[發(fā)明專利]回收碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310532525.5
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN103554904A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張媛媛;袁角亮;楊斌;王新靈;蘇躍增
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L77/02
• 分類號(hào): C08L77/02;C08L77/06;C08L23/06;C08L23/08;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/06;C08K3/04;C08K5/098;C08K5/13;C08K5/526;B29C47/92
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種回收碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

碳纖維復(fù)合材料(CFRP)具有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、高模量等優(yōu)異的性能，是其他玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料所無(wú)法比擬的，因此被廣泛的應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、軌道交通、新能源、體育用品等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，CFRP在各個(gè)領(lǐng)域的使用量迅猛增長(zhǎng)，所產(chǎn)生的廢棄樹脂也與日俱增，而廢棄的CFRP中的成份都不可降解，若直接丟棄到環(huán)境中的話，一方面會(huì)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染；另一方面，這些廢棄的CFRP中往往含有60％左右的高附加值碳纖維，而碳纖維的生產(chǎn)是一個(gè)高耗能的過(guò)程，若不加以回收利用也將造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

尼龍作為一種工程塑料，其具有很好的彈性，力學(xué)性能較好，耐磨，耐油性和加工性能良好，因此被廣泛的應(yīng)用于汽車，家電，電子電器，機(jī)械等領(lǐng)域。但是尼龍?jiān)谑褂眠^(guò)程中易脆化，抗沖擊性能差，吸水率高，耐熱性和強(qiáng)度稍低等缺陷，為了改善尼龍的這些性能，目前常用的方法是通過(guò)采用玻璃纖維來(lái)填充改性尼龍，提高其耐熱性，減少吸水率，并進(jìn)一步增強(qiáng)力學(xué)性能。而玻璃纖維密度較大，填充改性尼龍后得到組合物密度也隨之大幅增加，這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降，同時(shí)，受玻璃纖維本身性能限制，采用玻纖增強(qiáng)改性的尼龍性能提高有限，在一些性能要求較高的場(chǎng)合應(yīng)用將受限制。為了進(jìn)一步提高改性尼龍復(fù)合材料的性能，并使改性材料輕量化，使其滿足對(duì)性能要求較高領(lǐng)域的應(yīng)用，一種方法是采用碳纖維增強(qiáng)改性尼龍，如專利CN201210124432、CN101831172所述，制備得到的復(fù)合材料不僅強(qiáng)度高，性能優(yōu)異，而且密度低；但是新碳纖維價(jià)格昂貴，這也導(dǎo)致了用其增強(qiáng)改性得到的尼龍復(fù)合材料成本較高，這直接限制了其廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種節(jié)能環(huán)保的回收碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種回收碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料包含以下重量份的組分制成：

所述的尼龍為尼龍6(PA6)、尼龍66(PA66)、尼龍11(PA11)、尼龍12(PA12)、尼龍1010(PA1010)、尼龍610T(PA610T)中的一種或一種以上。

所述的回收碳纖維是從廢棄的CFRP中回收所得，碳纖維長(zhǎng)度為0.1mm-100mm。

所述的表面處理劑為硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或一種以上。

由于回收的碳纖維和樹脂基體的表面極性相差較大，兩者的相容性差，尤其是回收碳纖維的表面處理劑在回收的過(guò)程中都被破壞，甚至有些回收碳纖維表面有些損傷，采用表面處理劑對(duì)回收的碳纖維表面處理，可以改善其表面性能，提高與樹脂基體的相容性。

所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、聚乙烯臘、白油、乙撐雙硬脂酰胺(EBS)、芥酸酰胺中、乙烯-丙烯酸共聚物(A-C540A)的一種或一種以上。

所述的抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑1098、抗氧劑168、抗氧劑DSTDP中的一種或一種以上。

一種回收碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)按上述配比，稱取5-40份的回收碳纖維加入到高混機(jī)中，然后加入0.1-3份的表面處理劑對(duì)回收碳纖維進(jìn)行表面處理；

(2)再按配比稱取60-95份尼龍，0.1-0.6份潤(rùn)滑劑，0.1-0.5份抗氧劑于高混機(jī)中，混合均勻；

(3)將步驟(2)混合均勻的原料加入到雙螺桿機(jī)中熔融共混，擠出，水冷，拉條切粒得廢棄CFRP增強(qiáng)的尼龍組合物。

步驟(3)所述的雙螺桿擠出機(jī)為同向或異向雙螺桿擠出機(jī)，擠出機(jī)溫度為190-290℃，螺桿轉(zhuǎn)速為150-400rpm，螺桿長(zhǎng)徑比L/D為30-50∶1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的回收碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料密度低，力學(xué)性能優(yōu)異，采用回收的碳纖維作為增強(qiáng)改性組分，以較低的成本實(shí)現(xiàn)了對(duì)尼龍的高性能改性；同時(shí)該復(fù)合材料使廢棄的CFRP材料得以重新利用，減少了其對(duì)環(huán)境的污染，增加了其附加值，節(jié)能環(huán)保；得到的復(fù)合材料可以廣泛的應(yīng)用于汽車、電子電器、家電、機(jī)械等產(chǎn)品零部件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。