碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，制备工艺包括如下步骤，（1）配制碳纤维浸渍浆料；将碳纤维浸渍到基础浆料中；（2）向步骤（1）中的浸渍液中添加偶联剂，搅拌均匀；制备出碳纤维预浸渍液；（3）将PA6浸渍在步骤（2）的碳纤维预浸渍液中浸渍时通过设计的轮带式模具，将浸渍有PA6的碳纤维束材料重复熔融压制，使得PA6基材能够充分包覆碳纤维，充分浸渍；本发明专利技术提供的碳纤维PA6热塑性复合材料高强度低密度，工业设计可操作性高，导热导电性能高，耐化学腐蚀性高，废料能回收利用；其制品最大特点是：碳纤维复合材料拉伸强度在3000‑4000MPA，相当于钢铁的5‑6倍；碳纤维复合材料比重1.5，钢铁的比重7.8，可以减重50%以上。

【技术实现步骤摘要】
碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺
本专利技术涉及复合材料的制备工艺
，具体涉及碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺。
技术介绍
碳纤维复合材料是复合材料中发展最快的新型复合材料，由于碳纤维复合材料性能优异，近年来这种材料广泛用于航天航空和国防工业。碳纤维复合材料由于价格昂贵，价格约为玻璃纤维增强复合材料的十倍，早期只用于军工、宇航等尖端技术行业，在民用方面应用寥若晨星。近年来，碳纤维复合材料产业每年以50％以上的速度增长，两大因素促进了碳纤维产业快速发展，其一是对碳纤维材料研究不断深入，力学性能不断提高，促使其使用量不断上升；其二是加工工艺改善成本不断降低。碳纤维的规模化生产，使其质量提高而价格下降，而加工技术的进步又使加入复合材料中的碳纤维比例不断上升，目前已可达体积比例的60％以上。所有这些进步都使得碳纤维复合材料的应用领域日益扩大。我国碳纤维产业发展令西方国家震惊，2017年12月吉林化纤T1000生产线正式投产。打破了西方国家的多年来的封锁，为我国碳纤维产业发展奠定了基础。经过多年致力于基料研发，先后选择PC、PEEK、PPS、PI、PA、PET、PP作为基料的试验。从试验中发现PA是一种极为重要的热塑性基料。采用碳纤维进行增强，改善了PA吸湿性大，制品尺寸稳定性差，强度与硬度不如金属等缺陷。经过反复试验和筛选，用PA6作为基料，与碳纤维材料达到了相似相溶的效果。二者复合综合体现了各自的优点，强度与刚性比未增强的尼龙高很多，蠕变小，尺寸精度好，热稳定性显著提高，耐磨，阻尼性优良，与玻纤增强相比有更好的性能。特别是在注塑成型加工中易操作，回收利用中易破碎操作，满足了各种部件快速成型的要求，生产周期比热固性复合材料大大降低。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤，(1)配制碳纤维浸渍浆料：将聚氨酯、尼龙浆料、抗氧化剂、热稳定剂和紫外线吸收剂混合均匀，制备出基础浆料；将碳纤维浸渍到基础浆料中，其中浸渍浆料和碳纤维质量比为3:1-5:1，保持温度为85-95℃，体系压力为1，反应时间为6h；(2)向步骤(1)中的浸渍液中添加偶联剂，搅拌均匀；保持体系温度为90℃，体系压力为1，反应时间为10h，制备出碳纤维预浸渍液；(3)将PA6浸渍在步骤(2)所述的碳纤维预浸渍液中浸渍时通过设计的轮带式模具，将浸渍有PA6的碳纤维束材料重复熔融压制，使得PA6基材能够充分包覆碳纤维，充分浸渍；浸渍时间为6h；制备出碳纤维PA6热塑性复合材料。优选地，上述聚氨酯和尼龙为短切或长碳纤维。优选地，上述步骤(1)中抗氧化剂为DEF2122881。优选地，上述步骤(1)中热稳定剂为和H3391。优选地，上述步骤(1)中紫外线吸收剂为ES18A。优选地，上述步骤(1)中聚氨酯、尼龙浆料、抗氧化剂、热稳定剂和紫外线吸收剂的质量比为1.5:4:1:0.2:0.1。优选地，上述步骤(2)中偶联剂与碳纤维质量比为0.3:1。优选地，上述步骤(3)中模压压强为3.0Mpa，模压成型温度为220-260℃，成型时间为25-32min。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供的碳纤维PA6热塑性复合材料高强度低密度，工业设计可操作性高，导热导电性能高，耐化学腐蚀性高，废料能回收利用；其制品最大特点是：碳纤维复合材料拉伸强度在3000-4000MPA，相当于钢铁的5-6倍。碳纤维复合材料比重1.5，钢铁的比重7.8，可以减重50％以上。(2)碳纤维预浸渍液切割成长度为10-15mm时，对复合材料的各项力学性能增强最明显，而且不影响挤出和碳纤维在复合材料中的分散效果。附图说明图1为以碳纤维PA6热塑性复合材料作为外框的后视镜。