一种碳纳米复合纤维材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是一种碳纳米复合纤维材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米碳纤维(Carbon Nanofibers简称CNF)是化学气相生长碳纤维的一种形式，是由通过裂解气相碳氢化合物制备的非连续石墨纤维。从物理尺寸、性能和生产成本来看它是构成以碳黑、富勒烯、单壁和多壁纳米碳管为一端，以连续碳纤维为另一端链节中的一环。纳米碳纤维具有较高的强度和杨氏模量，较好的导电、导热及热稳定性以及极好的表面尺寸效应等，因而受到了人们极大的关注。聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击性能，耐蠕变和尺寸稳定性好，能在较高的温度范围内保持较高的力学强度，无毒，介电性能优良，是近年来增长迅速最快和产能规模最大的工程塑料。将纳米碳纤维与PC复合可以更好地优化材料性能，是一种具有应用潜力的新材料。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:克服现有技术中的不足，提供一种导电性能高、导热性能高的碳纳米复合纤维材料及其制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0005]—种碳纳米复合纤维材料，其质量份组成如下:双酚A环氧树脂80-100份、酚醛环氧树脂10-40份、碳纳米纤维5-20份、碳纤维粉末15-25份、铜合金粉末3_8份、纳米有机蒙脱土 10-15份、引发剂0.5-1.8份、固化剂0.1-0.6份、促进剂0.8-2.4份、复合抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.5-1.8份，所述碳纳米纤维为聚丙烯腈碳纤维。
[0006]进一步的，所述铜合金粉末的粒径大小为80-100nm。
[0007]进一步的，所述引发剂选用过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环已酯中的一种或两种。
[0008]进一步的，所述引发剂选用过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化二碳酸二环已酯的混合物，其质量比为1:1.2-1.5。
[0009]进一步的，所述固化剂选用三乙醇胺、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、三氯化铁、异辛酸锌中的一种或几种。
[0010]进一步的，所述复合抗氧剂选用抗氧剂225和抗氧剂1010，其质量比为
1:0.8-1.2o
[0011]进一步的，所述复合抗氧剂选用抗氧剂225和抗氧剂1010，其质量比为1:1。
[0012]进一步的，所述润滑剂选用季戊四醇硬脂酸酯、硅酮粉、TAF中的一种或几种。
[0013]进一步的，其质量份组成如下:双酚A环氧树脂90份、酚醛环氧树脂25份、碳纳米纤维12份、碳纤维粉末20份、铜合金粉末6份、纳米有机蒙脱土 12份、引发剂1.2份、固化剂0.3份、促进剂1.6份、复合抗氧剂0.3份、润滑剂1.2份，所述碳纳米纤维为聚丙烯腈碳纤维。
[0014]制备一种碳纳米复合纤维材料的方法，包括以下步骤:
[0015](I)将双酚A环氧树脂和酚醛环氧树脂于110_130°C下烘干4_5h，待用；
[0016](2)按重量比称取双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂、碳纤维粉末、铜合金粉末、纳米有机蒙脱土、引发剂、固化剂、促进剂，分别加入料筒温度为50-80°C的高速混合及机中，搅拌12-24h，再加入按重量比称取的复合抗氧剂和润滑剂，继续搅拌35-45min，出料；
[0017](3)将步骤(2)的混合料加入双螺杆挤出机中，在240°C?260°C下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。
[0018]采用本发明的技术方案的有益效果是:
[0019]1、本发明的碳纳米复合纤维材料具有高比强度、高比模量、高结晶取向度等性能，而且导电性能好，耐热耐腐蚀性能强，流动性高，成本低，在汽车、化工、机械、电气、建筑等领域具有非常广泛应用前景。
[0020]2、本发明中添加了碳纤维粉末、铜合金粉末、纳米有机蒙脱土、引发剂、固化剂和促进剂，进一步提高了材料的导电性能，纳米有机蒙脱土的添加，提高了各物质之间的相容性，提尚了材料的耐热耐腐蚀性能和流动性。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0022]实施例1
[0023]—种碳纳米复合纤维材料，其质量份组成如下:双酚A环氧树脂80份、酚醛环氧树脂10份、碳纳米纤维5份、碳纤维粉末15份、铜合金粉末3份、纳米有机蒙脱土 10份、引发剂0.5份、固化剂0.1份、促进剂0.8份、复合抗氧剂0.1份、润滑剂0.5份，所述碳纳米纤维为聚丙烯腈碳纤维。
[0024]优选的，所述铜合金粉末的粒径大小为80nm。
[0025]优选的，所述引发剂选用过氧化二苯甲酰。
[0026]优选的，所述固化剂选用三乙醇胺。
[0027]优选的，所述复合抗氧剂选用抗氧剂225和抗氧剂1010，其质量比为1:0.8。
[0028]优选的，所述润滑剂选用季戊四醇硬脂酸酯。
[0029]实施例2
[0030]一种碳纳米复合纤维材料，其质量份组成如下:双酚A环氧树脂85份、酚醛环氧树脂15份、碳纳米纤维8份、碳纤维粉末18份、铜合金粉末4份、纳米有机蒙脱土 12份、引发剂0.8份、固化剂0.2份、促进剂1.2份、复合抗氧剂0.2份、润滑剂0.6份，所述碳纳米纤维为聚丙烯腈碳纤维。
[0031]优选的，所述铜合金粉末的粒径大小为90nm。
[0032]优选的，所述引发剂选用过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化二碳酸二环已酯的混合物，其质量比为1:1.2。
[0033]优选的，所述固化剂选用三乙醇胺和三乙烯二胺的混合物，混合比例任意。
[0034]优选的，所述复合抗氧剂选用抗氧剂225和抗氧剂1010，其质量比为1:0.8
[0035]优选的，所述润滑剂选用季戊四醇硬脂酸酯和硅酮粉、TAF的混合物，混合比例任ο
[0036]实施例3
[0037]—种碳纳米复合纤维材料，其质量份组成如下:双酚A环氧树脂90份、酚醛环氧树脂25份、碳纳米纤维12份、碳纤维粉末20份、铜合金粉末6份、纳米有机蒙脱土 12份、弓丨发剂1.2份、固化剂0.3份、促进剂1.6份、复合抗氧剂0.3份、润滑剂1.2份，所述碳纳米纤维为聚丙烯腈碳纤维。
[0038]优选的，所述铜合金粉末的粒径大小为lOOnm。
[0039]优选的，所述引发剂选用过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化二碳酸二环已酯的混合物，其质量比为1:1.3。
[0040]优选的，所述固化剂选用三乙醇胺、三乙烯二胺和二月桂酸二丁基锡的混合物，其混合比例任意。
[0041]优选的，所述复合抗氧剂选用抗氧剂225和抗氧剂1010，其质量比为1:1。
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