由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物及其制造方法。所述树脂组合物通过在热塑性聚合物中浸渍碳纤维，并在所述碳纤维上涂覆热塑性聚合物之后，在所述热塑性聚合物不被碳化的温度条件下，对涂覆有热塑性聚合物的碳纤维和热塑性聚合物进行混合并制造。所述制造方法包括碳纤维预处理步骤，对碳纤维进行切割，并在热塑性聚合物中进行搅拌并涂覆之后进行稀释，从而使得所述碳纤维裂解；混合步骤，在150～165℃下混合所述碳纤维预处理步骤中得到的预处理的碳纤维和热塑性聚合物。本发明专利技术的树脂组合物不仅具有良好的耐热性和抗拉强度，并且实现轻量化的同时具有优秀的电磁波屏蔽性能。

Resin compositions made of carbon fibers and thermoplastic polymers and their manufacturing methods

The invention relates to a resin composition made of carbon fibers and thermoplastic polymers and a manufacturing method thereof. The resin composition mixes and manufactures carbon fibers and thermoplastic polymers coated with thermoplastic polymers at a temperature at which the thermoplastic polymers are not carbonized by impregnating carbon fibers in the thermoplastic polymers and coating the thermoplastic polymers on the carbon fibers. The manufacturing method comprises a carbon fiber pretreatment step, cutting carbon fibers, stirring and coating in a thermoplastic polymer, and diluting so as to cause the carbon fibers to crack; and a mixing step, mixing the pre-treated carbon fibers and thermoplastic polymers obtained in the carbon fibers pretreatment step at 150-165 degrees Celsius. The resin composition of the invention not only has good heat resistance and tensile strength, but also realizes lightweight and excellent electromagnetic wave shielding performance.

【技术实现步骤摘要】
由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物及其制造方法
本专利技术涉及一种由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物及其制造方法，更为具体地，涉及一种混合碳纤维和热塑性聚合物而制成的树脂组合物及其制造方法，所述树脂组合物通过在热塑性聚合物中浸渍碳纤维，并在所述碳纤维上涂覆热塑性聚合物之后，在所述热塑性聚合物不被碳化的温度条件下，对涂覆有热塑性聚合物的碳纤维和热塑性聚合物进行混合并制造。
技术介绍
