本發(fā)明涉及高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是涉及高強度高韌性長碳纖維增強尼龍材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：長碳纖維增尼龍是一種區(qū)別于短碳纖維增強尼龍的復(fù)合材料，由于碳纖長度的區(qū)別，在纖維含量相同的情況下，長碳纖維增強尼龍與短碳纖維增強尼龍相比，長碳纖維增強尼龍具有更高的強度、模量、韌性及更好的尺寸穩(wěn)定性。影響長碳纖維增強尼龍材料物理性能的主要因素有兩種：1，尼龍與碳纖維的界面結(jié)合狀態(tài)對其性能有很大影響；2，聚合物熔體的流動性影響尼龍樹脂與碳纖維的浸漬狀態(tài)，從而影響最終長碳纖維增強尼龍材料的物理性能。在長碳纖維增強尼龍材料制備過程中，尼龍的粘度越低，其流動性越好，樹脂對碳纖維的浸漬就越充分。因此長碳纖維增強尼龍的制備一般采用低粘度尼龍作為原料樹脂，或者在加工時提高熔體溫度達(dá)到提高流動性的效果。然而在材料的生產(chǎn)過程中低粘度的尼龍價格昂貴，提高熔體溫度有可能引起樹脂降解。再如
專利名稱：為“一種長纖維增強長碳鏈尼龍及其制備方法”，公開號為CN103214843A的專利中，為提高尼龍樹脂的流動性，加入硬脂酸、硬脂酸丁酯等低分子量小分子化合物或者加入高分子量硅酮粉。但是小分子化合物有可能造成在使用過程中可能存在析出起霜現(xiàn)象，并且存在損傷材料抗沖擊性能的風(fēng)險。而高分子量硅酮粉的使用會引起材料微觀分相，從而導(dǎo)致材料力學(xué)性能下降，因此有必要對潤滑劑體系進行必要的改進。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服長碳纖維增強尼龍生產(chǎn)過程中尼龍流動性低，熔體粘度大導(dǎo)致尼龍樹脂難以充分浸漬碳纖維的問題，提供一種提高尼龍流動性和沖擊強度的改性方法，本發(fā)明能制備出流動性、相容性、剛性和韌性都優(yōu)異的改性尼龍材料。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對上述技術(shù)缺點，提出一種長碳纖維增強尼龍復(fù)合材料及其制備方法，可以加強尼龍流動性及其與碳纖的浸漬效果，增加材料的沖擊強度，消除材料表面析出起霜現(xiàn)象。。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種高強度高韌性長碳纖維增強尼龍復(fù)合材料，包括以下按重量份數(shù)計的原料：其中，所述長碳纖維為尼龍專用無堿碳纖維，其表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理，所述長碳纖直徑為5-20μm。所述潤滑劑為樹枝狀支化尼龍，其分子結(jié)構(gòu)不同于普通線狀尼龍。所述抗氧劑選自受阻酚類、受阻胺類、亞磷酸酯或硫醚類抗氧劑中的一種或幾種，包括抗氧劑1010，抗氧劑168，抗氧劑3114，抗氧劑619或抗氧劑DSTP中的一種或幾種。本發(fā)明中，潤滑劑為樹枝狀支化尼龍，無需再使用硬脂酸、硬脂酸丁酯等流動改性劑，而以往硬脂酸、硬脂酸丁酯等潤滑劑會損害材料的沖擊性能，并可能存在析出起霜等問題，而樹枝狀尼龍恰好解決了以上問題。由此可見，本發(fā)明巧妙地使用樹枝狀尼龍，從而在不添加小分子化合物的情況下達(dá)到提高混合體系的流動性的目的。需要重點指出的是，在現(xiàn)有技術(shù)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員一般采用小分子化合物，或添加高分子硅酮粉來提高流動性，最終難以同時達(dá)到加工條件的改善和力學(xué)性能的提高。而本發(fā)明可以說克服了本領(lǐng)域的技術(shù)偏見，突破性的解決了以上技術(shù)問題。