一种复合材料及其制备方法和结构件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种碳纤维和聚碳酸酯复合材料及其制备方 法和由复合材料制成的结构件。
【背景技术】
[0002] 随着科技的发展，液晶电视已经成为人们生活中必不可少的电器之一。液晶电视 包括背光模组、液晶面板、前框架和背框架，其中液晶面板配置于背光模组上方，前框架和 背框架组装在一起用于夹持液晶面板，其中，前框架呈越来越窄的发展趋势，一般要求其厚 度小于I. 5mm ;另外曲面液晶电视也成为一种发展趋势，因此要求结构件的弯曲强度较高。
[0003] 目前，一些用于制备液晶电视结构件（如前框架、背框架等）的塑料材料存在弯曲 强度低且容易变形等问题，不能满足结构件变薄（特别是小于1_)及高弯曲强度的要求。 其中，碳纤维和聚碳酸酯的复合材料为众多材料中的一种，现有碳纤维与聚碳酸酯的复合 材料中选用碳纤维与高分子量的聚碳酸酯进行共混，但高分子量的聚碳酸酯与碳纤维相容 性差，因此复合材料内部存在缺陷，用该复合材料制备得到结构件的不同位置弯曲强度不 均一，各应力点的弯曲强度偏差大，影响了结构件整体性能的稳定性。
[0004] 因此希望提供一种弯曲强度均一，能制备厚度小于I. 5mm的结构件的复合材料。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种复合材料解决了现有技术中碳纤维与高分子量聚碳酸酯相容 性差的问题；本发明提供了一种复合材料的制备方法解决了现有技术中的碳纤维和高分 子量聚碳酸酯相容性差，得到的复合材料弯曲强度不均一的问题；本发明提供了一种结构 件，解决了现有技术中厚度小于I. 5mm结构件强度不足的问题。
[0006] 根据本发明的一方面，提供了一种复合材料，该复合材料包括以重量份计的：5~ 50份碳纤维和50~95份聚碳酸酯，所述聚碳酸酯包括粘均分子量为2000~5000的聚碳 酸酯和粘均分子量为25000~35000的聚碳酸酯。
[0007] 根据本发明的另一方面，提供了一种复合材料的制备方法，该方法包括共混步 骤：
[0008] 将以重量份计的5~50份碳纤维与50~95份聚碳酸酯在240~280°C进行共 混，其中，
[0009] 所述聚碳酸醋包括粘均分子量为2000~5000的聚碳酸醋和粘均分子量为 25000~35000的聚碳酸酯。
[0010] 根据本发明的另一方面，提供了一种结构件，该结构件由根据本发明的复合材料 制成。
[0011] 本发明有益效果如下：
[0012] 根据本发明的复合材料，由于加入了低分子量的聚碳酸酯（粘均分子量为2000~ 5000的聚碳酸酯）使高分子量的聚碳酸酯（粘均分子量为25000~35000的聚碳酸酯）和 碳纤维具有良好的相容性，使制备得到的复合材料具有均一的弯曲强度。
[0013] 根据本发明的制备方法，由于低分子量的聚碳酸酯具有良好的柔性，在共混的过 程中低分子量的聚碳酸酯可以均匀的包裹在碳纤维表面或渗透至碳纤维的内部，而高分子 的聚碳酸酯则均匀的包裹在低分子量聚碳酸酯表面，因此极好的改善了碳纤维与高分子量 的聚碳酸酯之间的相容性问题，使制备得到的复合材料具有均一的弯曲强度。
[0014] 另外，根据本发明的结构件由根据本发明的复合材料制成，可以使结构件的厚度 小于1. 5_、弯曲强度均一，且满足了液晶电视对结构件弯曲强度的要求。
【具体实施方式】
[0015] 具体的实施方式仅为对本发明的说明，而不构成对本
【发明内容】
的限制，下面将结 合具体的实施方式对本发明进行进一步说明和描述。
[0016] 根据本发明的另一方面，提供了一种复合材料，该复合材料包括以重量份计的： 5~50份碳纤维和50~95份聚碳酸酯，所述聚碳酸酯包括粘均分子量为2000~5000的 聚碳酸酯和粘均分子量为25000~35000的聚碳酸酯。
[0017] 根据本发明的复合材料，包括碳纤维和聚碳酸酯，加入碳纤维的复合材料提高了 复合材料的弯曲强度，其中在聚碳酸酯中包括了粘均分子量为2000~5000的聚碳酸酯，提 高了粘均分子量为25000~35000的聚碳酸酯与碳纤维之间的相容性，使两者的结合效果 更好，用该复合材料制备的结构件的弯曲强度均一性良好。