在电子部件领域内，为了实现小型化、薄型化、高速化，应用于电子部件的树脂组合物要求具有更卓越的耐热性、电气特性及耐湿性。因此，使用聚酰亚胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰氨树脂替代环氧树脂，作为构成树脂组合物的树脂。但是，这些树脂较为刚直，固化膜的柔韧性不足。因此，当其应用于薄膜基材时，固化后的基材趋于显著弯曲，并存在柔韧性较低的问题。并且，电动汽车(ElectricVehicle,EV)或混合动力车(HybridElectricVehicle,HEV)等所使用的电线电缆由于电涌或高频率或高电压而产生部分放电，因此要求具有优秀的电磁波屏蔽性，所述电涌、高频率、高电压是由于在高频率的条件下使用的部件或逆变器驱动使得马达增加所导致的。不仅如此，EV/HEV汽车所使用的电线电缆大约占据汽车整体重量的5～10wt％，轻量化是决定电动汽车性能的重要因素，用于电动汽车的电线电缆也要求轻量化。因此，用于电气/电子产品的树脂组合物应具有良好的耐热性和抗拉强度，不仅如此，实现轻量化的同时应具有优秀的电磁波屏蔽性能。现有技术文献有：专利文献1：KR10-1151196B1(2012.05.22.)；专利文献2：KR10-1567971B1(2015.11.04.)。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于，提供一种由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物及其制造方法，所述树脂组合物不仅具有良好的耐热性和抗拉强度，并且实现轻量化的同时具有优秀的电磁波屏蔽性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物，通过在150～165℃下混合热塑性聚合物和碳纤维而制得，所述热塑性聚合物和碳纤维的重量比为72:28～95:5；所述碳纤维的直径为18～28K，并进行如下预处理：按照长度为2.5～4.0mm进行切割，涂覆热塑性聚合物后浸渍于稀释剂，之后进行干燥，直到稀释剂含量达到4％以下。进一步的，所述热塑性聚合物为烯烃基热塑性弹性体、交联型烯烃基热塑性弹性体、聚氨酯基热塑性弹性体、热塑性共聚酯、热塑性苯乙烯嵌段共聚物、热塑性共聚酰胺及热塑性聚酰亚胺中的一种或几种。进一步的，所述稀释剂为苯、甲苯、六氢化苯或氯甲烷。本专利技术还提供了一种由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物的制造方法，包括以下步骤：S10：对碳纤维进行预处理，得到预处理后的碳纤维；S20：在150～165℃下，混合所述预处理后的碳纤维和热塑性聚合物，得到树脂组合物；所述步骤S10包括以下步骤：S11：将直径为18～28K的碳纤维按照2.5～4.0mm的长度进行切割，得到切割后的碳纤维；S12：在所述切割后的碳纤维上涂覆热塑性聚合物，得到被热塑性聚合物涂覆的碳纤维；S13：在稀释剂中浸渍所述被热塑性聚合物涂覆的碳纤维，使碳纤维的表面裂解，得到裂解的碳纤维；S14：将所述裂解的碳纤维进行干燥，直到使得所述稀释剂含量达到4％以下，从而得到所述预处理后的碳纤维。进一步的，所述步骤S12中，所述切割后的碳纤维和热塑性聚合物的重量比为1:1。进一步的，所述步骤S13中，所述稀释剂和被热塑性聚合物涂覆的碳纤维的重量比为2:1。进一步的，所述步骤S14中，所述干燥的温度为80～95℃，时间为3h。进一步的，所述步骤S20中，所述热塑性聚合物和预处理后的碳纤维的重量比为72:28～95:5。进一步的，所述热塑性聚合物为烯烃基热塑性弹性体、交联型烯烃基热塑性弹性体、聚氨酯基热塑性弹性体、热塑性共聚酯、热塑性苯乙烯嵌段共聚物、热塑性共聚酰胺及热塑性聚酰亚胺中的一种或几种。进一步的，所述稀释剂为苯、甲苯、六氢化苯或氯甲烷。根据本专利技术所制造的树脂组合物的优点在于，重量轻，并且利用碳纤维屏蔽电磁波的性能优异。此外，本专利技术的树脂组合物还具有柔韧性好，易于处理，且导热率高，发热低的优点。为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本专利技术。附图说明图1为根据本专利技术的树脂组合物的制造方法的流程图。图2为根据本专利技术的树脂组合物的制造方法中的碳纤维预处理步骤的流程图。图3为根据本专利技术的树脂组合物的制造方法中的混合步骤的混合过程的构成图。图4为根据本专利技术所制造的树脂组合物注塑并制造为颗粒形态的照片。图5为将根据本专利技术所制造的树脂组合物包覆于电线的形态的照片。具体实施方式本专利技术涉及一种由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物及其制造方法，所述树脂组合物通过在热塑性聚合物中浸渍碳纤维，并在所述碳纤维上涂覆热塑性聚合物之后，在所述热塑性聚合物不被碳化的温度条件下，对涂覆有热塑性聚合物的碳纤维和热塑性聚合物进行混合而制造。以下参照附图对本专利技术的优选实施例进行更为详细的说明。