System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种改性碳纤维复合材料及其制备方法技术_技高网

一种改性碳纤维复合材料及其制备方法技术

技术编号:40002375 阅读:7 留言:0更新日期:2024-01-09 04:00
本发明专利技术提供一种改性碳纤维复合材料及其制备方法,包括以下原料:PA树脂60~100份、改性聚丙烯腈基碳纤维20~50份、抗氧剂1~3份、填料1~10份、稀释剂5~20份。本发明专利技术通过采用对碳纤维进行改性,从而引入高化学活性的官能团,进一步加强碳纤维和PA树脂之间的耦合。此外,改性碳纤维能够与PA基体形成凹凸不平,犬牙交错的界面,使得纤维与基体之间形成较强的机械互锁作用,大幅提升力学性能,拓展了材料的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚酰胺材料,具体涉及一种改性碳纤维复合材料及其制备方法


技术介绍

1、碳纤维及其复合材料在越来越多的领域发挥着关键性作用。纤维增强材料是由基质与增强物两部分相结合从而得到具有基质和增强物优点的聚合物材料。碳纤维具有低密度、低热膨胀系数、良好的尺寸稳定性、高比强度和比模量等优点。因此,被作为增强体而大量应用于聚合物基复合材料领域。同时,短碳纤维增强聚合物基复合材料力学性能优异且成本低,其在航空航天、汽车制造、风电叶片、体育运动和医疗等领域具有广泛的应用前景。但是,其强度和韧性通常是相互排斥的。一方面,短纤维的末端容易引起应力集中,导致基体中产生微裂纹,致使聚合物基复合材料的强度大幅下降。另一方面,碳纤维表面为非极性且润湿性差,使其与基体之间的界面结合力较弱,难以实现载荷的有效传递,极大地限制了其强度和韧性的提高。

2、近年来,对碳纤维表面进行改性受到广泛的关注。改性能够在微观尺度上提高碳纤维的表面粗糙度,以增强碳纤维与树脂之间的结合能力,提升复合材料的机械强度。常用的纳米粒子改性碳纤维的方法有很多种,如化学气相沉积(cvd)、化学接枝、表面氧化等。但受限于技术和纤维自身特性,大部分改性方法并不理想。因此,亟需开发一种力学性能优异的碳纤维复合材料。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于一种改性碳纤维复合材料及其制备方法。为了解决上述技术问题,本专利技术提供以下技术方案:

2、一种改性碳纤维复合材料,其特征在于,按重量份计,包括以下原料:

3、pa树脂                60~100份

4、改性聚丙烯腈基碳纤维  20~50份

5、抗氧剂                1~3份

6、填料                  1~10份

7、稀释剂                5~20份

8、所述改性碳纤维复合材料的制备方法包括以下步骤:

9、将改性剂溶解在有机溶剂和水的混合溶剂中,浓度为2.0~10.0 wt%,在50~100℃下,对聚丙烯腈基碳纤维表面浸润1~5h,在100~120℃下烘干得到改性聚丙烯腈基碳纤维;

10、所述改性剂的结构为:。

11、优选的,所述改性剂通过以下方法制备得到:

12、

13、具体操作为:在惰性环境下,将1,2-环丙二胺、2-(3-甲酰基-4-羟基苯基)乙酰胺,于60~100℃下搅拌反应1~5h。反应毕,将反应混合物降至0℃,然后加入dmso溶液和nabh4即得改性剂。

14、在一些实施方案中,一种改性碳纤维复合材料,其特征在于,按重量份计,包括以下原料:

15、pa树脂                       80~100份

16、改性聚丙烯腈基碳纤维         20~40份

17、抗氧剂                       1~2份

18、填料                         1~5份

19、稀释剂                       5~15份

20、在一些实施方案中,所述pa树脂为pa6、pa66、pa610、pa1010、pa1012、pa612、pa46中的一种或多种,优选pa6、pa66。

21、在一些实施方案中,所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或多种。

22、在一些实施方案中,所述稀释剂为二甲苯、丙酮、乙二醇乙酸乙酯、正丁基缩水甘油醚、二缩水甘油醚、l,4-丁二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。

23、在一些实施方案中,所述填料为氧化铝粉、玻璃粉、云母粉、石英粉以及石棉粉中的一种或多种。

24、在一些实施方案中,所述有机溶剂为dmso、thf、二氯甲烷、丙酮中的一种或多种。

25、另一方面,本专利技术提供了改性碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

26、按重量比将pa树脂、改性聚丙烯腈基碳纤维a、抗氧剂 、填料、稀释剂混合均匀得到混料;将混料加入至双螺杆挤出机中,控制双螺杆转速为100~200r/min,控制各区温度分别为:一区温度为160~200℃,二区温度为200~240℃,三区温度为160~200℃,四区温度为220~250℃,混合物熔融挤出、过水冷却、造粒、烘干即得改性碳纤维复合材料。

27、与现有技术相比,本专利技术具有以下有益效果:

28、1)本专利技术通过采用对碳纤维进行改性,从而引入高化学活性的官能团, 进一步加强碳纤维和pa树脂之间的耦合。此外,改性碳纤维能够与pa基体形成凹凸不平,犬牙交错的界面,使得纤维与基体之间形成较强的机械互锁作用,大幅提升力学性能。

29、2)本专利技术制备的碳纤维复合材料具有很强的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度,性能明显好于现有技术,大大拓展了材料的应用范围。

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【技术保护点】

1.一种改性碳纤维复合材料,其特征在于,按重量份计,包括以下原料:

2.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材料,其特征在于:

3.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材料,其特征在于:

4.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材料,其特征在于:

5.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材料,其特征在于:

6.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材料,其特征在于:

7.一种如权利要求1-6任一项所述改性碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

【技术特征摘要】

1.一种改性碳纤维复合材料,其特征在于,按重量份计,包括以下原料:

2.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材料,其特征在于:

3.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材料,其特征在于:

4.根据权利要求1所述的改性碳纤维复合材...

【专利技术属性】
技术研发人员:蔡涛涛郭建明周继波倪敏李莹周晓东章圣苗
申请(专利权)人:江苏巨力特塑业科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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