[發明專利]一種車用碳纖維增強尼龍復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210610388.1
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN114921094A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 余林華;錢家文;莫磊
• 申請（專利權）人: 蘇州旭光聚合物有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L77/00;C08L101/00;C08K7/06;C08J5/04
• 代理公司: 江蘇智天知識產權代理有限公司 32550
• 代理人: 翟國明

本發明公開了一種車用碳纖維增強尼龍復合材料及其制備方法，針對PA6加入CF后流動性變差，加工性能明顯弱化的問題，提供了以下技術方案，由下述重量份的原料制成：68～99份PA6，0～30份碳纖維，0～3份流動性改善劑，0～15份無定型聚酰胺，0～1份抗氧劑，0～1份潤滑劑，0～1份炭黑。其制備方法包括以下步驟：備料、預混料、初步混煉、二次混煉、造粒。本發明提供的制備方法簡便，步驟較少，且制得的PA6復合材料的各項物理機械性能優異，成型流動性良好，使用該復合材料生產的成型件的表面光滑，能夠有效解決添加由CF后PA6性能降低的問題。

技術領域

本發明涉及汽車復合材料領域，更具體地說，它涉及一種車用碳纖維增強尼龍復合材料及其制備方法。

背景技術

碳纖維(CF)是含碳量高于90％的無機高分子材料，大多由有機纖維經碳化處理制得密度小、比強度和比模量高、導熱、導電的材料，由此CF常作為高性能復合材料的增強材料。輕便耐用的通信衛星、大型噴氣式飛機等現代航空航天技術以及超級跑車的問世都歸功于碳纖維低密度下的高強度和高剛性。

目前碳纖維增強尼龍66復合材料(PA6/CF)的研究應用十分活躍二者復合可充分發揮各自優勢，使材料的強度與剛性明顯好于純尼龍，與玻纖增強的復合材料相比，各方面性能也都有大幅度提高。

但是，添加CF后，CF的加入阻礙了PA6分子鏈流動，使得體系黏度增大，復合材料的流動性降低，從而導致零件的表觀不良，會有明顯的纖維狀。因此，如何解決CF導致的PA6性能弱化，成為了行業內迫切需要解決的一大難題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種車用碳纖維增強尼龍復合材料及其制備方法，具有工藝簡便，材料的各項物理機械性能優異，成型流動性良好、成型件的表面光滑的優點。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種車用碳纖維增強尼龍復合材料，由下述重量份的原料制成：68～99份PA6，0～30份碳纖維，0～3份流動性改善劑，0～15份無定型聚酰胺，0～1份抗氧劑，0～1份潤滑劑，0～1份炭黑。

采用上述技術方案，PA6作為基材具有機械強度高的優點，使得由此材料制成的成型件具有較強的韌性及硬度，能夠應對較大的沖擊；通過加入碳纖維能夠進一步增強復合材料的機械強度和剛性，有助于提高PA6材料的綜合性能；通過加入流動性改善劑，能夠提高添加有碳纖維之后的PA6材料熔融狀態下的流動性，改善添加有碳纖維之后的PA6材料流動性降低的問題，有助于降低碳纖維增強尼龍復合材料的加工難度，便于提高成型件的質量及成型件加工的良品率；通過加入無定型聚酰胺，能夠改變PA6的成核方式，有助于提高成型件的表面光潔度，從而使所制備的復合材料及其加工的成型件的表觀性能更佳；通過加入抗氧劑能夠提升復合材料的耐老化性能，減緩該復合材料在自然環境下的老化進程；通過加入潤滑劑，能夠進一步提升由該復合材料加工的成型件的表面光潔度。

進一步，所述PA6的粘度為2.4，分子量范圍為15000～2000。

采用上述技術方案，經過研究測試可得，此參數區間內的PA6的加工性能最好，更易與所選用的添加劑融合，具有最好的相容性。

進一步，所述流動性改善劑為結構不完全規整的超支化高分子聚合物。

采用上述技術方案，

進一步，所述無定型聚酰胺的分子鏈含多個側基及芳香族環狀結構。

采用上述技術方案，由于無定型聚酰胺的分子鏈含多個側基及芳香族環狀結構，這些結構能夠破壞無定型聚酰胺的分子鏈規整性，并借此破壞PA分子鏈間的氫鍵，能夠有效地降低PA6的結晶速率和結晶度，因此能夠改變PA6的成核方式，有助于提高所制備的復合材料及由其加工的成型件的表面光潔度，從而使所制備的復合材料及由其加工的成型件的表觀性能更佳。