请参阅图1，其为根据本专利技术的树脂组合物的制造方法的流程图，包括碳纤维预处理步骤S10和混合步骤S20。1、碳纤维预处理步骤S10碳纤维预处理步骤S10是将碳纤维切割，并使其浸渍于热塑性聚合物的步骤，是用于使得碳纤维和热塑性聚合物的混炼性增强的预处理过程。这样的预处理过程将碳纤维按照适当的大小切割，并通过热塑性聚合物对所述碳纤维进行涂覆后，包括通过稀释剂使得碳纤维的表面裂解的步骤。请参阅图2，其为根据本专利技术的树脂组合物的制造方法中的碳纤维预处理步骤的流程图。所述碳纤维预处理步骤S10包括切割步骤S11、搅拌步骤S12、裂解步骤S13和干燥步骤S14。1-1、切割步骤S11切割步骤S11是对碳纤维进行切割的步骤。碳纤维的直径约为3μm,碳纤维束将如此细的缕状的碳纤维多缕汇集。此时，碳纤维束的直径使用K为单位，1K是指汇集碳纤维1000缕。例如，3K是指汇集碳纤维3000缕的束，数字越大则纤维束越粗。在本专利技术中，优选使用18K～28K范围的碳纤维，使用比18K细的碳纤维时，可能具有不易切割的缺点，而使用比28K粗的碳纤维时，可能具有在分离束形态的碳纤维时需要较长的时间的缺点。但是在使用易于切割碳纤维的切割装置的情况下，碳纤维束的粗细自然可以使用多种形态。所述碳纤维可以按照2.5～4.0mm的长度切割并使用。所述碳纤维的切割长度虽然越短则与热塑性聚合物的混炼性越增强，但是缺点在于，长度越短则切割作业及处理越难，而在切割长度大于4.0mm的情况下，相反地，与热塑性聚合物的混炼性降低。1-2、搅拌步骤S12搅拌步骤S12是对所述切割步骤S11中所切割的碳纤维和热塑性聚合物进行混合，从而涂覆并分离碳纤维的步骤。如前所述，碳纤维形成为使得数千个碳纤维捆绑的束形态，需对汇集的束形态进行分离才能增加与热塑性聚合物的混炼性。在此，所述热塑性聚合物可从混合物中选择，所述混合物是从热塑性弹性体(TPE)、烯烃基热塑性弹性体(TPE-O或TPO)、交联型烯烃基热塑性弹性体(TPE-V或TPV)、聚氨酯基热塑性弹性体(TPE-U或TPU)、热塑性共聚酯(TPE-E或TP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物，其特征在于，通过在150～165℃下混合热塑性聚合物和碳纤维而制得，所述热塑性聚合物和碳纤维的重量比为72:28～95:5；所述碳纤维的直径为18～28K，并进行如下预处理：按照长度为2.5～4.0mm进行切割，涂覆热塑性聚合物后浸渍于稀释剂，之后进行干燥，直到稀释剂含量达到4％以下。

【技术特征摘要】
2017.10.13 KR 10-2017-01336211.由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物，其特征在于，通过在150～165℃下混合热塑性聚合物和碳纤维而制得，所述热塑性聚合物和碳纤维的重量比为72:28～95:5；所述碳纤维的直径为18～28K，并进行如下预处理：按照长度为2.5～4.0mm进行切割，涂覆热塑性聚合物后浸渍于稀释剂，之后进行干燥，直到稀释剂含量达到4％以下。2.根据权利要求1所述的由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物，其特征在于，所述热塑性聚合物为烯烃基热塑性弹性体、交联型烯烃基热塑性弹性体、聚氨酯基热塑性弹性体、热塑性共聚酯、热塑性苯乙烯嵌段共聚物、热塑性共聚酰胺及热塑性聚酰亚胺中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物，其特征在于，所述稀释剂为苯、甲苯、六氢化苯或氯甲烷。4.由碳纤维和热塑性聚合物制成的树脂组合物的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S10：对碳纤维进行预处理，得到预处理后的碳纤维；S20：在150～165℃下，混合所述预处理后的碳纤维和热塑性聚合物，得到树脂组合物；所述步骤S10包括以下步骤：S11：将直径为18～28K的碳纤维按照2.5～4.0mm的长度进行切割，得到切割后的碳纤维；S12：在所述切割后的碳纤维上涂覆热塑性聚合物，得到被热塑性聚合物涂覆的碳纤维；S13：...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑千锡，李国星，
申请(专利权)人：李国星，
类型：发明
国别省市：广东,44