一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料及其制备方法，其由以下原料按如下质量比组成：树脂基体100份、碳纤维20份、碳纤维球5～50份、抗氧剂0.5～2.5份以及润滑剂0.5～5份组成。本发明属于工程塑料改性领域，以可回收碳纤维球改性碳纤维复合材料，在保持原有性能的基础上大幅提高材料的韧性和尺寸稳定性，所采用的碳纤维球可再生循环使用，大幅缩减成本的同时符合绿色发展的环保理念。所制备复合材料具有高冲击和优异的尺寸稳定性，制备工艺简单，适于大规模工业化生产。
【专利说明】一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料及其制 备方法
【技术领域】
[0001] 本发明提供了一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料及其制备方法， 属于工程塑料改性领域。
【背景技术】
[0002] 碳纤维是由碳元素组成的一种特殊纤维，主要用于与树脂、金属和陶瓷等基体材 料复合，其中增强树脂的复合材料以高强度和耐腐蚀等特性广泛用于电子电器、火箭及航 空等商端广品和尖端学科领域。
[0003] 碳纤维改性聚酰胺复合材料在拉伸强度和弯曲强度有优异的表现，随着碳纤维复 合材料的推广和普及，在韧性和成本方面存在的不足急需解决。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料及其制备方法， 其在保持原有性能的基础上大幅提高了材料的韧性(高冲击）和尺寸稳定性，所采用的碳纤 维球可再生循环使用，大幅缩减成本的同时符合绿色发展的环保理念。
[0005] 所述的一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料，由以下组份按重量份 制备而成： 树脂基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 5?50份 抗氧剂 0. 5?2. 5份 润滑剂 0. 5?5份 所述的树脂基体优选为尼龙6或尼龙66。
[0006] 所述的碳纤维为长度4_7mm的短切碳纤维。
[0007] 所述的碳纤维球粒径为5?25 μ m，纤维长度为50?200 μ m。
[0008] 所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙 酰基）己二胺和亚磷酸酯抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
[0009] 所述的润滑剂为次乙基双硬脂酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物或季戊四醇硬脂酸酯。 [0010] 所述的一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料的制备方法，包括以下 步骤： (1) 按以下比例配备原料：树脂基体100份、碳纤维20份、碳纤维球5?50份、抗氧剂 0. 5?2. 5份以及润滑剂0. 5?5份组成； (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散10?30min ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。 toon] 本发明以可回收碳纤维球改性碳纤维复合材料，在保持原有性能的基础上大幅提 高材料的韧性和尺寸稳定性，所采用的碳纤维球可再生循环使用，大幅缩减成本的同时符 合绿色发展的环保理念。所制备复合材料具有高冲击和优异的尺寸稳定性，制备工艺简单， 适于大规模工业化生产。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合具体实例对本
【发明内容】
进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本发 明实质精神的简单限定，任何基于本发明实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于 本发明所要求保护的范围之内。
[0013] 制备的样品在23°C、50%湿度环境下调节后，分别采用ASTM D256和ASTM D955检 测复合材料冲击强度和收缩率。
[0014] 本发明的具体实施例如下： 实例1 (1) 按以下比例配备原料： PA6基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 5份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 0· 5份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0. 5份 润滑剂次乙基双硬脂酰胺 0. 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散lOmin ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0015] 所制得的高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料性能见表一。
[0016] 实例 2 (1) 按以下比例配备原料： PA6基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 15份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 1份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0. 5份 润滑剂次乙基双硬脂酰胺 1. 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散15min ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0017] 所制得的高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料性能见表一。
[0018] 实例 3 (1)按以下比例配备原料： PA6基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 25份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 1. 2份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0. 8份 润滑剂次乙基双硬脂酰胺 2. 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散20min ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0019] 所制得的高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料性能见表一。
[0020] 实例 4 (1) 按以下比例配备原料： PA6基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 35份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 1. 2份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 1份 润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物 3. 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散25min ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0021] 所制得的高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料性能见表一。
[0022] 实例 5 (1) 按以下比例配备原料： PA6基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 50份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 1. 5份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 1份 润滑剂季戊四醇硬脂酸酯 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散30min ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0023] 所制得的高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料性能见表一。
[0024] 实例 6 (1)按以下比例配备原料： PA66基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 5份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 0· 5份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0. 5份 润滑剂次乙基双硬脂酰胺 0. 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散lOmin ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0025] 所制得的高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料性能见表一。
[0026] 实例 7 (1) 按以下比例配备原料： PA66基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 15份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 1份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0. 5份 润滑剂次乙基双硬脂酰胺 1. 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散15min ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0027] 所制得的高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料性能见表一。
[0028] 实例 8 (1) 按以下比例配备原料： PA66基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 25份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 1. 2份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0. 8份 润滑剂次乙基双硬脂酰胺 2. 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散20min ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0029] 所制得的高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料性能见表一。
[0030] 实例 9 (1) 按以下比例配备原料： PA66基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 35份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 1. 2份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 1份 润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物 3. 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散25min ; (3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0031] 所制得的高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料性能见表一。
[0032] 实例 10 (1) 按以下比例配备原料： PA66基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 50份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 1. 5份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 1份 润滑剂季戊四醇硬脂酸酯 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散30min ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0033] 所制得的高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料性能见表一。
[0034] 对照实例1 (1) 按以下比例配备原料： PA6基体 100份 碳纤维 20份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 1. 2份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0. 8份 润滑剂次乙基双硬脂酰胺 2. 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散15min ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0035] 所制得的碳纤维复合材料性能见表一。
[0036] 对照实例2 (1) 按以下比例配备原料： PA66基体 100份 碳纤维 20份 抗氧剂Ν，Ν' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺 1. 2份 抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0. 8份 润滑剂次乙基双硬脂酰胺 2. 5份 (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散15min ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
[0037] 所制得的碳纤维复合材料性能见表一。
[0038] 表一：
【权利要求】
1. 一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料，其特征在于，由以下组份按重量 份制备而成： 树脂基体 100份 碳纤维 20份 碳纤维球 5?50份 抗氧剂 0. 5?2. 5份 润滑剂 0. 5?5份。
2. 根据权利要求1所述的一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料,其特征 在于：所述的树脂基体为尼龙6或尼龙66。
3. 根据权利要求1所述的一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料,其特征 在于：所述的碳纤维为长度4-7mm的短切碳纤维。
4. 根据权利要求1所述的一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料法，其特 征在于：所述的碳纤维球粒径为5?25 μ m，纤维长度为50?200 μ m。
5. 根据权利要求1所述的一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料,其特征 在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂Ν，Ν' -双-(3-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰 基）己二胺和亚磷酸酯抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
6. 根据权利要求1所述的一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料,其特征 在于：所述的润滑剂为次乙基双硬脂酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物或季戊四醇硬脂酸酯。
7. 权利要求1-6任一项所述的一种高抗冲、可再生碳纤维球改性碳纤维复合材料的制 备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 按以下比例配备原料：树脂基体100份、碳纤维20份、碳纤维球5?50份、抗氧剂 0. 5?2. 5份以及润滑剂0. 5?5份组成； (2) 将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散10?30min ; (3) 将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得碳纤维 球改性复合材料。
【文档编号】C08K3/04GK104086989SQ201410313913
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】杨桂生, 李枭 申请人:合肥杰事杰新材料股份有限公司