[0018] 根据本发明复合材料的一种实施方式，所述粘均分子量为2000~5000的聚碳酸 酯和粘均分子量为25000~35000的聚碳酸酯重量比为1:9~2:8。
[0019] 根据本发明的复合材料，其中粘均分子量为2000~5000的聚碳酸酯与粘均分子 量为25000~35000的聚碳酸酯的重量比小于1 :9时，首先会降低碳纤维与高分子量的聚 碳酸酯的相容性，用该复合物制备得到的结构件的弯曲强度会不均一，另外还会使复合材 料的流动性变差很难成型；当其重量比大于2:8时，则会由于低分子量的聚碳酸酯的加入 量过多，降低复合材料制备得到的构件的弯曲强度。
[0020] 根据本发明复合材料的一种实施方式，所述碳纤维为经过偶联剂处理后的碳纤 维。
[0021] 根据本发明的复合材料，用偶联剂对碳纤维进行预处理，可以活化碳纤维，使碳纤 维与低分子量的聚碳酸酯的结合效果更好。
[0022] 根据本发明的另一方面，提供了一种复合材料的制备方法，该方法包括共混步 骤：将以重量份计的5~50份碳纤维与50~95份聚碳酸酯在240~280°C进行共混，其 中，聚碳酸酯包括粘均分子量为2000~5000的聚碳酸酯和粘均分子量为25000~35000 的聚碳酸酯。
[0023] 根据本发明的复合材料的制备方法，在共混步骤中加入了粘均分子量为2000~ 5000的聚碳酸酯，该粘均分子量的聚碳酸酯柔性良好，在与碳纤维进行共混时能够渗透至 碳纤维内部或表面的孔里，因此与碳纤维具有良好的相容性，碳纤维的外层和/或内部包 裹有低分子量的聚碳酸酯后，再包裹高分子量的聚碳酸酯，根据相似相容的原理，高分子量 的聚碳酸酯与低分子量的聚碳酸酯具有更好的相容性，高分子量的聚碳酸酯则能更好的包 裹在低分子量的聚碳酸酯外，因此制备得到的复合材料共混的非常均匀；用根据本发明的 复合材料制备得到结构件弯曲强度很均一，在各个应力点测得的弯曲强度的偏差很小。其 中碳纤维的长度优选3~8_，直径优选5-lOum。其中该共混操作在螺杆混合机内进行，共 混后将挤出的复合材料熔体拉条浸入冷水槽内冷却，并在造粒机上造粒，一般粒子的长度 为2~6mm，直径1~5mm。
[0024] 根据本发明制备方法，其中碳纤维是一种高性能纤维增强材料，具有高强度、高模 量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变等诸多优良性能，而且可以依据加入复合材料的 量的多少，来调节用复合材料制备结构件的重量。在本发明中，用碳纤维与聚碳酸酯共混得 到的复合材料制备得到的结构件比用聚碳酸酯制备得到的结构件弯曲强度提高很多，另外 碳纤维的加入量与聚碳酸酯的比例关系很重要，在聚碳酸酯加入50~95份时，碳纤维保持 在5~50份，如果碳纤维的加入量小于5份则复合材料的弯曲强度得不到明显的提高，如 果碳纤维的加入量大于50份，则影响碳纤维与聚碳酸酯的相容性，使用该复合材料制备得 到的结构件的弯曲强度不均一，影响结构件性能的稳定性。根据本发明的制备方法，碳纤维 与聚碳酸酯在240~280°C发生熔融共混，使共混的效果更好，使碳纤维和聚碳酸酯的相容 性更好，复合材料的性质更均一。
[0025] 根据本发明制备方法的一种实施方式，其中所述粘均分子量为2000~5000的聚 碳酸酯和粘均分子量为25000~35000的聚碳酸酯重量比为1:9~2:8。
[0026] 根据本发明的制备方法，其中粘均分子量为2000~5000的聚碳酸酯与粘均分子 量为25000~35000的聚碳酸酯的重量比小于1 :9时，首先会降低碳纤维与高分子量的聚 碳酸酯的相容性，用该复合物制备得到的结构件的弯曲强的会不均一，另外还会使复合材 料的流动性变差很难成型；当其重量比大于2:8时，则会由于低分子量的聚碳酸酯的加入 量过多，降低复合材料制备得到的构件的弯曲强度。
[0027] 根据本发明制备方法的一种实施方式，所述共混步骤包括：
[0028] 第一次共混：所述碳纤维与所述粘均分子量为2000~5000的聚碳酸酯共混得第 一次共混物；
[0029] 第二次共混：在所述第一次共混物中加入所述粘均分