上述高強度高韌性長碳纖維增強尼龍材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將尼龍610、尼龍6、抗氧劑、潤滑劑加入到高速混合機中充分混勻；(2)將步驟(1)得到的混合物加入到雙螺桿擠出機內(nèi)熔融混煉；(3)將混合熔體擠出到特殊的浸漬模腔中，繼而將長碳纖通過浸漬模頭，冷卻、切粒，得到長碳纖維增強尼龍材料。擠出溫度分別是：100℃，180℃，210℃，230℃，250℃，270℃，280℃，300℃。主機轉(zhuǎn)速為350rpm。本發(fā)明的優(yōu)點是：1，尼龍610與尼龍6的粘度可以在很寬的范圍內(nèi)選擇，無需限制選用低粘度尼龍；2，不需要加入小分子類流動改性劑，有效防止材料析出起霜問題。3，不需要加入硅酮粉類流動改性劑，有效防止材料微觀分相引起材料力學(xué)性能下降的問題。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但是不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這都屬于本發(fā)明的保護范圍。實施例1～2本實施例涉及一種高強度高韌性長碳纖維增強尼龍材料及其制備方法，該方法如下：步驟一，按重量配比稱取原料，各組分及其數(shù)據(jù)見表1所示；步驟二，按重量配比稱取的原料放入高混機中混合1～5分鐘，放料，然后用擠出機擠出造粒，具體步驟如下：第一步：將尼龍、抗氧化劑、潤滑劑按比例加入到擠出機中，通過擠出機塑化后，輸送到高溫熔體浸漬模腔中，高溫浸漬模腔內(nèi)部溫度為300～330℃，螺桿擠出機的溫度為280～300℃。其中尼龍6由瑞美福公司提供，牌號為MF800；尼龍610由杜邦公司提供，牌號為NC010；抗氧化劑采用巴斯夫公司提供的1010，168；潤滑劑由晨源分子新材料公司提供，牌號為CYD-701C。第二步，將長碳纖維以5～20m/min的速度牽引進入高溫熔體浸漬模腔中，熔體浸漬模腔的長度為2～5m，充分浸漬后，冷卻，切粒，得到高強度高韌性長碳纖維增強尼龍材料。對比例1～2本實施例涉及一種高強度高韌性長碳纖維增強尼龍材料及其制備方法，該方法如下：步驟一，按重量配比稱取原料，各組分及其數(shù)據(jù)見表1所示；步驟二，按重量配比稱取原料放入高混機中混合1～5分鐘，放料，然后用擠出機擠出造粒，具體步驟如下：具體步驟如下：第一步：將尼龍、抗氧化劑按比例加入到擠出機中，通過擠出機塑化；第二步，將碳纖維以側(cè)喂料方式喂入雙螺桿擠出機中，擠出，冷卻，切粒，得到短碳纖維增強尼龍材料。表1原料名稱實施例1實施例2對比例1對比例2尼龍61040204020尼龍628282828長碳纖維30503050抗氧劑1.51.51.51.5潤滑劑0.50.50.50.5將實施例1～2制得的樣品，進行性能測試，拉伸性能測試：按ISO527-2標(biāo)準(zhǔn)進行，拉伸速度為50mm/min；彎曲性能測試：按ISO178標(biāo)準(zhǔn)進行，彎曲速度為2mm/min；缺口沖擊強度測試：按ISO180標(biāo)準(zhǔn)進行，具體結(jié)果見表2所示：表2項目實施例1實施例2對比例1對比例2拉伸強度/MPa161193151184彎曲強度/MPa182253173238彎曲模量/MPa815813098810113593缺口沖擊強度/KJ·m-222211511斷裂伸長率/％3.13.12.92.4由上表2可以看出本發(fā)明樣品具有較高的機械性能和抗沖擊強度。本發(fā)明還可以有其它實施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明要求保護的范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3