[發(fā)明專(zhuān)利]一種稀土改性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410493985.6
• 申請(qǐng)日: 2014-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104231605A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱軍;李仁府;徐祝方
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 丹陽(yáng)丹金航空材料科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08L77/00
• 分類(lèi)號(hào): C08L77/00;C08L23/12;C08K13/06;C08K9/02;C08K9/04;C08K7/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種稀土改性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚酰胺(PA，尼龍)?改性工程塑料具有以下特性：高熔點(diǎn)、出色的耐熱性能以及自熄性；優(yōu)良的耐油劑性、耐化學(xué)品性能；優(yōu)良的耐磨、抗蠕變及耐老化性能；韌性、耐久性、電性能以及其他物理性能都具有出色的平衡指標(biāo)。因此，尼龍工程塑料廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。

碳纖維具有高強(qiáng)度、低密度、高耐溫、耐水、耐腐蝕等特點(diǎn)，是一種優(yōu)異的高強(qiáng)度增強(qiáng)材料。用碳纖維增強(qiáng)的高分子樹(shù)脂是十分重要的軍工器械、航空用高性能結(jié)構(gòu)材料。增強(qiáng)樹(shù)脂大部分為極性樹(shù)脂，如聚酰胺、聚酯、聚酰亞胺等。碳纖維表面極性很弱，與極性樹(shù)脂的粘結(jié)力很小，因此一般需對(duì)其進(jìn)行表面處理后才能用于增強(qiáng)復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)改性的聚酰胺復(fù)合材料具有非常高的比強(qiáng)度，是一種優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)材料，在汽車(chē)、航空領(lǐng)域應(yīng)用較多。

由于碳纖維表面平滑、活性官能團(tuán)少、表而能低，呈現(xiàn)表面化學(xué)惰性，與樹(shù)脂基體浸潤(rùn)性差，使得復(fù)合材料界面粘合力較弱，嚴(yán)重地影響了復(fù)合材料整體優(yōu)異性能的發(fā)揮；另外一方面，聚乙烯的化學(xué)惰性也使碳纖維與基體樹(shù)脂的粘合性差，從而影響應(yīng)力的傳遞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種稀土改性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法，可以解決碳纖維復(fù)合材料界面結(jié)合力差的問(wèn)題，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能，具有更好的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能。

一種稀土改性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其包括按照重量百分比的如下組分：

聚酰胺樹(shù)脂50～70%；

聚丙烯20～30%；

潤(rùn)滑劑0.1～0.4%；

抗氧劑0.2～0.5%；

偶聯(lián)劑0.15～0.35%；

增塑劑0.3～0.6%；

碳纖維15～25%；

本發(fā)明中將碳纖維用1：1的丙酮乙醇溶液回流15h，除去碳纖維表面的環(huán)氧樹(shù)脂，在室溫下浸入稀土改性劑中浸泡2～4小時(shí)，過(guò)濾后烘干。所采用的稀土改性劑的組分重量百分比為:稀土化合物0.1～2%，乙醇95～99.7%，氯化胺0.1～1%，硝酸0.02～0.5%，尿素0.03～1%。所述稀土化合物為氯化鈰、氧化鑭和氧化鈰混合物。

一種稀土改性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法，其包括如下步驟：

按照重量百分比選取原料，將聚酰胺樹(shù)脂、聚丙烯、潤(rùn)滑劑、抗氧劑混合均勻，得混合原料；混合過(guò)程中加入偶聯(lián)劑和增塑劑。

將上述混合原料和表面改性的碳纖維分別置于雙螺桿擠出機(jī)主料口和側(cè)料口中，經(jīng)熔融擠出，造粒，獲得所述稀土改性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

本發(fā)明可以解決碳纖維復(fù)合材料界面結(jié)合力差的問(wèn)題，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能，工藝方法簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。和普通的同類(lèi)材料相比，具有更好的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種稀土改性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其包括按照重量百分比的如下組分：

聚酰胺樹(shù)脂54%；

聚丙烯25%；

潤(rùn)滑劑0.3%；

抗氧劑0.2%；

偶聯(lián)劑0.2%

增塑劑0.3%

表面改性的碳纖維20%；

本發(fā)明中將碳纖維用1：1的丙酮乙醇溶液回流15h，除去碳纖維表面的環(huán)氧樹(shù)脂，在室溫下浸入稀土改性劑中浸泡2～4小時(shí)，過(guò)濾后烘干。所采用的稀土改性劑的組分重量百分比為:稀土化合物0.1～2%，乙醇95～99.7%，氯化胺0.1～1%，硝酸0.02～0.5%，尿素0.03～1%。所述稀土化合物為氯化鈰、氧化鑭和氧化鈰混合物。

一種稀土改性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法，其包括如下步驟：

按照重量百分比選取原料，將聚酰胺樹(shù)脂、聚丙烯、潤(rùn)滑劑、抗氧劑混合均勻，得混合原料；混合過(guò)程中加入偶聯(lián)劑和增塑劑。

將上述混合原料和表面改性的碳纖維分別置于雙螺桿擠出機(jī)主料口和側(cè)料口中，經(jīng)熔融擠出，造粒，獲得所述稀土改性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

實(shí)施例2

一種稀土改性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其包括按照重量百分比的如下組分：

聚酰胺樹(shù)脂50%；

聚丙烯30%；

潤(rùn)滑劑0.4%；

抗氧劑0.5%；

偶聯(lián)劑0.3%

增塑劑0.6%

表面改性的碳纖維18.2%；