碳纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法
CN102311640A (zh) * 2010-12-30 2012-01-11 安徽科聚新材料有限公司 一种碳纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法
CN103850123A (zh) * 2012-12-03 2014-06-11 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种界面改性的碳纤维/聚丙烯复合材料及其制备方法
CN105348539A (zh) * 2015-12-17 2016-02-24 西北师范大学 一种有机磷氮无卤阻燃剂及其制备和应用
WO2017071161A1 (zh) * 2015-10-28 2017-05-04 广东生益科技股份有限公司 含酰亚胺结构的环三磷腈无卤阻燃剂、制备方法及用途
CN107216354A (zh) * 2017-07-04 2017-09-29 西北工业大学 基于环三磷腈的六官能度环氧树脂的制备方法
CN107337692A (zh) * 2017-07-04 2017-11-10 西北工业大学 环三磷腈型环氧树脂的制备方法
WO2019114484A1 (zh) * 2017-12-12 2019-06-20 金发科技股份有限公司 用于制造乐器的碳纤维增强复合材料及其制备方法
CN110964318A (zh) * 2019-11-28 2020-04-07 安徽旭升新材料有限公司 新型接支共聚改性pa66与碳纤维热塑性复合材料的制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102311640A (zh) * 2010-12-30 2012-01-11 安徽科聚新材料有限公司 一种碳纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法
CN102229747A (zh) * 2011-06-08 2011-11-02 深圳市科聚新材料有限公司 一种碳纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法
CN103850123A (zh) * 2012-12-03 2014-06-11 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种界面改性的碳纤维/聚丙烯复合材料及其制备方法
WO2017071161A1 (zh) * 2015-10-28 2017-05-04 广东生益科技股份有限公司 含酰亚胺结构的环三磷腈无卤阻燃剂、制备方法及用途
CN106632487A (zh) * 2015-10-28 2017-05-10 广东生益科技股份有限公司 含酰亚胺结构的环三磷腈无卤阻燃剂、制备方法及用途
CN105348539A (zh) * 2015-12-17 2016-02-24 西北师范大学 一种有机磷氮无卤阻燃剂及其制备和应用
CN107216354A (zh) * 2017-07-04 2017-09-29 西北工业大学 基于环三磷腈的六官能度环氧树脂的制备方法
CN107337692A (zh) * 2017-07-04 2017-11-10 西北工业大学 环三磷腈型环氧树脂的制备方法
WO2019114484A1 (zh) * 2017-12-12 2019-06-20 金发科技股份有限公司 用于制造乐器的碳纤维增强复合材料及其制备方法
CN110964318A (zh) * 2019-11-28 2020-04-07 安徽旭升新材料有限公司 新型接支共聚改性pa66与碳纤维热塑性复合材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113980458B (zh) 2023-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105754056B (zh) 一种碳纤维改性酚醛树脂及酚醛模塑料的制备方法
CN114854125B (zh) 一种导热抗阻燃聚烯烃基复合材料及其制备方法
CN116080210B (zh) 一种酚醛树脂基覆铜板及其制备方法
CN103435978A (zh) 一种pet复合材料及其制备方法
CN113980458B (zh) 一种航空用碳纤维复合材料及其制备方法
CN116731473B (zh) 一种基于纤维增强的阻燃复合母粒及其制备方法
CN114854120B (zh) 一种耐高温、耐磨基站用光缆材料
CN115490996B (zh) 一种环氧树脂复合材料及其加工方法
CN116622088A (zh) 一种含氮磷石墨烯协效阻燃剂及其制备方法和应用
CN1167726C (zh) 一种磷系共聚阻燃涤纶切片的制备方法
CN108396402B (zh) 一种高韧性涤纶短纤维及其制备方法
CN115160727A (zh) 一种无卤阻燃聚甲醛复合材料及其制备方法
CN113322533B (zh) 一种本征阻燃聚乙烯醇纤维及其制备方法
CN114716822A (zh) 具有化学界面结合及交联结构的尼龙/碳纤维复合材料
CN111334037B (zh) 一种pa1010复合材料及其制备方法
KR102043621B1 (ko) 방사성이 향상된 리그닌을 이용한 탄소섬유 및 이의 제조방법
CN113773579A (zh) 一种耐析出低气味抗菌阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
CN111286165A (zh) 一种磷杂菲与聚磷腈双基协效阻燃pbt复合材料及其制备方法和应用
CN117364273B (zh) 一种横向增强的pbo纤维的制备方法
CN117887248A (zh) 一种复合短纤增强复合材料及其制备方法
CN116355389B (zh) 一种新能源汽车充电桩冷水管用复合材料
CN115010996B (zh) 微胶囊化核壳结构包覆焦磷酸哌嗪复合阻燃剂的制备方法
CN114957493B (zh) 一种pbat专用淀粉基增刚阻燃剂的制备方法与应用
CN116575133A (zh) 一种基于熔体反应挤出的阻燃涤纶纤维的制备方法
CN115260698A (zh) 一种导热abs及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant