一种碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布及其制备方法，将玄武岩纤维布基布经过碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润后，再通过辊压牵引制备得到；碳纤维增强聚酰胺复合材料由下列原材料组成：PA66，PA6，短切碳纤维，增韧剂，相容剂，填充改性剂，抗氧化剂，润滑剂，分散剂。本发明专利技术使用碳纤维增强聚酰胺复合材料替代传统热固性树脂预浸润玄武岩纤维布，降低了生产成本和成型周期，且可回收利用；短切碳纤维在纤维布和聚酰胺树脂之间起到铆合作用，增加了层间强度。玄武岩纤维布强度高于玻璃纤维布，价格远低于碳纤维布，是一种性价比很高的无机新材料。

A kind of carbon fiber reinforced polyamide composite pre soaked basalt fiber cloth and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布及其制备方法
本专利技术属于碳纤维增强热塑性复合材料领域，特别涉及一种碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布及其制备方法。
技术介绍
随着汽车产品的轻量化和电子产品轻量化、便携化、高强度的发展，热固性聚合物预浸润碳纤维复合材料、部分热塑性聚合物预浸润碳纤维复合材料发展较快。轻量化技术已成为新能源汽车实现节能减排、提高续航能力的重要途径，碳纤维复合材料是汽车轻量化重要的基础材料。目前汽车行业使用的碳纤维复合材料主要是碳纤维增强热固性树脂复合材料，和少量碳纤维增强热塑性复合材料，根据成型方式不同有喷涂成型、片压成型、树脂传递模压成型(RTM)、缠绕成型、注射成型等。电子产品如高端笔记本、手机已有热固性树脂预浸润碳纤维板材的使用，可以大大降低产品的厚度和提高材料的强度，使电子产品越来越轻薄化、便携化发展。热固性碳纤维复合材料强度很高但是由于成型复杂、周期长、污染环境、不能回收利用等缺陷限制其在未来的发展，热塑性碳纤维增强复合材料是未来以塑代钢、汽车轻量化发展的重要方向。热塑性碳纤维增强复合材料虽然在成型工艺和生产过程比传统热固性树脂预浸润碳纤维复合材料有很大优势，但是碳纤维布的价格居高不下，使复合材料不具有很大的竞争优势。而玄武岩纤维布是经玄武岩纤维编织而成，玄武岩纤维不但具有出色的强度、耐高温、耐酸碱、容易浸润等优点，其价格较低，开发高强度、低成本热塑性聚合物预浸润玄武岩纤维布复合材料是一种新的发展方向。目前热塑性预浸润碳纤维布存在两大缺陷有待提升：(1)热塑性预浸润碳纤维布浸润不充分，纤维布表面易损伤，浸润层易脱落；(2)热塑性预浸润碳纤维布因为碳纤维市场价格较高，使其在应用中成本无较低优势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布及其制备方法，以解决热塑性树脂预浸润碳纤维布的缺陷和降低复合材料成本，提高预浸润碳纤维布的强度。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布，将玄武岩纤维布基布经过碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润后，再通过辊压牵引制备得到；所述碳纤维增强聚酰胺复合材料由下列原材料按重量份组成：进一步方案，所述玄武岩纤维布基布为无捻粗砂方格布。进一步方案，所述PA66的相对粘度为2.4-2.7，所述PA6的相对粘度为2.7-3.4。进一步方案，所述碳纤维是长度为1mm-20mm的短切碳纤维。进一步方案，所述增韧剂为POE和纳米蒙脱土按质量比4:1组成的混合物；所述相容剂为马来酸酐接枝POE。进一步方案，所述填充改性剂为改性玻璃粉和二氧化硅按重量比1:1-2:1组成的混合物。所述改性玻璃粉为偶联剂改性处理的玻璃粉；处理方法为：在100度条件下将玻璃粉与偶联剂加入高速混合机内，混合搅拌均匀，偶联剂质量为玻璃粉质量的0.5-1％，具体可以是0.5％，0.8％，1％等。进一步方案，所述抗氧化剂为受阻酚类、亚磷酸酯类组成的混合物；所述润滑剂为硬脂酸酯类、改性双硬脂酸酰胺或聚乙烯蜡中的至少2种进一步方案，所述分散剂为极性共聚物类产品和硅酮母粒中的一种。本专利技术的另一个目的是提供上述所述的碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布的制备方法，包括以下步骤：(1)将PA66、PA6、增韧剂、相容剂、填充改性剂、润滑剂、分散剂、抗氧剂按照比例加入到高速混合机中混合，冷却至室温得到混合料；(2)将混合料从主喂料口投入双螺杆挤出机中，将短切碳纤维从侧喂料口加入双螺杆挤出机中，经过熔融共混制备得到碳纤维增强聚丙烯复合材料，将碳纤维增强聚酰胺复合材料输送到熔体池中；其中，双螺杆挤出机的挤出温度为230-280℃，螺杆转速350-420r/min，真空度＜-0.06Mpa；(3)玄武岩纤维布基布经过强酸氧化处理后水洗、烘干，表面用偶联剂处理得到预处理玄武岩纤维布；预处理玄武岩纤维布通过步骤(2)中含有碳纤维增强聚酰胺复合材料的熔体池中进行浸润处理，然后经过辊压牵引制备得到碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布。