1.聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料,其特征在于,所述中空復(fù)合材料中,碳纖維均勻地分散在聚合物中,聚合物分子在碳纖維表面附生結(jié)晶形成取向的串晶結(jié)構(gòu);其中,碳纖維占聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料質(zhì)量比例為1%~20wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料,其特征在于,所述聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料中,聚合物的一部分分子鏈接枝到碳纖維表面,接枝在碳纖維表面的聚合物分子鏈與未接枝的聚合物分子鏈相互穿插堆砌形成片晶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料,其特征在于,所述聚合物為半結(jié)晶聚合物,進(jìn)一步,所述聚合物選自等規(guī)聚丙烯、尼龍、聚乙烯或聚四氟乙烯中的至少一種;更進(jìn)一步,所述聚合物的重均分子量在10~60萬之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料,其特征在于,所述碳纖維的直徑為80nm~5μm。
5.權(quán)利要求1~4任一項所述聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,所述制備方法包括如下步驟:
(1)先將碳纖維與聚合物熔融共混制得聚合物/碳纖維混合料;
(2)將步驟(1)制備的混合料采用電子輻照法或者等離子體法使聚合物的一部分分子鏈接枝到碳纖維表面,制備得到聚合物/聚合物接枝碳纖維共混物;其中,碳纖維的接枝率為1%~30wt%;
(3)將步驟(2)制備的聚合物/聚合物接枝碳纖維共混物采用氣體輔助注射成型制備得到聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,步驟(3)的成型過程如下:先將步驟(2)制備的聚合物/聚合物接枝碳纖維共混物塑化,再經(jīng)熔體短射,然后高壓氣體穿透熔體并推動熔體充滿整個型腔,最后保壓、冷卻、脫模,制得聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,步驟(2)中,采用電子輻照法時,輻照劑量為1~40KGy。
8.根據(jù)權(quán)利要求5~7任一項所述聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,氣體輔助注射成型的工藝參數(shù)設(shè)置為:塑化溫度為175~220℃,短射量60~80%,氣壓6.0~15.0Mpa,氣體冷卻時間0~25s,模具溫度10~30℃。
9.一種改善碳纖維與聚合物之間界面結(jié)合力的方法,其特征在于,先將碳纖維與聚合物熔融共混制得聚合物/碳纖維混合料;再將混合料經(jīng)電子輻照法或等離子體法使碳纖維表面接枝一部分聚合物制得聚合物/聚合物接枝碳纖維共混物;最后共混物采用氣體輔助注射成型法制備得到聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料;從而起到了改善碳纖維與聚合物之間界面結(jié)合力的作用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種改善碳纖維與聚合物之間界面結(jié)合力的方法,其特征在于,氣體輔助注射成型的過程如下:先將聚合物/聚合物接枝碳纖維共混物塑化,再經(jīng)熔體短射,然后高壓氣體穿透熔體并推動熔體充滿整個型腔,最后保壓、冷卻、脫模,制得聚合物/碳纖維中空復(fù)合材料。