一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料制造技术

本发明专利技术涉及一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料，其特征在于：包括以下重量份原料：尼龙60

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料


[0001]本专利技术属于高分子复合材料
，具体地，涉及一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料。

技术介绍

[0002]尼龙复合材料是指以尼龙为基体材料，通过引入填料获得性能增强的复合材料。其中，尼龙是聚酰胺的俗称，是世界上出现的第一种合成纤维，具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性，且摩擦系数低，因此可以作为众多应用领域(如汽车制造、电子电气、航空航天等领域)的基体材料。碳纤维具有超高的比模量和比强度、密度低、无蠕变、耐高温、耐腐蚀特色，其作为填料广泛用于增强复合材料中。但是由于碳纤维表面呈现化学惰性，在制备复合材料后与树脂基体之间的相容性比较差，影响碳纤维对复合材料性能的增强。
[0003]基于此本专利技术提供了一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料。
[0005]本专利技术要解决的技术问题：解决现有碳纤维增强尼龙复合材料中碳纤维与尼龙提树脂相容性差的问题。
[0006]本专利技术的一个目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料，包括以下重量份原料：尼龙60
‑
90份和改性碳纤维10
‑
40份。
[0008]进一步地，所述尼龙为尼龙66、尼龙6中一种或两种任意比的混合。
[0009]进一步地，所述改性碳纤维由表面正电改性的碳纤维浸泡在纳米二氧化硅的水悬浮液(pH 6
‑
8)中经室温搅拌20
‑
50mi n自组装形成，在该步骤中利用表面正电改性的碳纤维表面的正电与二氧化硅水悬浮液所带的负电之间的静电作用，使得碳纤维表面组装有二氧化硅纳米颗粒，提高了碳纤纤维表面的粗糙程度，提高碳纤维和尼龙基料之间界面作用，同时组装的二氧化硅同样发挥填料增加的作用，进而使得改性碳纤维既可发挥线型填料增强作用，又可以发挥颗粒填料的增强作用。
[0010]进一步地，所述表面正电改性的碳纤维、纳米二氧化硅的水悬浮液的固液为1g:10
‑
20mL。
[0011]进一步地，所述纳米二氧化硅的水悬浮液中二氧化硅的浓度为0.2
‑
0.8g/mL。
[0012]进一步地，所述表面正电改性的碳纤维由除胶碳纤维浸泡在PDDA(聚二烯丙基二甲基氯化铵)水溶液，经室温搅拌25
‑
40mi n包覆形成，在该过程中碳纤维表面包裹有PDDA膜，进而使得碳纤维表面带有正电。
[0013]进一步地，所述PDDA水溶液的浓度为1.5
‑
2g/L，所述碳纤维、PDDA水溶液的固液为1g:15
‑
20mL。
[0014]进一步地，所述基于碳纤维增强的尼龙复合材还包括3
‑
8重量份加工助剂。
[0015]进一步地，所述加工助剂由丙烯酰胺和功能丙烯酰胺在叔丁醇中在温度65
‑
70℃和引发剂作用下经过双键共聚反应形成的聚合物，其中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰中的一种。
[0016]进一步地，所述丙烯酰胺、功能丙烯酰胺、叔丁醇、引发剂的质量比为0.15
‑
0.4:1:1.5
‑
7:0.05
‑
0.08。
[0017]进一步地，所述功能丙烯酰胺包括以下步骤制成：
[0018]A1、将丙烯酰胺和二氯甲烷混合均匀后，在0
‑
3℃下缓慢滴加氯乙酰化2,4
‑
二羟基二苯甲酮，并不断搅拌，滴加完全后，室温搅拌1.5
‑
3h，停止反应，水洗、分液，有机相旋蒸，得第一反应物，其中，所述丙烯酰胺、氯乙酰化2,4
‑
二羟基二苯甲酮的摩尔比为1:0.9
‑
0.95，所述氯乙酰化2,4
‑
二羟基二苯甲酮利用2,4
‑
二羟基二苯甲酮中的醇羟基氢和氯乙酰氯中的酰氯反应获得，为促进该反应的进行反应体系中加入敷酸剂如三乙胺，该反应为本
的常见反应，在本专利技术中共不再赘述；
[0019]A2、将第一反应物、氢化钠和N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)混合均匀后，并在40
