一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料及其制備方法，其由以下原料按如下質(zhì)量比組成：樹脂基體100份、碳纖維20份、碳纖維球5～50份、抗氧劑0.5～2.5份以及潤滑劑0.5～5份組成。本發(fā)明屬于工程塑料改性領域，以可回收碳纖維球改性碳纖維復合材料，在保持原有性能的基礎上大幅提高材料的韌性和尺寸穩(wěn)定性，所采用的碳纖維球可再生循環(huán)使用，大幅縮減成本的同時符合綠色發(fā)展的環(huán)保理念。所制備復合材料具有高沖擊和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，制備工藝簡單，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料及其制 備方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明提供了一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料及其制備方法， 屬于工程塑料改性領域。

【背景技術(shù)】
[0002] 碳纖維是由碳元素組成的一種特殊纖維，主要用于與樹脂、金屬和陶瓷等基體材 料復合，其中增強樹脂的復合材料以高強度和耐腐蝕等特性廣泛用于電子電器、火箭及航 空等商端廣品和尖端學科領域。
[0003] 碳纖維改性聚酰胺復合材料在拉伸強度和彎曲強度有優(yōu)異的表現(xiàn)，隨著碳纖維復 合材料的推廣和普及，在韌性和成本方面存在的不足急需解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料及其制備方法， 其在保持原有性能的基礎上大幅提高了材料的韌性(高沖擊）和尺寸穩(wěn)定性，所采用的碳纖 維球可再生循環(huán)使用，大幅縮減成本的同時符合綠色發(fā)展的環(huán)保理念。
[0005] 所述的一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料，由以下組份按重量份 制備而成： 樹脂基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 5?50份 抗氧劑 0. 5?2. 5份 潤滑劑 0. 5?5份 所述的樹脂基體優(yōu)選為尼龍6或尼龍66。
[0006] 所述的碳纖維為長度4_7mm的短切碳纖維。
[0007] 所述的碳纖維球粒徑為5?25 μ m，纖維長度為50?200 μ m。
[0008] 所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙 ?；┘憾泛蛠喠姿狨タ寡鮿┤齕2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯。
[0009] 所述的潤滑劑為次乙基雙硬脂酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物或季戊四醇硬脂酸酯。 [0010] 所述的一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料的制備方法，包括以下 步驟： (1) 按以下比例配備原料：樹脂基體100份、碳纖維20份、碳纖維球5?50份、抗氧劑 0. 5?2. 5份以及潤滑劑0. 5?5份組成； (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散10?30min ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。 toon] 本發(fā)明以可回收碳纖維球改性碳纖維復合材料，在保持原有性能的基礎上大幅提 高材料的韌性和尺寸穩(wěn)定性，所采用的碳纖維球可再生循環(huán)使用，大幅縮減成本的同時符 合綠色發(fā)展的環(huán)保理念。所制備復合材料具有高沖擊和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，制備工藝簡單， 適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合具體實例對本
【發(fā)明內(nèi)容】
進行進一步的說明，但所述實施例并非是對本發(fā) 明實質(zhì)精神的簡單限定，任何基于本發(fā)明實質(zhì)精神所作出的簡單變化或等同替換均應屬于 本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
[0013] 制備的樣品在23°C、50%濕度環(huán)境下調(diào)節(jié)后，分別采用ASTM D256和ASTM D955檢 測復合材料沖擊強度和收縮率。
[0014] 本發(fā)明的具體實施例如下： 實例1 (1) 按以下比例配備原料： PA6基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 5份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘憾?0· 5份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 0. 5份 潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺 0. 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散lOmin ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0015] 所制得的高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料性能見表一。
[0016] 實例 2 (1) 按以下比例配備原料： PA6基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 15份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘憾?1份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 0. 5份 潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺 1. 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散15min ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0017] 所制得的高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料性能見表一。
[0018] 實例 3 (1)按以下比例配備原料： PA6基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 25份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰基）己二胺 1. 2份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 0. 8份 潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺 2. 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散20min ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0019] 所制得的高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料性能見表一。
[0020] 實例 4 (1) 按以下比例配備原料： PA6基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 35份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘憾?1. 2份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 1份 潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物 3. 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散25min ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0021] 所制得的高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料性能見表一。
[0022] 實例 5 (1) 按以下比例配備原料： PA6基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 50份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰基）己二胺 1. 5份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 1份 潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散30min ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0023] 所制得的高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料性能見表一。
[0024] 實例 6 (1)按以下比例配備原料： PA66基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 5份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘憾?0· 5份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 0. 5份 潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺 0. 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散lOmin ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0025] 所制得的高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料性能見表一。
[0026] 實例 7 (1) 按以下比例配備原料： PA66基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 15份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘憾?1份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 0. 5份 潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺 1. 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散15min ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0027] 所制得的高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料性能見表一。
[0028] 實例 8 (1) 按以下比例配備原料： PA66基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 25份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰基）己二胺 1. 2份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 0. 8份 潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺 2. 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散20min ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0029] 所制得的高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料性能見表一。
[0030] 實例 9 (1) 按以下比例配備原料： PA66基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 35份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘憾?1. 2份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 1份 潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物 3. 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散25min ; (3)將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0031] 所制得的高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料性能見表一。
[0032] 實例 10 (1) 按以下比例配備原料： PA66基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 50份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘憾?1. 5份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 1份 潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散30min ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0033] 所制得的高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料性能見表一。
[0034] 對照實例1 (1) 按以下比例配備原料： PA6基體 100份 碳纖維 20份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰基）己二胺 1. 2份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 0. 8份 潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺 2. 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散15min ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0035] 所制得的碳纖維復合材料性能見表一。
[0036] 對照實例2 (1) 按以下比例配備原料： PA66基體 100份 碳纖維 20份 抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰基）己二胺 1. 2份 抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 0. 8份 潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺 2. 5份 (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散15min ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
[0037] 所制得的碳纖維復合材料性能見表一。
[0038] 表一：
【權(quán)利要求】
1. 一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料，其特征在于，由以下組份按重量 份制備而成： 樹脂基體 100份 碳纖維 20份 碳纖維球 5?50份 抗氧劑 0. 5?2. 5份 潤滑劑 0. 5?5份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料,其特征 在于：所述的樹脂基體為尼龍6或尼龍66。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料,其特征 在于：所述的碳纖維為長度4-7mm的短切碳纖維。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料法，其特 征在于：所述的碳纖維球粒徑為5?25 μ m，纖維長度為50?200 μ m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料,其特征 在于：所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑Ν，Ν' -雙-(3-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰 基）己二胺和亞磷酸酯抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料,其特征 在于：所述的潤滑劑為次乙基雙硬脂酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物或季戊四醇硬脂酸酯。
7. 權(quán)利要求1-6任一項所述的一種高抗沖、可再生碳纖維球改性碳纖維復合材料的制 備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 按以下比例配備原料：樹脂基體100份、碳纖維20份、碳纖維球5?50份、抗氧劑 0. 5?2. 5份以及潤滑劑0. 5?5份組成； (2) 將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散10?30min ; (3) 將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得碳纖維 球改性復合材料。
【文檔編號】C08K3/04GK104086989SQ201410313913
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】楊桂生, 李梟 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司