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本专利技术提供一种碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤，(1)配制碳纤维浸渍浆料：将长碳纤维聚氨酯、尼龙浆料、抗氧化剂DEF2122881、热稳定剂H3391和紫外线吸收剂ES18A按照质量比为1.5:4:1:0.2:0.1混合均匀，制备出基础浆料；将碳纤维浸渍到基础浆料中，其中碳纤维和浸渍浆料质量比为5:1，保持温度为85-95℃，体系压力为1，反应时间为12-15h；(2)向步骤(1)中的浸渍液中添加偶联剂，偶联剂与碳纤维质量比为0.3:1；搅拌均匀；保持体系温度为90℃，体系压力为1，反应时间为10h，制备出碳纤维预浸渍液；(3)将PA6浸渍在步骤(2)所述的碳纤维预浸渍液中浸渍时通过设计的轮带式模具，将浸渍有PA6的碳纤维束材料重复熔融压制，使得PA6基材能够充分包覆碳纤维，充分浸渍；浸渍时间为6h；制备出碳纤维PA6热塑性复合材料。模压压强为3.0Mpa，模压成型温度为220℃，成型时间为25min。实施例2本专利技术提供一种碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤，(1)配制碳纤维浸渍浆料：将长碳纤维聚氨酯、尼龙浆料、抗氧化剂DEF2122881、热稳定剂H3391和紫外线吸收剂ES18A按照质量比为1.5:4:1:0.2:0.1混合均匀，制备出基础浆料；将碳纤维浸渍到基础浆料中，其中碳纤维和浸渍浆料质量比为4:1，保持温度为85-95℃，体系压力为1，反应时间为12-15h；(2)向步骤(1)中的浸渍液中添加偶联剂，偶联剂与碳纤维质量比为0.3:1；搅拌均匀；保持体系温度为90℃，体系压力为1，反应时间为10h，制备出碳纤维预浸渍液；(3)将PA6浸渍在步骤(2)所述的碳纤维预浸渍液中浸渍时通过设计的轮带式模具，将浸渍有PA6的碳纤维束材料重复熔融压制，使得PA6基材能够充分包覆碳纤维，充分浸渍；浸渍时间为6h；制备出碳纤维PA6热塑性复合材料。模压压强为3.0Mpa，模压成型温度为260℃，成型时间为32min。实施例3本专利技术提供一种碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤，(1)配制碳纤维浸渍浆料：将长碳纤维聚氨酯、尼龙浆料、抗氧化剂DEF2122881、热稳定剂H3391和紫外线吸收剂ES18A按照质量比为1.5:4:1:0.2:0.1混合均匀，制备出基础浆料；将碳纤维浸渍到基础浆料中，其中碳纤维和浸渍浆料质量比为3:1，保持温度为85-95℃，体系压力为1，反应时间为12-15h；(2)向步骤(1)中的浸渍液中添加偶联剂，偶联剂与碳纤维质量比为0.3:1；搅拌均匀；保持体系温度为90℃，体系压力为1，反应时间为10h，制备出碳纤维预浸渍液；(3)将PA6浸渍在步骤(2)所述的碳纤维预浸渍液中浸渍时通过设计的轮带式模具，将浸渍有PA6的碳纤维束材料重复熔融压制，使得PA6基材能够充分包覆碳纤维，充分浸渍；浸渍时间为6h；制备出碳纤维PA6热塑性复合材料。模压压强为3.0Mpa，模压成型温度为240℃，成型时间为30min。表1是复合材料中PA/碳纤维质量比对复合材料拉伸强度和弯曲强度的影响。由表1可知，复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括如下步骤，（1）配制碳纤维浸渍浆料，将聚氨酯、尼龙浆料、抗氧化剂、热稳定剂和紫外线吸收剂混合均匀，制备出基础浆料；将碳纤维浸渍到基础浆料中，其中浸渍浆料和碳纤维质量比为3:1‑5:1，保持温度为85‑95℃，体系压力为1，反应时间为6h；（2）向步骤（1）中的浸渍液中添加偶联剂，搅拌均匀；保持体系温度为90℃，体系压力为1，反应时间为10h，切割，制备出碳纤维预浸渍液；（3）将PA6浸渍在步骤（2）所述的碳纤维预浸渍液中浸渍时通过设计的轮带式模具，将浸渍有PA6的碳纤维束材料重复熔融压制，使得PA6基材能够充分包覆碳纤维，充分浸渍；浸渍时间为6h；制备出碳纤维PA6热塑性复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括如下步骤，（1）配制碳纤维浸渍浆料，将聚氨酯、尼龙浆料、抗氧化剂、热稳定剂和紫外线吸收剂混合均匀，制备出基础浆料；将碳纤维浸渍到基础浆料中，其中浸渍浆料和碳纤维质量比为3:1-5:1，保持温度为85-95℃，体系压力为1，反应时间为6h；（2）向步骤（1）中的浸渍液中添加偶联剂，搅拌均匀；保持体系温度为90℃，体系压力为1，反应时间为10h，切割，制备出碳纤维预浸渍液；（3）将PA6浸渍在步骤（2）所述的碳纤维预浸渍液中浸渍时通过设计的轮带式模具，将浸渍有PA6的碳纤维束材料重复熔融压制，使得PA6基材能够充分包覆碳纤维，充分浸渍；浸渍时间为6h；制备出碳纤维PA6热塑性复合材料。2.根据权利要求1所述的碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，其特征在于，所述聚氨酯和尼龙为短切或长碳纤维。3.根据权利要求1所述的碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中抗氧化剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡福泉，
申请(专利权)人：安徽旭升新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34