一种碳纤维增强尼龙复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种碳纤维增强尼龙复合材料。
【背景技术】
[0002] 近年来随着碳纤维产量增加价格降低，碳纤维增强热塑性树脂复合材料的应用越 来越广，如美国专利US6, 231，788揭示了一种由PC-ABS树脂复合物和碳纤维组成的具有电 磁屏蔽性的碳纤维复合材料，可用于防尘设备和笔记本电脑外壳；中国专利CN101139462 揭示了一种由聚酰胺树脂、碳纤维、红磷阻燃剂、增韧剂等组成的阻燃碳纤维复合材料；中 国专利CN1165523揭示了一种由研磨碳纤维、聚烯烃树脂（PP)(或聚酰胺树脂或聚醚醚酮 树脂）和聚四氟乙烯（PTFE)粉末组成的耐磨性优异的碳纤维复合材料，可用作在半导体的 某些加工操作过程中的支持夹具。
[0003] 耐磨碳纤维复合材料主要的应用是取代金属材料做齿轮、轴承、滑轮、机械栗转子 等机器零部件，这要求耐磨碳纤维复合材料有很好的力学强度和刚性（模量），因此做耐磨 碳纤维复合材料最好选用力学性能更好的工程塑料如聚醚醚酮（PEEK)、聚苯硫醚（PPS)、 聚甲醛（P0M)、聚酰胺（尼龙，PA)等，其中碳纤维增强尼龙66/PTFE以综合性能优良，成 本较低而应用较广；其次，加入碳纤维虽可大幅提高复合材料的拉伸强度、弯曲强度和模量 等力学性能，但也增加了材料的摩擦系数和磨损，因此在制备耐磨碳纤维复合材料时还需 加入摩擦系数较小的耐磨助剂，常用的耐磨助剂有聚四氟乙烯（PTFE)树脂、二硫化钼、石 墨、硅油等。齿轮、轴承、滑轮、机械栗转子等机器零部件是受力部件，还需要材料有较好的 耐疲劳性，这一般需要材料有较高的冲击强度。传统的碳纤维增强尼龙66/PTFE耐磨组合 物虽然综合性能较好，但现有碳纤维增强尼龙66/PTFE耐磨组合物弯曲强度和弯曲模量较 低，限制了其在耐弯曲部件制造中的应用。
[0004]CN104559161A涉及耐磨碳纤维增强尼龙66树脂组合物及其制备方法，主要解决 的技术问题是现有技术中存在的碳纤维增强尼龙66/PTFE耐磨组合物弯曲强度和弯曲模 量低的问题，该发明通过采用耐磨碳纤维增强尼龙66树脂组合物，以重量份数计包括以下 组分：A. 40~70份尼龙66树脂；B. 1~30份聚苯硫醚树脂；C. 5~25份聚四氟乙烯树脂； D. 10~40份碳纤维；E. 0. 01~5份助剂的技术方案，较好地解决了该技术问题，可用于耐 磨碳纤维增强尼龙66树脂组合物的工业生产中。但是，该已有技术的弯曲强度和完全模量 仍比较低，无法满足苛刻条件的使用。
【发明内容】
[0005] 针对已有技术的问题，本发明的目的在于提供一种碳纤维增强尼龙复合材料及其 制备方法，其具有弯曲强度大和弯曲模量高的优点。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0007] -种碳纤维增强尼龙复合材料，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0008] 尼龙66树脂 50~80份 聚醚醚酮 10^20# 聚苯醚 10~20份 聚苯硫醚 5~10份 聚酰胺 10~20份 碳纤维 20~40份 助剂 ：1~1〇份0
[0009] 所述尼龙66树脂的含量例如为53份、56份、59份、62份、65份、70份、75份或80 份。
[0010] 所述聚醚醚酮的含量例如为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或 19份。
[0011] 所述聚苯醚的含量例如为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19 份。
[0012] 所述聚酰胺的含量例如为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19 份。
[0013] 所述聚苯硫醚的含量例如为+6份、7份、8份或9份。
[0014] 所述碳纤维的含量例如为22份、24份、26份、28份、30份、32份、34份、36份或38 份。
[0015] 本发明利用聚醚醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚和聚酰胺之间的协同作用，使得到碳纤维 增强尼龙复合材料具有弯曲强度大和弯曲模量高的优点。
[0016] 优选地，一种碳纤维增强尼龙复合材料，其按重量份数主要由如下原料制备得 到：
[0017] 尼龙66树脂 55~75份 聚醚醚酮 12~18份 聚苯醚 12~18份 聚苯硫醚 5~10份 聚酰胺 12~18份 碳纤维 25~35份 助剂 1~10汾。
[0018] 优选地，所述助剂为润滑剂、抗氧剂、增塑剂、抗静电剂或防老剂中的任意一种或 者至少两种的混合物。
[0019] 优选地，所述润滑剂、抗氧剂、增塑剂、抗静电剂以及防老剂的含量均独立地为 0? 5~3份。
