[發明專利]一種碳纖維增強的熱塑性聚酰亞胺復合材料

在審

• 申請號: 201410703816.0
• 申請日: 2014-11-30
• 公開（公告）號: CN105713386A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 張羅剛;王海波;馬俊杰
• 申請（專利權）人: 黑龍江鑫達企業集團有限公司
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K13/06;C08K9/02;C08K7/06;C08K3/30;C08K5/526;B29C47/92
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技術領域

本發明涉及一種碳纖維增強聚酰亞胺復合材料，尤其是碳纖維增強的熱塑性聚酰亞胺復合材料及其制備方法，屬于高分子材料領域。

背景技術

聚酰亞胺是主鏈上含有亞胺環的一類高分子材料。由于主鏈上含有穩定的芳雜環結構，使其體現出其他高分子材料所無法比擬的優異性能。它作為先進的復合材料基體，具有突出的耐溫性能和優異的機械性能，是目前樹脂基復合材料中耐溫性最高的材料之一。

本發明使用熱塑性聚酰亞胺樹脂為基體，通過將其與碳纖維復合，使其在220℃下具有優異的剛性的材料，在特定的條件下可替代金屬、陶瓷、熱固性樹脂、低溫熱塑性塑料和難加工的聚酰亞胺的理想材料。用于航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領域。應用熱塑性樹脂制備飛機發動機零部件，比金屬材料和熱固性材料在設計和成型上更方便；該零部件可防靜電，可與金屬接觸；具有一定的阻燃性。

發明內容

本發明使用碳纖維增強熱塑性聚酰亞胺樹脂，從側喂料加入碳纖維，通過雙螺桿擠出機擠出，經冷卻、吹干、造粒完成材料的制備。

本發明的制備方法包括以下步驟：

1）將碳纖維在強酸混合液中進行預處理20~30min，用蒸餾水清洗，干燥2-3h。

2）將聚酰亞胺樹脂在150-180℃條件下干燥3-5h。

3）將聚酰亞胺樹脂、熱穩定劑（三堿式硫酸鉛）、抗氧劑（亞磷酸三脂TNP）按配方質量百分比例加入到高混機內，在常溫下進行均勻混合。

4）將上述混合物料加入到擠出機主喂料料斗，將碳纖維加入側喂料料斗，通過雙螺桿擠出機進行熔融擠出。擠出機料筒加工溫度設定為370~400℃，主機螺桿轉速為200~260r/min。

5）通過失重加料來控制聚酰亞胺和碳纖維的比例。

下面通過具體的實施例對本發明專利進行具體描述：

實施例1：

將濃硝酸和濃鹽酸按照1:3體積比混合，將碳纖維加入到濃酸溶液中浸漬30min，然后過濾并用蒸餾水洗滌碳纖維，放入真空干燥箱中干燥3h待用。

將聚酰亞胺樹脂加入真空干燥箱于170℃條件下干燥4h。按照質量百分比，將950g聚酰亞胺樹脂、5g熱穩定劑（三堿式硫酸鉛）、2g抗氧劑（亞磷酸三脂TNP）按照配方質量百分比例加入到高混機內，在常溫下進行均勻混合5min。將50g碳纖維加入到擠出機側喂料料斗。擠出機料筒加工溫度從加料段、壓縮段、均化段溫度依次設定為375±5℃、385±5℃、395±5℃。開動擠出機，主機螺桿轉速設定為230r/min，通過失重加料控制碳纖維的含量，切粒機轉速設定為230r/min。樹脂熔體經過冷卻、風干、牽引、切粒，最終制造出長度*粒徑為3mm*3mm的顆粒。

實施例2：

將濃硝酸和濃鹽酸按照1:3體積比混合，將碳纖維加入到濃酸溶液中浸漬30min，然后過濾并用蒸餾水洗滌碳纖維，放入真空干燥箱中干燥3h待用。

將聚酰亞胺樹脂加入真空干燥箱于170℃條件下干燥4h。按照質量百分比，將900g聚酰亞胺樹脂、5g熱穩定劑（三堿式硫酸鉛）、2g抗氧劑（亞磷酸三脂TNP）按照配方質量百分比例加入到高混機內，在常溫下進行均勻混合5min。將100g碳纖維加入到擠出機側喂料料斗。擠出機料筒加工溫度從加料段、壓縮段、均化段溫度依次設定為375±5℃、385±5℃、395±5℃。開動擠出機，主機螺桿轉速設定為230r/min，通過失重加料控制碳纖維的含量，切粒機轉速設定為230r/min。樹脂熔體經過冷卻、風干、牽引、切粒，最終制造出長度*粒徑為3mm*3mm的顆粒。

實施例3：

將濃硝酸和濃鹽酸按照1:3體積比混合，將碳纖維加入到濃酸溶液中浸漬30min，然后過濾并用蒸餾水洗滌碳纖維，放入真空干燥箱中干燥3h待用。

將聚酰亞胺樹脂加入真空干燥箱于170℃條件下干燥4h。按照質量百分比，將850g聚酰亞胺樹脂、5g熱穩定劑（三堿式硫酸鉛）、2g抗氧劑（亞磷酸三脂TNP）按照配方質量百分比例加入到高混機內，在常溫下進行均勻混合5min。將150g碳纖維加入到擠出機側喂料料斗。擠出機料筒加工溫度從加料段、壓縮段、均化段溫度依次設定為375±5℃、385±5℃、395±5℃。開動擠出機，主機螺桿轉速設定為230r/min，通過失重加料控制碳纖維的含量，切粒機轉速設定為230r/min。樹脂熔體經過冷卻、風干、牽引、切粒，最終制造出長度*粒徑為3mm*3mm的顆粒。