CN201459490U - 碳纤维复合材料 - Google Patents
碳纤维复合材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201459490U CN201459490U CN2009201196288U CN200920119628U CN201459490U CN 201459490 U CN201459490 U CN 201459490U CN 2009201196288 U CN2009201196288 U CN 2009201196288U CN 200920119628 U CN200920119628 U CN 200920119628U CN 201459490 U CN201459490 U CN 201459490U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- nylon
- carbon
- layer
- composite material
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种碳纤维复合材料，该碳纤维复合材料由基料层、碳纤维层和助剂层复合构成；所述的基料层为尼龙，碳纤维层为长碳纤维，助剂层为耐磨材料。本实用新型的有益效果：碳纤维与尼龙基体的相容性变好，耐磨性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种复合材料。
背景技术
尼龙12是由12碳内酰胺开环聚合而成的，具有聚酰胺和聚烯烃相结合的性能，结晶性低，含有较大量的增韧剂。电气绝缘性能好，抗冲击性能好、耐化学稳定性好，流动性好，选择PA12为碳纤尼龙基体的原因是其密度小，冲击强度高(韧性好)等原因。尼龙66是由己二胺和己二酸缩合聚合而成的，是一种半晶体-晶体材料，其优点是韧性好、耐磨、耐油、耐水。有较高的熔点，在较高温度也能保持较强的强度和刚度，有良好的流动性，耐溶剂性能好。选择尼龙66为碳纤尼龙的基体的原因其机械强度是尼龙中最高的一种(如拉伸强度、表面硬度、刚性都高于其它的尼龙类塑料)，并且它的耐磨性仅低于POM，而优于其它尼龙。
碳纤维是含碳量在90％以上的高强度高模量纤维，是用分解温度低于熔融温度的纤维聚合物，通过千度以上固相热解而制成。其种类包括有聚丙烯腈基碳纤维(PAN基碳纤)、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维。60年代以来碳纤维迅速发展的新型增强材料，具有高强度、质量轻、耐疲劳、性能优良、模量大和热膨胀系数低等优点，在复合材料领域里广泛的应用。但是，纤维中的碳分子平面是沿纤维轴取向，表面呈化学惰性，与热塑性树脂基体之间亲和力较差，难以形成化学键连接并且界面存在不相容组分，界面粘结强度低，复合时容易在界面上形成孔隙和缺陷，增强体与基体树脂难以形成有效粘结，影响复合材料综合性能的发挥。因此，通过表面处理来提高增强体和基体树脂界面的粘结度，以达到提高碳纤维增强复合材料性能的目的。
碳纤维表面处理的作用是防止弱界面层(Weak boundary layer)的生成(其弱界面有碳纤维表面吸附的杂质、脱模剂等；界面层老化时形成的氧化层、水合物层等；与基体的不充分浸润而所束缚的空气层等)；产生适合于粘接的表面形态，使增强材料表面生成凹凸，通过抛锚效应而提高界面粘接性能，但凹凸过多粘接也不好，所以应作适当调整；改善树脂和增强材料的亲合力。其表面现有的处理方法有：a、气相氧化法，是将碳纤维暴露在气相氧化剂(如空气、O3等)中，在加温、加催化剂等特殊条件下使其表面氧化生成一些活性基团(如羟基和羧基)。根据氧化剂的不同又可分为空气氧化法和臭氧氧化法。经此法处理的碳纤维所制成CFRP的性能在弯曲强度、弯曲模量、界面剪切强度(IFSS)和层间剪切强度(IISS)等力学性能方面均可得到有效提高，但材料的冲击强度降低较大。b、液相氧化法，是采用液相介质对碳纤维表面进行氧化的方法。常用的液相介质有浓硝酸、混合酸和强氧化剂等。与气相氧化法比较，一般不使纤维产生过多的起坑和裂解。但其处理时间较长，多用于间歇表面处理。c、阳极氧化法，又叫电化学氧化法，是把碳纤维作为电解池的阳极、石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生成的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羟基，之后逐步氧化成酮基、羧基和CO2的过程.常用的电解质有胺类化合物.d、等离子体氧化法，通常是指利用非聚合性气体对材料表面进行物理和化学作用的过程.e、表面涂层改性法，是将某种聚合物涂覆在碳纤维表面，改变复合材料界面层的结构与性能，使界面极性等相适应以提高界面粘结强度，同时提供一个可消除界面内应力的可塑界面层.f、采用硝酸-钛酸酯复合处理、气液双效法(GLBE)复合处理等.