[0020] 与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0021] 本发明利用聚醚醚酮聚苯醚、聚苯硫醚和聚酰胺之间的协同作用，使得到碳纤维 增强尼龙复合材料具有弯曲强度大和弯曲模量高的优点，其中，拉伸强度可到280MPa及以 上，弯曲强度可到420MPa以及以上，弯曲模量可到27100MPa以及以上，Izod缺口冲击强度， 3. 2mmJ/m可到156以上，Izod无缺口冲击强度，3. 2mmJ/m可到1205以及以上。
[0022] 此外，本发明通过对各组分含量的进一步优化，进一步优化了产品的完全强度以 及弯曲模量。
【具体实施方式】
[0023] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0024] 性能测试条件如下：
[0025] 拉伸强度：按ASTMD638标准测试，拉伸速率50mm/min;
[0026] 弯曲强度和弯曲模量：按ASTMD790标准测试，速率1. 3mm/min;
[0027]Izod缺口冲击强度：按ASTMD256标准测试，3. 2mm厚试样，使用1J摆锤；
[0028]Izod无缺口冲击强度：按ASTMD256标准测试，使用5. 5J摆锤。
[0029] 实施例1
[0030] 一种碳纤维增强尼龙复合材料，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0031] 尼龙66树脂 70份 聚醚醚酮 15份
[0032] 聚苯醚 15份 聚苯硫醚 8份 聚酰胺 15份 碳纤维 30份 助剂 5份。
[0033] 实施例2
[0034] 一种碳纤维增强尼龙复合材料，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0035] 尼龙66树脂 50份 聚醚醚酮 10份 聚苯醚 10 1分 聚苯硫醚 5汾 聚酰胺 10份 碳纤维 20份 助剂 1份。
[0036] 实施例3
[0037] -种碳纤维增强尼龙复合材料，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0038] 尼龙66树脂 80份 聚醚醚酮 20份 聚苯醚 20份 聚苯硫醚 10份 聚酰胺 20份 碳纤维 40份 助剂 10份
[0039]
[0040] 对比例1
[0041] 其余与实施例1相同，除不含有聚醚醚酮，且聚苯醚含量为30份。
[0042] 对比例2
[0043] 其余与实施例1相同，除不含有聚苯硫醚外，且聚苯醚含量为23份。
[0044] 对比例3
[0045] 其余与实施例1相同，除不含有聚苯醚，且聚苯硫醚含量为23份。
[0046] 对比例4
[0047] 其余与实施例1相同，除不含有聚酰亚胺，且聚苯硫醚含量为23份。
[0048]
[0049] 通过实施例1与对比例1~3的比对可以发现，只有同时含有聚醚醚酮、聚苯硫醚 和聚酰亚胺才可以实现技术效果的优异，上述三种组分之间存在协同效应。
[0050] 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局 限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的 技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的 添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1. 一种碳纤维增强尼龙复合材料，其按重量份数主要由如下原料制备得到：2. 如权利要求1所述的碳纤维增强尼龙复合材料，其按重量份数主要由如下原料制备 得到：3. 如权利要求1或2所述的复合材料，所述助剂为润滑剂、抗氧剂、增塑剂、抗静电剂或 防老剂中的任意一种或者至少两种的混合物。4. 如权利要求3所述的复合材料，所述润滑剂、抗氧剂、增塑剂、抗静电剂以及防老剂 的含量均独立地为〇. 5~3份。
【专利摘要】本发明涉及一种碳纤维增强尼龙复合材料，其按重量份数主要由如下原料制备得到：尼龙66树脂50～80份、聚醚醚酮10～20份、聚苯醚10～20份、聚苯硫醚5～10份、聚酰胺10～20份、碳纤维、20～40份以及助剂1～10份。本发明利用聚醚醚酮、聚苯硫醚和聚酰亚胺三者之间的协同作用，使得到碳纤维增强尼龙复合材料具有弯曲强度大和弯曲模量高的优点。
【IPC分类】C08L81/02, C08L71/12, C08L77/00, C08K7/06, C08L77/06, C08L71/08
【公开号】CN105131594
【申请号】CN201510591894
【发明人】缪建良
【申请人】无锡市长安曙光手套厂
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月17日