一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來隨著碳纖維產(chǎn)量增加價(jià)格降低，碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的應(yīng)用越 來越廣，如美國專利US6, 231，788揭示了一種由PC-ABS樹脂復(fù)合物和碳纖維組成的具有電 磁屏蔽性的碳纖維復(fù)合材料，可用于防塵設(shè)備和筆記本電腦外殼；中國專利CN101139462 揭示了一種由聚酰胺樹脂、碳纖維、紅磷阻燃劑、增韌劑等組成的阻燃碳纖維復(fù)合材料；中 國專利CN1165523揭示了一種由研磨碳纖維、聚烯烴樹脂（PP)(或聚酰胺樹脂或聚醚醚酮 樹脂）和聚四氟乙烯（PTFE)粉末組成的耐磨性優(yōu)異的碳纖維復(fù)合材料，可用作在半導(dǎo)體的 某些加工操作過程中的支持夾具。
[0003] 耐磨碳纖維復(fù)合材料主要的應(yīng)用是取代金屬材料做齒輪、軸承、滑輪、機(jī)械栗轉(zhuǎn)子 等機(jī)器零部件，這要求耐磨碳纖維復(fù)合材料有很好的力學(xué)強(qiáng)度和剛性（模量），因此做耐磨 碳纖維復(fù)合材料最好選用力學(xué)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（尼龍，PA)等，其中碳纖維增強(qiáng)尼龍66/PTFE以綜合性能優(yōu)良，成 本較低而應(yīng)用較廣；其次，加入碳纖維雖可大幅提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和模量 等力學(xué)性能，但也增加了材料的摩擦系數(shù)和磨損，因此在制備耐磨碳纖維復(fù)合材料時(shí)還需 加入摩擦系數(shù)較小的耐磨助劑，常用的耐磨助劑有聚四氟乙烯（PTFE)樹脂、二硫化鉬、石 墨、硅油等。齒輪、軸承、滑輪、機(jī)械栗轉(zhuǎn)子等機(jī)器零部件是受力部件，還需要材料有較好的 耐疲勞性，這一般需要材料有較高的沖擊強(qiáng)度。傳統(tǒng)的碳纖維增強(qiáng)尼龍66/PTFE耐磨組合 物雖然綜合性能較好，但現(xiàn)有碳纖維增強(qiáng)尼龍66/PTFE耐磨組合物彎曲強(qiáng)度和彎曲模量較 低，限制了其在耐彎曲部件制造中的應(yīng)用。
[0004]CN104559161A涉及耐磨碳纖維增強(qiáng)尼龍66樹脂組合物及其制備方法，主要解決 的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的碳纖維增強(qiáng)尼龍66/PTFE耐磨組合物彎曲強(qiáng)度和彎曲模 量低的問題，該發(fā)明通過采用耐磨碳纖維增強(qiáng)尼龍66樹脂組合物，以重量份數(shù)計(jì)包括以下 組分：A. 40~70份尼龍66樹脂；B. 1~30份聚苯硫醚樹脂；C. 5~25份聚四氟乙烯樹脂； D. 10~40份碳纖維；E. 0. 01~5份助劑的技術(shù)方案，較好地解決了該技術(shù)問題，可用于耐 磨碳纖維增強(qiáng)尼龍66樹脂組合物的工業(yè)生產(chǎn)中。但是，該已有技術(shù)的彎曲強(qiáng)度和完全模量 仍比較低，無法滿足苛刻條件的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)已有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料及其 制備方法，其具有彎曲強(qiáng)度大和彎曲模量高的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
[0007] -種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0008] 尼龍66樹脂 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 碳纖維 20~40份 助劑 ：1~1〇份0
[0009] 所述尼龍66樹脂的含量例如為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為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為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為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為+6份、7份、8份或9份。
[0014] 所述碳纖維的含量例如為22份、24份、26份、28份、30份、32份、34份、36份或38 份。
[0015] 本發(fā)明利用聚醚醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚和聚酰胺之間的協(xié)同作用，使得到碳纖維 增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料具有彎曲強(qiáng)度大和彎曲模量高的優(yōu)點(diǎn)。
[0016] 優(yōu)選地，一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得 到：
[0017] 尼龍66樹脂 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 碳纖維 25~35份 助劑 1~10汾。
[0018] 優(yōu)選地，所述助劑為潤滑劑、抗氧劑、增塑劑、抗靜電劑或防老劑中的任意一種或 者至少兩種的混合物。
[0019] 優(yōu)選地，所述潤滑劑、抗氧劑、增塑劑、抗靜電劑以及防老劑的含量均獨(dú)立地為 0? 5~3份。