聚四氟乙烯简称PTFE，具有优异的化学稳定性、耐高、低温、自润滑、低磨擦系数、还是C级绝缘材料。一直使用在防腐及密封等行业，但由于其价格高于其他塑料，且其加工难度高，不易在其他行业中推广应用。并且很难使用于塑料添加，原因是聚四氟乙烯无法和其他塑料混合。近年来，随着科技的进步，活化后的聚四氟乙烯超细粉、纳米级粉料作为塑料添加材料的出现，使PTFE与其他塑料混合后，能有效的提高塑料的某些方面的性能。并且其比一般的活化聚四氟乙烯在塑料中分散更均匀、使用量更小、性能更明显。添加PTFE超细粉、纳米级粉料可提高塑料制品的耐火性、耐磨损性和阻燃性。在增强塑料中，将玻璃纤维包埋在PTFE细粉中间，可以防止磨损。研究表明：为达到最佳减磨效果，部分结晶塑料宜添加约10％-15％PTFE粉，非晶型塑料和弹性体宜添加约15％PTFE细粉可以获得加工性能、减摩增韧、脱膜性能、延长寿命均优良的材料。
碳纤尼龙材料具有高强度、高模量；蠕变小；疲劳强度、蠕变强度高；耐磨，自润滑性；成形收缩率小、易加工成型等优点。其缺点是降低了材料的冲击强度。在国外，碳纤尼龙的复合材料基本上处于美国GE公司的垄断下。碳纤尼龙的生产比较困难，特别是碳纤的表面处理、碳纤维与尼龙基体的结合性等问题是碳纤尼龙生产过程中的几大难点。通过我们公司工程师、技术人员经过1～2年的试验研究，终于解决了碳纤尼龙生产过程中的一些问题，使生产出的碳纤尼龙产品性能在国内外具有非常高的优势。
现有的碳纤维增强尼龙材料具有高强度、高模量、耐蠕变、自润滑性好、复合材料耐磨性、成形收缩率小、易加工成型等方面都不错的特点，但是，在耐磨性方面不是很好。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种碳纤维复合材料，使该种碳纤尼龙复合材料不仅具备尼龙的良好性能，而且还具备了比尼龙更高的拉伸强度、弯曲强度等力学性能，比一般的厂家生产的碳纤尼龙具有更高的拉伸强度，弯曲强度、弯曲模量和悬臂梁缺口冲击强度和更小的成形收缩率等性能。而且，我们通过生产工艺改进，解决了碳纤尼龙生产过程中拉条容易断裂、露纤和切粒困难等问题，使我公司生产碳纤尼龙的技术处于国内领先地位。我们通过严格的管理、机器的选购、人员的配置、技术的改进和环境等方面的控制，来实现长碳纤维增强尼龙复合材料的制备。
为了实现上述目的，本实用新型所采取的措施是：
碳纤维复合材料，该碳纤维复合材料由基料层、碳纤维层和助剂层复合构成；
所述的基料层为尼龙，碳纤维层为长碳纤维，助剂层为耐磨材料；
所述的长碳纤维所占复合材料中的重量范围为10％-45％；
所述的耐磨材料为聚四氟乙烯。
本实用新型的有益效果：碳纤维与尼龙基体的相容性变好，耐磨性好。
附图说明
图1、本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
请参见附图说明其实施过程：
碳纤维复合材料，该碳纤维复合材料由基料层1、碳纤维层2和助剂层3复合构成；所述的基料层为尼龙66或尼龙12，碳纤维层为长碳纤维，助剂层为耐磨材料；所述的长碳纤维所占复合材料中的重量范围为10％-45％；所述的耐磨材料为聚四氟乙烯(PTFE)。
为了实现长碳纤维增强尼龙复合材料的制备，我们选择的是南京永腾化工装备有限公司的双螺杆挤出机，为了符合碳纤尼龙的生产，对挤出机进行了全方位的改造，改造的亮点主要有以下几个方面：a、调整螺杆组合组合，保证最佳剪切力；b、改变加纤口的位置，使加工过程中尼龙与碳纤的结合性更好；c、对机头板的改进，使出料更加的稳定且不断料。d、对电器控制柜的改装，防止碳纤微丝进入控制室。
本发明提出的长碳纤维增强尼龙复合材料的制备方法，包括以下各步骤：
(1)、碳纤的预处理：在温度为450℃～600℃下处理1～2小时，使其表面有机残留物小于1％，然后在室温条件下，放入改性剂中浸泡2～4小时，滤后，烘干。
(2)、本发明的长碳纤维增强尼龙复合材料中，各组分含量的重量百分比为：尼龙12(或尼龙66)为55～70份，碳纤维为20～30分，PTFE为5～15份再加上其他的少量助剂。
(3)、本发明的长碳纤维增强尼龙复合材料通过双螺杆挤出造粒机在190℃～280℃温度下挤出造粒。
本实用新型的有益效果：碳纤维与尼龙基体的相容性变好，耐磨性好。
本领域内普通技术人员的简单更改和替换都是本专利的保护范围之内。
Claims (3)
1.碳纤维复合材料，其特征在于，该碳纤维复合材料由基料层、碳纤维层和助剂层复合构成。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其特征在于，所述的基料层为尼龙，碳纤维层为长碳纤维，助剂层为耐磨材料。
3.根据权利要求2所述的碳纤维复合材料，其特征在于，所述的耐磨材料为聚四氟乙烯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009201196288U CN201459490U (zh) | 2009-05-11 | 2009-05-11 | 碳纤维复合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009201196288U CN201459490U (zh) | 2009-05-11 | 2009-05-11 | 碳纤维复合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201459490U true CN201459490U (zh) | 2010-05-12 |
Family
ID=42386844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009201196288U Expired - Fee Related CN201459490U (zh) | 2009-05-11 | 2009-05-11 | 碳纤维复合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201459490U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102850627A (zh) * | 2012-09-10 | 2013-01-02 | 重庆可益荧新材料有限公司 | 注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯及其制备方法 |
| CN108612762A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-02 | 天津大学 | 一种具有全寿命表面织构的自润滑滑动轴承 |
| CN109929263A (zh) * | 2017-12-15 | 2019-06-25 | 南京机器人研究院有限公司 | 新型碳纤维复合材料 |
-
2009
- 2009-05-11 CN CN2009201196288U patent/CN201459490U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102850627A (zh) * | 2012-09-10 | 2013-01-02 | 重庆可益荧新材料有限公司 | 注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯及其制备方法 |
| CN102850627B (zh) * | 2012-09-10 | 2014-03-26 | 重庆可益荧新材料有限公司 | 注塑级碳纤维增强超高分子量聚乙烯及其制备方法 |
| CN109929263A (zh) * | 2017-12-15 | 2019-06-25 | 南京机器人研究院有限公司 | 新型碳纤维复合材料 |
| CN108612762A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-02 | 天津大学 | 一种具有全寿命表面织构的自润滑滑动轴承 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Progress in research and applications of Polyphenylene Sulfide blends and composites with carbons | |
