碳纤维PA6热塑性复合材料中碳纤维的处理方法与流程

文档序号:16243338发布日期:2018-12-11 23:19阅读:297来源:国知局
本发明涉及一种碳纤维pa6热塑性复合材料,特别涉及一种碳纤维pa6热塑性复合材料中碳纤维的处理方法。
背景技术
:碳纤维复合材料是复合材料中的一个重要分支,由于其性能优异,近年来这种材料的用途及产量逐步扩大。长期以来,碳纤维增强复合材料被看作是一种昂贵的材料,价格约为玻璃纤维增强复合材料的十倍,只用于军工、宇航等尖端技术行业。近年来,碳纤维每年以50%以上的速度增长,其中有两个重要因素推动了碳纤维复合材料的发展,一是对上述材料认识的不断深入,使其性能日趋完善,可达到许多其它材料难以比拟的性能,促使其使用量不断上升。二是费效比的不断降低,这主要归功于碳纤维工业能提供高质量的纤维以及纤维/基体融熔技术的不断进步。碳纤维的规模化生产,使其质量提高而价格下降,而加工技术的进步又使加入复合材料中的碳纤维比例不断上升,目前已可达体积比例的60%以上。碳纤维复合材料发展如火如荼,来势凶猛。在航天航空及国防工业大都应用热固性复合材料,然而热固性复合材料成本高,成型周期长,最大问题难以回收利用,污染环境后果严重。经过多年致力于基料研发,先后选择pc、peek、pps、pi、pa、pet、pp作为基料的试验。从试验中发现pa是一种极为重要的热塑性基料。pa本身虽是性能优异的工程塑料,但吸湿性大,制品尺寸稳定性差,强度与硬度也远远不如金属,为了克服这些缺点,采用碳纤维或其它品种的纤维进行增强以改善其性能。用碳纤维增强pa材料近年来发展很快,因为pa和碳纤维都是工程塑料领域性能优异的材料,二者复合综合体现了各自的优点,强度与刚性比未增强的尼龙高很多,蠕变小,尺寸精度好,热稳定性显著提高,耐磨,阻尼性优良,与玻纤增强相比有更好的性能。然而,传统的碳纤维表面呈惰性,与pa基体的截面结合性差。依靠碳纤维与pa基体的物理粘合,其碳纤维复合材料的力学性能较差。容易松散而脱落。技术实现要素:针对现有技术存在的不足,本发明提供了一种可与pa基体结合性好、力学性能稳定、与pa材料不易脱落的碳纤维pa6热塑性复合材料中碳纤维的处理方法。为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种碳纤维pa6热塑性复合材料中碳纤维的处理方法,其特征在于:选用溶液对碳纤维材料进行浸渍,该浸渍溶液为聚氨基甲酸酯及尼龙浆料;在实施浸渍的同时,在浸渍溶液内添加偶联剂促使碳纤维材料与聚氨酯及尼龙溶液实施化学偶联。其中,聚氨酯及尼龙溶液按质量比为2:1。其中,浸渍溶液的浸渍温度为15℃—25℃。其中,浸渍溶液的浸渍时间为6h—8h。偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷或正钛酸四异丙酯中的一种或几种。采用上述技术方案,选用聚氨基甲酸酯及尼龙浆料对碳纤维材料实施浸渍,在浸渍过程中添加偶联剂。在浸渍过程中,对碳纤维的表面实施上浆,促使聚氨基甲酸酯及尼龙浆料包覆于碳纤维材料的表面。完成上浆后,碳纤维的表面光滑乌亮,具有润滑感。而且采用其加工碳纤维复合材料时,加工后的碳纤维复合材料的力学性能较高,达到了对pa材料的增强效果。具体实施方式本发明为一种碳纤维pa6热塑性复合材料中碳纤维的处理方法,选用溶液对碳纤维材料进行浸渍,该浸渍溶液为聚氨基甲酸酯及尼龙浆料;聚氨酯及尼龙溶液按质量比为2:1;在实施浸渍的同时,在浸渍溶液内添加偶联剂促使碳纤维材料与聚氨酯及尼龙溶液实施化学偶联。其中,浸渍溶液的浸渍温度为15℃—25℃。浸渍溶液的浸渍时间为6h—8h。偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷或正钛酸四异丙酯中的一种或几种。上述方案中,选用聚氨基甲酸酯及尼龙浆料对碳纤维材料实施浸渍,在浸渍过程中添加偶联剂。在浸渍过程中,对碳纤维的表面实施上浆,促使聚氨基甲酸酯及尼龙浆料包覆于碳纤维材料的表面。完成上浆后,碳纤维的表面光滑乌亮,具有润滑感。而且采用其加工碳纤维复合材料时,加工后的碳纤维复合材料的力学性能较高,达到了对pa材料的增强效果。采用上述方法中经过处理的碳纤维加工出的碳纤维pa6热塑性复合材料的力学强度及其它性能如下表所示:拉伸强度/mpa3036层间断裂韧性/(kj/m2)1.1-1.7拉伸弹性模量/gpa162弯曲弹性模量/gpa142弯曲强度/mpa1568缺口冲击强度9.8吸水率1.89密度density1.13由上述表可见,碳纤维材料经过处理后,加工出的碳纤维加工出的碳纤维pa6热塑性复合材料的力学强度及拉伸性能有所提高。技术特征:技术总结本发明涉及一种碳纤维PA6热塑性复合材料,特别涉及一种碳纤维PA6热塑性复合材料中碳纤维的处理方法。本发明提供了如下技术方案:一种碳纤维PA6热塑性复合材料中碳纤维的处理方法,选用溶液对碳纤维材料进行浸渍,该浸渍溶液为聚氨基甲酸酯及尼龙浆料;在实施浸渍的同时,在浸渍溶液内添加偶联剂促使碳纤维材料与聚氨酯及尼龙溶液实施化学偶联。采用上述技术方案,提供了一种可与PA基体结合性好、力学性能稳定、与PA材料不易脱落的碳纤维PA6热塑性复合材料中碳纤维的处理方法。技术研发人员:蔡福泉受保护的技术使用者:安徽旭升新材料有限公司技术研发日:2018.08.03技术公布日:2018.12.11
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