一種碳納米復(fù)合纖維材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種碳納米復(fù)合纖維材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米碳纖維(Carbon Nanofibers簡稱CNF)是化學(xué)氣相生長碳纖維的一種形式，是由通過裂解氣相碳?xì)浠衔镏苽涞姆沁B續(xù)石墨纖維。從物理尺寸、性能和生產(chǎn)成本來看它是構(gòu)成以碳黑、富勒烯、單壁和多壁納米碳管為一端，以連續(xù)碳纖維為另一端鏈節(jié)中的一環(huán)。納米碳纖維具有較高的強(qiáng)度和楊氏模量，較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及熱穩(wěn)定性以及極好的表面尺寸效應(yīng)等，因而受到了人們極大的關(guān)注。聚碳酸酯(PC)是一種綜合性能優(yōu)異的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊性能，耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好，能在較高的溫度范圍內(nèi)保持較高的力學(xué)強(qiáng)度，無毒，介電性能優(yōu)良，是近年來增長迅速最快和產(chǎn)能規(guī)模最大的工程塑料。將納米碳纖維與PC復(fù)合可以更好地優(yōu)化材料性能，是一種具有應(yīng)用潛力的新材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種導(dǎo)電性能高、導(dǎo)熱性能高的碳納米復(fù)合纖維材料及其制備方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種碳納米復(fù)合纖維材料，其質(zhì)量份組成如下:雙酚A環(huán)氧樹脂80-100份、酚醛環(huán)氧樹脂10-40份、碳納米纖維5-20份、碳纖維粉末15-25份、銅合金粉末3_8份、納米有機(jī)蒙脫土 10-15份、引發(fā)劑0.5-1.8份、固化劑0.1-0.6份、促進(jìn)劑0.8-2.4份、復(fù)合抗氧劑0.1-0.5份、潤滑劑0.5-1.8份，所述碳納米纖維為聚丙烯腈碳纖維。
[0006]進(jìn)一步的，所述銅合金粉末的粒徑大小為80-100nm。
[0007]進(jìn)一步的，所述引發(fā)劑選用過氧化二苯甲酰、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)已酯中的一種或兩種。
[0008]進(jìn)一步的，所述引發(fā)劑選用過氧化二碳酸二異丙酯和過氧化二碳酸二環(huán)已酯的混合物，其質(zhì)量比為1:1.2-1.5。
[0009]進(jìn)一步的，所述固化劑選用三乙醇胺、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基錫、三氯化鐵、異辛酸鋅中的一種或幾種。
[0010]進(jìn)一步的，所述復(fù)合抗氧劑選用抗氧劑225和抗氧劑1010，其質(zhì)量比為
1:0.8-1.2o
[0011]進(jìn)一步的，所述復(fù)合抗氧劑選用抗氧劑225和抗氧劑1010，其質(zhì)量比為1:1。
[0012]進(jìn)一步的，所述潤滑劑選用季戊四醇硬脂酸酯、硅酮粉、TAF中的一種或幾種。
[0013]進(jìn)一步的，其質(zhì)量份組成如下:雙酚A環(huán)氧樹脂90份、酚醛環(huán)氧樹脂25份、碳納米纖維12份、碳纖維粉末20份、銅合金粉末6份、納米有機(jī)蒙脫土 12份、引發(fā)劑1.2份、固化劑0.3份、促進(jìn)劑1.6份、復(fù)合抗氧劑0.3份、潤滑劑1.2份，所述碳納米纖維為聚丙烯腈碳纖維。
[0014]制備一種碳納米復(fù)合纖維材料的方法，包括以下步驟:
[0015](I)將雙酚A環(huán)氧樹脂和酚醛環(huán)氧樹脂于110_130°C下烘干4_5h，待用；
[0016](2)按重量比稱取雙酚A環(huán)氧樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂、碳纖維粉末、銅合金粉末、納米有機(jī)蒙脫土、引發(fā)劑、固化劑、促進(jìn)劑，分別加入料筒溫度為50-80°C的高速混合及機(jī)中，攪拌12-24h，再加入按重量比稱取的復(fù)合抗氧劑和潤滑劑，繼續(xù)攪拌35-45min，出料；