‑
55℃下，搅拌活化1.5
‑
2h，然后加入γ
‑
氯丙基三甲氧基硅烷，在75
‑
85℃下搅拌反应8
‑
16h，停止反应，加入乙酸乙酯，依次用去离子水和饱和食盐水洗涤，减压蒸馏，即可，即得，所述第一反应物、氢化钠、γ
‑
氯丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:1.1
‑
1.3:1
‑
1.3。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]为解决
技术介绍
中提到的问题，本专利技术对碳纤维利用了层层自组装技术对其进行了表面改性，实现了在碳纤维表面组装有二氧化硅纳米颗粒，提高了碳纤维的表面粗糙程度，碳纤维表面组装的二氧化硅发挥“铆钉”的作用，可以使得碳纤维嵌合在尼龙基体中，进而提高了碳纤维和尼龙基料之间界面作用，提高了碳纤维对尼龙基体的增强作用的发挥，同时引入的纳米二氧化硅又可发挥颗粒填料的增强作用；
[0022]显著地是，本专利技术为进一步提高碳纤维与尼龙基体之间的界面作用，本专利技术引入了加工助剂，所述加工助剂由丙烯酰胺和功能丙烯酰胺共聚合形成的，其分子体系中含有氨基与尼龙基体(尼龙66和/或尼龙6)中的游离羧基发生化学键连(或与酰胺基发生氢键作用)，而其分子体系中的硅氧烷链则作为偶联剂易与改性碳纤维表面的二氧化硅发生偶联，使得加工助剂发挥大分子“桥梁”作用，进一步提高碳纤维与尼龙基体之间的界面作用，进一步促进改性碳纤维对尼龙复合材料的增强作用的发挥，即进一步提高所得尼龙复合材料的机械性能；所述加工助剂分子结构中还含有羟基二苯甲酮的结构，具有吸收紫外光的作用，能够赋予所得尼龙复合材料优异的耐紫外老化性能。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]实施例1
[0025]改性碳纤维的制备：
[0026]B1、将除胶碳纤维浸泡在PDDA水溶液，经室温搅拌25mi n，取出碳纤维，洗涤，干燥，获得表面正电改性的碳纤维，其中，所述PDDA水溶液的浓度为1.5g/L，所述碳纤维、PDDA水溶液的固液为1g:15mL，所述除胶碳纤维依次用碱液浸泡和水洗涤、干燥后获得，为本领域技术人员熟知操作，在此处不再赘述；
[0027]B2、将表面正电改性的碳纤维浸泡在纳米二氧化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料，其特征在于：包括以下重量份原料：尼龙60
‑
90份和改性碳纤维10
‑
40份；所述改性碳纤维由表面正电改性的碳纤维浸泡在纳米二氧化硅的水悬浮液中经室温搅拌20
‑
50min自组装形成。2.根据权利要求1所述的一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料，其特征在于：所述表面正电改性的碳纤维、纳米二氧化硅的的水悬浮液的固液比为1g:10
‑
20mL。3.根据权利要求1所述的一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料，其特征在于：所述纳米二氧化硅的水悬浮液中二氧化硅的浓度为0.2
‑
0.8g/mL。4.根据权利要求1所述的一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料，其特征在于：所述表面正电改性的碳纤维由除胶碳纤维浸泡在PDDA水溶液，经室温搅拌25
‑
40min包覆形成。5.根据权利要求4所述的一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料，其特征在于：所述PDDA水溶液的浓度为1.5
‑
2g/L，所述碳纤维、PDDA水溶液的固液为1g:15
‑
20mL。6.根据权利要求1所述的一种基于碳纤维增强的尼龙复合材料，其特征在于：还包括3
‑
8重量份加工助剂；所述加工助剂由丙烯酰胺和功能丙烯酰胺在叔丁醇中在温度65
‑
70℃和引发剂作用下经过双键共聚反应形成的聚合物。7.根据权利要求6所述的一种基于碳纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑庆良，姚秀珠，李建敏，刘明，张俊，
申请(专利权)人：中山市富恒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：