本發(fā)明涉及注塑生產(chǎn)領域，具體涉及一種注塑級高耐熱短切碳纖維尼龍復合材料及其制備技術。
背景技術：
：碳纖維是由百分之九十以上碳元素組成的纖維，具有高比強度、高比模量和熱膨脹系數(shù)小等特點，其與樹脂、金屬或陶瓷等基材復合后可用于航空航天、電子電器等尖端學科的高端產(chǎn)品，也可用于鉆井平臺、建筑材料和風力發(fā)電等新興領域。其中碳纖維改性聚酰胺復合材料在力學強度等方面性能優(yōu)異，但伴隨碳纖維材料的應用和推廣，其在價格、耐磨和應力計算等多方面受到一定的局限性，急需解決。而冠醚是目前已知纖維中強度最高的一種，有報道用它來改性熱塑性材料而賦予材料較大的力學強度和耐熱性；此外冠醚直徑為微米級別，在應用過程中無明顯疲勞效應，可以顯著提高復合材料的耐磨性和成型速度。本發(fā)明創(chuàng)新性地采用冠醚改性碳纖維復合材料，在保持碳纖維復合材料高性能的同時大幅提高復合材料的尺寸穩(wěn)定性、耐磨性和耐熱性，同時冠醚的引入可以有效減少碳纖維使用量，降低材料生產(chǎn)成本，大幅縮減成本的同時降低了對環(huán)境的污染。此外本發(fā)明所涉及的材料制備工藝簡單，所制備復合材料具有高耐磨、高耐熱和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，制備工藝簡單，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。冠醚，是分子中含有多個—OCH2CH2—結構單元的大環(huán)多醚。常見的冠醚有15-冠-5、18-冠-6，冠醚的空穴結構有選擇作用，在有機反應中可作催化劑。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了注塑級高耐熱短切碳纖維尼龍復合材料及其制備方法，以冠醚改性碳纖維復合材料，在保持碳纖維復合材料高性能的同時大幅提高復合材料的尺寸穩(wěn)定性、耐磨性和耐熱性。注塑級高耐熱短切碳纖維尼龍復合材料，由以下組份按重量份制備而成：樹脂基體120份，碳纖維20份，冠醚0.05～0.25份，偶聯(lián)劑0～1份，抗氧劑0.05～0.5份，潤滑劑0.05～0.25份。進一步方案，所述的樹脂基體優(yōu)選為尼龍6或尼龍66。所述的碳纖維為長度4-10mm的短切碳纖維。所述的偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。所述的抗氧劑為N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯和雙（2，4—二酷基）季戊四醇二亞磷酸酯中兩種。所述的潤滑劑為次乙基雙硬脂酰胺或季戊四醇硬脂酸酯。本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供上述注塑級高耐熱短切碳纖維尼龍復合材料制備方法，包括以下步驟：（1）將樹脂基體120份、碳纖維20份、冠醚0.05～0.25份、偶聯(lián)劑0～1份、抗氧劑0.05～0.5份以及潤滑劑0.05～0.25份一起置于高速混合機攪拌分散5～15min；（2）將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，即制得注塑級高耐熱短切碳纖維尼龍復合材料。本發(fā)明注塑級高耐熱短切碳纖維尼龍復合材料，在保持碳纖維復合材料高性能的同時大幅提高復合材料的尺寸穩(wěn)定性、耐磨性和耐熱性，其有益效果如下：冠醚為風洞狀網(wǎng)格結構，具有極強的耐磨性，因此選用冠醚改性碳纖維復合材料，可以在不剪切碳纖維的前提下提高復合材料的耐磨性；同時進一步提高復合材料的整體耐熱性；有效降低復合材料體系中樹脂含量，在材料成型過程中增加固相含量，降低收縮率，從而提高整體尺寸穩(wěn)定性；有效降低復合材料的綜合成本；制備工藝簡單，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。具體實施方式下面結合具體實例對本
發(fā)明內(nèi)容進行進一步的說明，但所述實施例并非是對本發(fā)明實質(zhì)精神的簡單限定，任何基于本發(fā)明實質(zhì)精神所作出的簡單變化或等同替換均應屬于本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。本發(fā)明的具體實施例如下：實例1（1）按以下比例配備原料：尼龍6樹脂基體120份，碳纖維20份，冠醚0.25份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份，抗氧劑N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺0.02份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.03份，潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.05份；（2）將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散10min；（3）將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，即制得注塑級高耐熱短切碳纖維尼龍復合材料。實例2（1）按以下比例配備原料：尼龍6樹脂基體120份，碳纖維20份，冠醚0.05份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份，抗氧劑N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺0.05份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.08份，潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.15份；（2）將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散15min；（3）將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，即制得注塑級高耐熱短切碳纖維尼龍復合材料。實例3（1）按以下比例配備原料：尼龍6樹脂基體120份，碳纖維20份，冠醚0.2份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份，抗氧劑N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺0.1份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.12份，潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.25份；（2）將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散20min；（3）將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，即制得注塑級高耐熱短切碳纖維尼龍復合材料。實例4（1）按以下比例配備原料：尼龍6樹脂基體120份，碳纖維20份，冠醚0.1份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，抗氧劑N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺0.15份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.18份，潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.35份；（2）將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散25min；（3）將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，即制得注塑級高耐熱短切碳纖維尼龍復合材料。實例5（1）按以下比例配備原料：尼龍6樹脂基體120份，碳纖維20份，冠醚0.05份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份，抗氧劑N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺0.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.3份，潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.5份；（2）將上述原料一起置于高速混合機攪拌分散30min；（3）將分散后的原料通過擠出機，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，即制得注塑級高耐熱短切碳纖維尼龍復合材料。性能評價測試標準拉伸強度Mpa斷裂伸長率%沖擊強度Mpa(缺口)彎曲強度Mpa彈性模量Mpa密度g/cm3洛氏硬度熱變形溫度℃ISO1506819079001.4110210~220ISO1516818878501.3110210~220ISO1507919079001.4120210~220ISO1557919579501.5120210~225ISO1608819079501.5121215~230當前第1頁1 2 3