【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳纤维复合材料，尤其涉及高模量的碳纤维尼龙复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、碳纤维具有很强的耐高温性能，并且力学强度高，模量大，质量轻，在尼龙、聚碳酸酯、聚苯乙烯等高分子材料中有广泛的应用。目前主要采用酸化氧化改性、硅烷偶联剂改性、电子束辐射接枝改性等方法，对碳纤维进行表面改性，可以改善碳纤维与高分子材料基体之间的相容性，有利于提高碳纤维对材料的增强作用。
2、尼龙6具有工艺温度范围宽、抗冲击性好、吸湿性优良等优点，可以制成性能优良的塑料、纤维等材料；为了提高尼龙6的力学、耐热等性能，通常需要加入改性剂，如碳纤维、纳米二氧化钛、高分子聚合物等。授权公告号为cn108503865b的专利，公开了一种碳纤维增强尼龙复合材料的制备方法，将碳纤维进行热处理，在表面引入了可以与热塑性树脂基体反应的羧基，有利于碳纤维与尼龙树脂基体的化学键合，大幅提升了碳纤维与尼龙基体的界面性能，从而提高了复合材料的力学性能。然而该专利没有提高尼龙材料的耐热性能。聚芳醚砜类聚合物具有优异的耐高温性能，并且可以作为增韧剂等，改善环氧树脂、酚醛树脂等材料的力学、热稳定等性能。利用聚芳醚砜类聚合物对尼龙材料进行改性，是提高其力学强度和模量等性能的有效方法。
技术实现思路
1、本专利技术解决了尼龙材料力学强度和模量较低，耐高温性能不佳等问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案是：
3、高模量的碳纤维尼龙复合材料，由100重量份尼龙6、2-15重量份
4、所述环氧化聚芳酰胺-醚砜共聚物的制备方法为：
5、s1、向装有分水器、冷凝回流管的烧瓶中加入n-甲基吡咯烷酮、甲苯、二酚单体、4,4’-二氯二苯砜、n,n'-[对（3-氯苯甲酸）]二苯甲酰胺（结构式为）、碳酸钾，加热进行共沸脱水，然后再进行缩聚反应，将溶液冷却，加入到水中析出沉淀，抽滤，依次用水、乙醇洗涤，烘干，得到羧基化聚芳酰胺-醚砜共聚物；
6、s2、向烧瓶中加入n,n-二甲基甲酰胺、羧基化聚芳酰胺-醚砜共聚物，加热搅拌混匀，然后加入缩水甘油、n,n-二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶，搅拌反应，将溶液加入到水中析出沉淀，抽滤，依次用水、乙醇洗涤，烘干，得到环氧化聚芳酰胺-醚砜共聚物。
7、进一步的，所述s1中，二酚单体、4,4’-二氯二苯砜、n,n'-[对（3-氯苯甲酸）]二苯甲酰胺的比例为1mol：（0.88-0.95）mol：（0.05-0.12）mol。
8、进一步的，所述s1中，二酚单体为对苯二酚、联苯二酚、双酚a中的任一种。
9、进一步的，所述s1中，共沸脱水的温度为145-155℃，时间为3-4h；缩聚反应温度为180-190℃，时间为18-24h。
10、进一步的，所述s2中，羧基化聚芳酰胺-醚砜共聚物、缩水甘油的比例为1g：（0.46-1.2）g。
11、进一步的，所述s2中，反应的温度为40-60℃，时间为24-48h。
12、进一步的，所述n,n'-[对（3-氯苯甲酸）]二苯甲酰胺的制备方法为：在冰浴下，向烧瓶中加入二氯甲烷、比例为1mol：（2.1-2.3）mol的对苯二甲酰氯、3-氨基-5-氯苯甲酸，并加入三乙胺，接着在室温下反应8-12h，旋转蒸发，水洗后产物在乙醇中重结晶，得到n,n'-[对（3-氯苯甲酸）]二苯甲酰胺。
13、进一步的，所述kh550改性碳纤维的制备方法为：向装有冷凝回流管的烧瓶中加入浓硝酸，加入碳纤维，加热进行酸化；然后将酸化的碳纤维加入到新的装有冷凝回流管的烧瓶中，加入乙醇、kh550、水，加热反应，过滤，乙醇洗涤，烘箱中80℃烘干12h，得到kh550改性碳纤维。
14、进一步的，高模量的碳纤维尼龙复合材料的制备方法为：将尼龙6、kh550改性碳纤维、环氧化聚芳酰胺-醚砜共聚物、抗氧剂在密炼机进行熔融共混，熔融共混的温度为260-275℃，共混时间为5-8min；出料，然后在平板硫化机中模压成型，模压成型先在230-240℃中热压5-8min，压力为10-12mpa，接着在室温下冷压4-6min，压力为10-12mpa；得到高模量的碳纤维尼龙复合材料。
15、有益效果：本专利技术利用kh550改性碳纤维、环氧化聚芳酰胺-醚砜共聚物对尼龙6进行熔融共混改性，碳纤维经过kh550表面改性后，与尼龙6的相容性更好。同时聚芳酰胺-醚砜共聚物含有聚芳醚砜和聚芳酰胺结构，聚芳醚砜具有很高的强度和模量，并且含有的聚芳酰胺结构，与尼龙6的聚酰胺结构有很好的相容性，从而提高了聚芳酰胺-醚砜共聚物和尼龙6之间的相容性。并且在高温熔融共混过程中，碳纤维表面的氨基，以及尼龙6的端氨基与聚芳酰胺-醚砜共聚物的环氧基团发生反应，从而使碳纤维、聚芳酰胺-醚砜共聚物和尼龙6三者之间发生化学键合作用，形成稳定的化学固化交联网络，进一步增强碳纤维、聚芳酰胺-醚砜共聚物和尼龙6之间的界面结合强度，使碳纤维、聚芳酰胺-醚砜共聚物具有更好的增强作用，显著提高了尼龙6的强度和模量。并且碳纤维、聚芳酰胺-醚砜共聚物和尼龙6三者之间形成稳定的化学固化交联网络，限制尼龙6的分子链运动，有利于提高热分解温度和耐热性能。
