聚合物/碳纤维中空复合材料及其制备方法与流程

文档序号:12343086阅读:来源:国知局

技术特征:

1.聚合物/碳纤维中空复合材料,其特征在于,所述中空复合材料中,碳纤维均匀地分散在聚合物中,聚合物分子在碳纤维表面附生结晶形成取向的串晶结构;其中,碳纤维占聚合物/碳纤维中空复合材料质量比例为1%~20wt%。

2.根据权利要求1所述聚合物/碳纤维中空复合材料,其特征在于,所述聚合物/碳纤维中空复合材料中,聚合物的一部分分子链接枝到碳纤维表面,接枝在碳纤维表面的聚合物分子链与未接枝的聚合物分子链相互穿插堆砌形成片晶。

3.根据权利要求1或2所述聚合物/碳纤维中空复合材料,其特征在于,所述聚合物为半结晶聚合物,进一步,所述聚合物选自等规聚丙烯、尼龙、聚乙烯或聚四氟乙烯中的至少一种;更进一步,所述聚合物的重均分子量在10~60万之间。

4.根据权利要求1或2所述聚合物/碳纤维中空复合材料,其特征在于,所述碳纤维的直径为80nm~5μm。

5.权利要求1~4任一项所述聚合物/碳纤维中空复合材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:

(1)先将碳纤维与聚合物熔融共混制得聚合物/碳纤维混合料;

(2)将步骤(1)制备的混合料采用电子辐照法或者等离子体法使聚合物的一部分分子链接枝到碳纤维表面,制备得到聚合物/聚合物接枝碳纤维共混物;其中,碳纤维的接枝率为1%~30wt%;

(3)将步骤(2)制备的聚合物/聚合物接枝碳纤维共混物采用气体辅助注射成型制备得到聚合物/碳纤维中空复合材料。

6.根据权利要求5所述聚合物/碳纤维中空复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)的成型过程如下:先将步骤(2)制备的聚合物/聚合物接枝碳纤维共混物塑化,再经熔体短射,然后高压气体穿透熔体并推动熔体充满整个型腔,最后保压、冷却、脱模,制得聚合物/碳纤维中空复合材料。

7.根据权利要求5或6所述聚合物/碳纤维中空复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,采用电子辐照法时,辐照剂量为1~40KGy。

8.根据权利要求5~7任一项所述聚合物/碳纤维中空复合材料的制备方法,其特征在于,气体辅助注射成型的工艺参数设置为:塑化温度为175~220℃,短射量60~80%,气压6.0~15.0Mpa,气体冷却时间0~25s,模具温度10~30℃。

9.一种改善碳纤维与聚合物之间界面结合力的方法,其特征在于,先将碳纤维与聚合物熔融共混制得聚合物/碳纤维混合料;再将混合料经电子辐照法或等离子体法使碳纤维表面接枝一部分聚合物制得聚合物/聚合物接枝碳纤维共混物;最后共混物采用气体辅助注射成型法制备得到聚合物/碳纤维中空复合材料;从而起到了改善碳纤维与聚合物之间界面结合力的作用。

10.根据权利要求9所述一种改善碳纤维与聚合物之间界面结合力的方法,其特征在于,气体辅助注射成型的过程如下:先将聚合物/聚合物接枝碳纤维共混物塑化,再经熔体短射,然后高压气体穿透熔体并推动熔体充满整个型腔,最后保压、冷却、脱模,制得聚合物/碳纤维中空复合材料。

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