[0017](3)將步驟(2)的混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中，在240°C?260°C下經(jīng)熔融混煉擠出、冷卻造粒，即得成品。
[0018]采用本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是:
[0019]1、本發(fā)明的碳納米復(fù)合纖維材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、高結(jié)晶取向度等性能，而且導(dǎo)電性能好，耐熱耐腐蝕性能強(qiáng)，流動(dòng)性高，成本低，在汽車、化工、機(jī)械、電氣、建筑等領(lǐng)域具有非常廣泛應(yīng)用前景。
[0020]2、本發(fā)明中添加了碳纖維粉末、銅合金粉末、納米有機(jī)蒙脫土、引發(fā)劑、固化劑和促進(jìn)劑，進(jìn)一步提高了材料的導(dǎo)電性能，納米有機(jī)蒙脫土的添加，提高了各物質(zhì)之間的相容性，提尚了材料的耐熱耐腐蝕性能和流動(dòng)性。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]—種碳納米復(fù)合纖維材料，其質(zhì)量份組成如下:雙酚A環(huán)氧樹脂80份、酚醛環(huán)氧樹脂10份、碳納米纖維5份、碳纖維粉末15份、銅合金粉末3份、納米有機(jī)蒙脫土 10份、引發(fā)劑0.5份、固化劑0.1份、促進(jìn)劑0.8份、復(fù)合抗氧劑0.1份、潤滑劑0.5份，所述碳納米纖維為聚丙烯腈碳纖維。
[0024]優(yōu)選的，所述銅合金粉末的粒徑大小為80nm。
[0025]優(yōu)選的，所述引發(fā)劑選用過氧化二苯甲酰。
[0026]優(yōu)選的，所述固化劑選用三乙醇胺。
[0027]優(yōu)選的，所述復(fù)合抗氧劑選用抗氧劑225和抗氧劑1010，其質(zhì)量比為1:0.8。
[0028]優(yōu)選的，所述潤滑劑選用季戊四醇硬脂酸酯。
[0029]實(shí)施例2
[0030]一種碳納米復(fù)合纖維材料，其質(zhì)量份組成如下:雙酚A環(huán)氧樹脂85份、酚醛環(huán)氧樹脂15份、碳納米纖維8份、碳纖維粉末18份、銅合金粉末4份、納米有機(jī)蒙脫土 12份、引發(fā)劑0.8份、固化劑0.2份、促進(jìn)劑1.2份、復(fù)合抗氧劑0.2份、潤滑劑0.6份，所述碳納米纖維為聚丙烯腈碳纖維。
[0031]優(yōu)選的，所述銅合金粉末的粒徑大小為90nm。
[0032]優(yōu)選的，所述引發(fā)劑選用過氧化二碳酸二異丙酯和過氧化二碳酸二環(huán)已酯的混合物，其質(zhì)量比為1:1.2。
[0033]優(yōu)選的，所述固化劑選用三乙醇胺和三乙烯二胺的混合物，混合比例任意。
[0034]優(yōu)選的，所述復(fù)合抗氧劑選用抗氧劑225和抗氧劑1010，其質(zhì)量比為1:0.8
[0035]優(yōu)選的，所述潤滑劑選用季戊四醇硬脂酸酯和硅酮粉、TAF的混合物，混合比例任ο
[0036]實(shí)施例3
[0037]—種碳納米復(fù)合纖維材料，其質(zhì)量份組成如下:雙酚A環(huán)氧樹脂90份、酚醛環(huán)氧樹脂25份、碳納米纖維12份、碳纖維粉末20份、銅合金粉末6份、納米有機(jī)蒙脫土 12份、弓丨發(fā)劑1.2份、固化劑0.3份、促進(jìn)劑1.6份、復(fù)合抗氧劑0.3份、潤滑劑1.2份，所述碳納米纖維為聚丙烯腈碳纖維。
[0038]優(yōu)選的，所述銅合金粉末的粒徑大小為lOOnm。
[0039]優(yōu)選的，所述引發(fā)劑選用過氧化二碳酸二異丙酯和過氧化二碳酸二環(huán)已酯的混合物，其質(zhì)量比為1:1.3。
[0040]優(yōu)選的，所述固化劑選用三乙醇胺、三乙烯二胺和二月桂酸二丁基錫的混合物，其混合比例任意。
[0041]優(yōu)選的，所述復(fù)合抗氧劑選用抗氧劑225和抗氧劑1010，其質(zhì)量比為1:1。
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