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1.高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述碳纤维尼龙复合材料由100重量份尼龙6、2-15重量份KH550改性碳纤维、1-10重量份环氧化聚芳酰胺-醚砜共聚物、0.3-0.5重量份抗氧剂组成；
2.根据权利要求1所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述S1中，二酚单体、4,4’-二氯二苯砜、N,N'-[对（3-氯苯甲酸）]二苯甲酰胺的比例为1mol：（0.88-0.95）mol：（0.05-0.12）mol。
3.根据权利要求2所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述S1中，二酚单体为对苯二酚、联苯二酚、双酚A中的任一种。
4.根据权利要求1所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述S1中，共沸脱水的温度为145-155℃，时间为3-4h；缩聚反应温度为180-190℃，时间为18-24h。
5.根据权利要求1所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述S2中，羧基化聚芳酰胺-醚砜共聚物、缩水甘油的比例为1g：（0.46-1.2）g。
6.根据权利要求1所述的高模量的碳纤维尼龙复合
7.根据权利要求2所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述N,N'-[对（3-氯苯甲酸）]二苯甲酰胺的制备方法为：在冰浴下，向烧瓶中加入二氯甲烷、比例为1mol：（2.1-2.3）mol的对苯二甲酰氯、3-氨基-5-氯苯甲酸，并加入三乙胺，接着在室温下反应8-12h，旋转蒸发，水洗后产物在乙醇中重结晶，得到N,N'-[对（3-氯苯甲酸）]二苯甲酰胺。
8.根据权利要求1所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述KH550改性碳纤维的制备方法为：向装有冷凝回流管的烧瓶中加入浓硝酸，加入碳纤维，加热进行酸化；然后将酸化的碳纤维加入到新的装有冷凝回流管的烧瓶中，加入乙醇、KH550、水，加热反应，过滤，乙醇洗涤，烘干，得到KH550改性碳纤维。
9.如权利要求1-8任一项所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，制备方法为：将尼龙6、KH550改性碳纤维、环氧化聚芳酰胺-醚砜共聚物、抗氧剂在密炼机进行熔融共混，出料，然后在平板硫化机中模压成型，得到高模量的碳纤维尼龙复合材料。
10.根据权利要求9所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融共混的温度为260-275℃，共混时间为5-8min；模压成型先在230-240℃中热压5-8min，压力为10-12MPa，接着在室温下冷压4-6min，压力为10-12MPa。
...【技术特征摘要】
1.高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述碳纤维尼龙复合材料由100重量份尼龙6、2-15重量份kh550改性碳纤维、1-10重量份环氧化聚芳酰胺-醚砜共聚物、0.3-0.5重量份抗氧剂组成；
2.根据权利要求1所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述s1中，二酚单体、4,4’-二氯二苯砜、n,n'-[对（3-氯苯甲酸）]二苯甲酰胺的比例为1mol：（0.88-0.95）mol：（0.05-0.12）mol。
3.根据权利要求2所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述s1中，二酚单体为对苯二酚、联苯二酚、双酚a中的任一种。
4.根据权利要求1所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述s1中，共沸脱水的温度为145-155℃，时间为3-4h；缩聚反应温度为180-190℃，时间为18-24h。
5.根据权利要求1所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述s2中，羧基化聚芳酰胺-醚砜共聚物、缩水甘油的比例为1g：（0.46-1.2）g。
6.根据权利要求1所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所述s2中，反应的温度为40-60℃，时间为24-48h。
7.根据权利要求2所述的高模量的碳纤维尼龙复合材料，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕伟，张洪军，
申请(专利权)人：烟台奥森制动材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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