[0020] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0021] 本發(fā)明利用聚醚醚酮聚苯醚、聚苯硫醚和聚酰胺之間的協(xié)同作用，使得到碳纖維 增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料具有彎曲強(qiáng)度大和彎曲模量高的優(yōu)點(diǎn)，其中，拉伸強(qiáng)度可到280MPa及以 上，彎曲強(qiáng)度可到420MPa以及以上，彎曲模量可到27100MPa以及以上，Izod缺口沖擊強(qiáng)度， 3. 2mmJ/m可到156以上，Izod無缺口沖擊強(qiáng)度，3. 2mmJ/m可到1205以及以上。
[0022] 此外，本發(fā)明通過對(duì)各組分含量的進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步優(yōu)化了產(chǎn)品的完全強(qiáng)度以 及彎曲模量。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0024] 性能測試條件如下：
[0025] 拉伸強(qiáng)度：按ASTMD638標(biāo)準(zhǔn)測試，拉伸速率50mm/min;
[0026] 彎曲強(qiáng)度和彎曲模量：按ASTMD790標(biāo)準(zhǔn)測試，速率1. 3mm/min;
[0027]Izod缺口沖擊強(qiáng)度：按ASTMD256標(biāo)準(zhǔn)測試，3. 2mm厚試樣，使用1J擺錘；
[0028]Izod無缺口沖擊強(qiáng)度：按ASTMD256標(biāo)準(zhǔn)測試，使用5. 5J擺錘。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0031] 尼龍66樹脂 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 碳纖維 30份 助劑 5份。
[0033] 實(shí)施例2
[0034] 一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0035] 尼龍66樹脂 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 碳纖維 20份 助劑 1份。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] -種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：
[0038] 尼龍66樹脂 80份 聚醚醚酮 20份 聚苯醚 20份 聚苯硫醚 10份 聚酰胺 20份 碳纖維 40份 助劑 10份
[0039]
[0040] 對(duì)比例1
[0041] 其余與實(shí)施例1相同，除不含有聚醚醚酮，且聚苯醚含量為30份。
[0042] 對(duì)比例2
[0043] 其余與實(shí)施例1相同，除不含有聚苯硫醚外，且聚苯醚含量為23份。
[0044] 對(duì)比例3
[0045] 其余與實(shí)施例1相同，除不含有聚苯醚，且聚苯硫醚含量為23份。
[0046] 對(duì)比例4
[0047] 其余與實(shí)施例1相同，除不含有聚酰亞胺，且聚苯硫醚含量為23份。
[0048]
[0049] 通過實(shí)施例1與對(duì)比例1~3的比對(duì)可以發(fā)現(xiàn)，只有同時(shí)含有聚醚醚酮、聚苯硫醚 和聚酰亞胺才可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)效果的優(yōu)異，上述三種組分之間存在協(xié)同效應(yīng)。
[0050] 申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局 限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的 添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：2. 如權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備 得到：3. 如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料，所述助劑為潤滑劑、抗氧劑、增塑劑、抗靜電劑或 防老劑中的任意一種或者至少兩種的混合物。4. 如權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料，所述潤滑劑、抗氧劑、增塑劑、抗靜電劑以及防老劑 的含量均獨(dú)立地為〇. 5~3份。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料，其按重量份數(shù)主要由如下原料制備得到：尼龍66樹脂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、碳纖維、20～40份以及助劑1～10份。本發(fā)明利用聚醚醚酮、聚苯硫醚和聚酰亞胺三者之間的協(xié)同作用，使得到碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料具有彎曲強(qiáng)度大和彎曲模量高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C08L81/02, C08L71/12, C08L77/00, C08K7/06, C08L77/06, C08L71/08
【公開號(hào)】CN105131594
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510591894
【發(fā)明人】繆建良
【申請(qǐng)人】無錫市長安曙光手套廠
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日