[發明專利]一種回收碳纖維增強熱塑性復合材料板材的制造方法

在審

• 申請號: 201711270061.X
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN109866441A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 黃險波;范欣愉;馬雷;孫雅杰;廖夢圓;熊鑫;蒲穎;鄧榮堅;宋威;陳大華
• 申請（專利權）人: 廣州金發碳纖維新材料發展有限公司
• 主分類號: B29C70/50
• 分類號: B29C70/50;B29C70/54;B29B15/08;D06M15/564;D06M10/00;D06M101/40;B29L7/00
• 代理公司: 廣州知順知識產權代理事務所(普通合伙) 44401
• 代理人: 彭志堅

本發明的目的在于提供一種回收碳纖維增強熱塑性復合材料板材的制造方法，保留碳纖維長度長，通過回收時對碳纖維進一步表面活化和上漿，結合緊密，增強性能優秀。以回收碳纖維作為增強材料來制備熱塑性復合材料板材，碳纖維保留長度長，板材力學性能優異。開發了回收碳纖維在碳纖維LFT以及導電性填料意外在熱塑性復合材料領域新的使用方法。采用非織造工藝將回收碳纖維與熱塑性短纖維制成混合氈后以常規的電化學處理工藝對碳纖維進行活化處理，解決了短切碳纖維難以進行連續活化處理的難題，降低了短切碳纖維的活化成本。

技術領域

本發明涉及廢舊材料回收領域以及非連續碳纖維增強熱塑性復合材料領域，按照本發明制備的回收碳纖維增強熱塑性復合材料板材可以以二次模壓或者模內注塑工藝應用于家電、消費類電子以及汽車等對力學性能有較高要求的具有復雜外形的結構件或者半結構件，最大程度上發揮回收碳纖維的價值。

背景技術

現有的回收纖維增強熱塑性復合材料主要以碳纖維增強塑料粒子的類LFT-G材料為主，在塑料粒子的擠出以及后續的注塑加工過程中碳纖維會受到注塑機螺桿的損傷，最終制品中碳纖維的保留長度只有2mm左右，增強效果大打折扣，最終制件的力學性能無法滿足對力學性能要求較高的部件的要求。

現有的回收碳纖維在使用過程中都沒有對碳纖維再次進行表面活化以及上漿處理，導致在制備的復合材料中存在與基體樹脂界面結合不良，難以發揮碳纖維的增強作用下，復合材料力學性能較差。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種回收碳纖維增強熱塑性復合材料板材的制造方法，保留碳纖維長度長，通過回收時對碳纖維進一步表面活化和上漿，結合緊密，增強性能優秀。

本發明采用以下技術方案來實現本發明的目的：

提供一種回收碳纖維增強熱塑性復合材料板材的制造方法，其特征在于，包含以下步驟：

準備處理：原材料包括回收碳纖維與熱塑性短纖維，回收的碳纖維預先裁切長度為20～40mm；熱塑性短纖維可以為丙綸、錦綸、滌綸中的一種或幾種；

1)無紡氈的制備：采用無紡布生產設備將裁切后的回收碳纖維和熱塑性短纖維制成混合纖維氈，并使用縫編機和熱塑性連續纖維在氈料的長度方向上進行加固；依次包括開包、混合、開松、梳理、成網、針刺、收卷流程；

2)活化及上漿：使用碳纖維生產線上的電化學處理、上漿及烘干設備對混合纖維氈中的碳纖維進行活化及上漿處理，依次包括放卷、電化學處理、水洗、烘干、上漿、烘干和收卷流程；

3)板材壓制：先對活化及上漿后的混合纖維氈進行預熱，然后使用雙鋼帶壓機進行熱壓后裁切即可得到復合材料板材，依次包括放卷、預熱、熱壓、切割、成品流程。

進一步地，準備處理過程中熱塑性短纖維纖維直徑為7～50μm、長度為38～100mm。

進一步地，準備處理過程中，所述回收碳纖維和熱塑性短纖維的質量比為3:7～5:5；步驟1)中，制備的混合纖維氈的面密度為100～700g/㎡。

進一步地，步驟2)中所使用上漿劑的種類根據熱塑性短纖維的種類可選擇聚氨酯乳液上漿劑、PA乳液上漿劑或者脲烷類上漿劑，上漿量控制在0.6～1.5％。

進一步地，步驟2)中電化學處理使用的電解液為碳酸氫銨或者氫氧化鈉溶液。

進一步地，步驟3)中所述預熱使用紅外熱板。

進一步地，準備處理過程中所述回收的碳纖維預先裁切長度優選為25-30mm。

本發明還提供上述的回收碳纖維增強熱塑性復合材料板材的制造方法所制得的板材及其應用。

本發明的有益效果：