| Prusty et al. | Reinforcement effect of graphene oxide in glass fibre/epoxy composites at in-situ elevated temperature environments: An emphasis on graphene oxide content | |
| Chung | Composite materials: science and applications | |
| CN102206391B (zh) | 聚四氟乙烯自增强复合材料及其制备方法 | |
| Shi et al. | Interlocking structure formed by multiscale carbon fiber–polytetrafluoroethylene fiber hybrid significantly enhances the friction and wear properties of polyphenylene sulfide based composites | |
| Khan et al. | A review on properties and fabrication techniques of polymer/carbon nanotube composites and polymer intercalated buckypapers | |
| CN201459490U (zh) | 碳纤维复合材料 | |
| Song et al. | Recycling carbon fiber from composite waste and its reinforcing effect on polyvinylidene fluoride composite: Mechanical, morphology, and interface properties | |
| Zhang et al. | Surface decoration of short-cut polyimide fibers with multi-walled carbon nanotubes and their application for reinforcement of lightweight PC/ABS composites | |
| CN102311530A (zh) | 一种脲醛树脂原位聚合表面改性空心玻璃微珠的方法 | |
| Ren et al. | Improving the interface of carbon‐fibre‐reinforced poly (ether‐ether‐ketone) composites with fibre surface coating: a review | |
| Niu et al. | Preparation, structures and properties of interpenetrating network structure-type Phosphate/PEEK composites with enhanced compressive strength and high temperature resistance | |
| Shi et al. | In situ microfibrillation of polyamide 66 and construction of ordered polytetrafluoroethylene fibers to significantly reduce the friction coefficient of polyphenylene sulfide | |
| Liu et al. | Enhanced mechanical properties, thermal behavior and foaming ability of PP‐g‐MAH modified PP/BF composites | |
| Soltanmohammadi et al. | Effects of TPU on the mechanical properties, fracture toughness, morphology, and thermal analysis of 3D‐printed ABS‐TPU blends by FDM | |
| Shiv et al. | Recent advances in polymer using metal oxides nanocomposite and its hybrid fillers for tribological application | |
| Fazeli et al. | Recycled carbon fiber reinforced composites: Enhancing mechanical properties through co-functionalization of carbon nanotube-bonded microfibrillated cellulose | |
| Robles et al. | Processing and properties of graphene-enhanced glass fibre composites using a scalable manufacturing process | |
| Wang et al. | Poly (vinylidene fluoride) reinforced by carbon fibers: Structural parameters of fibers and fiber-polymer adhesion | |
| Nikolov et al. | Use of carbon nanotube composites in gearing | |
| CN105199228A (zh) | 一种自润滑聚丙烯材料及其制备方法 | |
| Verma | Hybrid Composite Materials: Experimental and Theoretical Analysis | |
| Keaswejjareansuk et al. | Electrospinning process control for fiber-structured poly (Bisphenol A-co-Epichlorohydrin) membrane. | |
| Sun et al. | Influences of cryo-thermal cycling on the tensile properties of short carbon fiber/polyetherimide composites | |
| Prashanth et al. | Synthesis, and applications of carbon-integrated polymer composites and foams: A concise review |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NINGBO BOLILONG COMPOSITE MATERIAL TECHNOLOGY CO., Free format text: FORMER OWNER: YUYAO HUIHE PLASTIC + CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD. Effective date: 20130911 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20130911 Address after: 315400 smelting Road, Chengdong new district, Yuyao Economic Development Zone, Zhejiang Patentee after: NINGBO BOLILONG COMPOSITE MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 315400 No. 63, building A1, plastic city, Yuyao, Zhejiang, Yuyao Patentee before: Yuyao Huihe Plastic & Chemical Industry Co., Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100512 Termination date: 20160511 |