进一步方案，步骤(3)中，所述强酸氧化处理所用的酸为质量分数为20-40％的硫酸，硫酸的质量分数可以为20％，30％或者40％等。与现有技术相比，本专利技术有益效果体现在：(1)本专利技术使用碳纤维增强聚酰胺复合材料替代传统的热固性树脂浸润纤维布不但降低了成型周期、减少污染，同时可回收利用，复合材料中的短切碳纤维在玄武岩纤维布和聚酰胺树脂之间起到铆合作用，增加了层间强度，修复纤维布的表面缺陷。且制备工艺简单，生产成本低。(2)本专利技术使用玄武岩纤维布为基布，其强度高、耐热好、耐酸碱、同时价格较低，可大大提高产品性能并降低生产成本。玄武岩纤维布基布在与碳纤维增强聚酰胺复合材料浸润前，表面用偶联剂处理得到预处理玄武岩纤维布，从而增加基布表面极性，增强其与复合材料中聚酰胺及填充改性剂的结合强度。(3)本专利技术以玻璃粉与二氧化硅的混合物作为填充改性剂，因其安米微纳方体硬质超细颗粒结构在聚合物熔体中具有超强的分散能力和防沉性能，本身硬度很高容易分散在短切碳纤维中，减少短切碳纤维团聚，使碳纤维各向异性排列，提高了碳纤维在聚酰胺树脂中的分散能力。同时在浸润过程中较高的极性起到铆钉效应提高碳纤维增强聚酰胺复合材料和玄武岩纤维布的结合强度。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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。下列实施例中所用试剂的型号以及供应商如下：极性共聚物为浙江佳华精化股份有限公司生产的KF-027)、硅烷偶联剂为南京曙光精细化工有限公司生产的KH550)、玻璃粉为广州歌林尔生产的FR-01；改性玻璃粉为硅烷偶联剂KH550改性处理的玻璃粉，KH550的质量为玻璃粉质量的1％。上述试剂只是为了说明本专利技术实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本专利技术。实施例1：碳纤维增强聚酰胺复合材料由下列原材料按重量份组成：玄武岩纤维布基布选用600g/m2，大丝束方格布。实施例2：碳纤维增强聚酰胺复合材料由下列原材料按重量份组成：玄武岩纤维布基布选用600g/m2，大丝束方格布。实施例3：碳纤维增强聚酰胺复合材料由下列原材料按重量份组成：玄武岩纤维布基布选用600g/m2，大丝束方格布。实施例4：碳纤维增强聚酰胺复合材料由下列原材料按重量份组成：玄武岩纤维布基布选用600g/m2，大丝束方格布。以上实施例中碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布，其特征在于：将玄武岩纤维布基布经过碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润后，再通过辊压牵引制备得到；所述碳纤维增强聚酰胺复合材料由下列原材料按重量份组成：/nPA66 40-60份，/nPA6 10-20份，/n相容剂 3-5份，/n增韧剂 3-5份/n填充改性剂 5-10份，/n抗氧化剂 0.2-0.5份，/n碳纤维 10-30份/n润滑剂 0.5-1份，/n分散剂 0.5-1份。/n...

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布，其特征在于：将玄武岩纤维布基布经过碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润后，再通过辊压牵引制备得到；所述碳纤维增强聚酰胺复合材料由下列原材料按重量份组成：
PA6640-60份，
PA610-20份，
相容剂3-5份，
增韧剂3-5份
填充改性剂5-10份，
抗氧化剂0.2-0.5份，
碳纤维10-30份
润滑剂0.5-1份，
分散剂0.5-1份。


2.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布，其特征在于：所述玄武岩纤维布基布为无捻粗砂方格布。


3.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布，其特征在于：所述PA66的相对粘度为2.4-2.7，所述PA6的相对粘度为2.7-3.4。


4.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布，其特征在于：所述碳纤维是长度为1mm-20mm的短切碳纤维。


5.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布，其特征在于：所述增韧剂为POE和纳米蒙脱土按质量比4:1组成的混合物；所述相容剂为马来酸酐接枝POE。


6.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚酰胺复合材料预浸润玄武岩纤维布，其特征在于：所述填充改性剂为改性玻璃粉和二氧化硅按重量比1:1-2:1组成的混合物；所述改性玻璃粉为偶联剂改性处理的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，丁有朝，余莉花，吴摞，任东方，李荣群，
申请(专利权)人：会通新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34