一种碳纤增强聚酰亚胺复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤增强聚酰亚胺复合材料，其特征在于，其重量百分比组成包括：热塑性聚酰亚胺10~60%，碳纤维5~50%，相容剂5~20%，偶联剂0.2~1.5%，抗氧剂0~1%，光稳剂0~1%，加工助剂0~10%；该聚酰亚胺复合材料的制备方法包括以下步骤：首先准备好各种原料；然后将热塑性聚酰亚胺、相容剂、偶联剂、抗氧剂、光稳剂和加工助剂先后加入到高速混合机中分散混合；混合完成后，将混合后的物料放入挤出机中，在挤出时通过挤出机的玻纤口单独引入碳纤维将物料进行混合挤出并造粒，即得到聚酰亚胺复合材料的粒料。本发明专利技术提供的聚酰亚胺复合材料具有较高的刚性、强度和韧性，可广泛应用于航空、汽车、电子电器、工业机械等领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种碳纤增强聚酰亚胺复合材料，其特征在于，其重量百分比组成包括：热塑性聚酰亚胺10~60%，碳纤维5~50%，相容剂5~20%，偶联剂0.2~1.5%，抗氧剂0~1%，光稳剂0~1%，加工助剂0~10%；该聚酰亚胺复合材料的制备方法包括以下步骤：首先准备好各种原料；然后将热塑性聚酰亚胺、相容剂、偶联剂、抗氧剂、光稳剂和加工助剂先后加入到高速混合机中分散混合；混合完成后，将混合后的物料放入挤出机中，在挤出时通过挤出机的玻纤口单独引入碳纤维将物料进行混合挤出并造粒，即得到聚酰亚胺复合材料的粒料。本专利技术提供的聚酰亚胺复合材料具有较高的刚性、强度和韧性，可广泛应用于航空、汽车、电子电器、工业机械等领域。【专利说明】
本专利技术属于热塑性高分子材料
，具体涉及。
技术介绍
聚酰亚胺(PI)是一类以酰亚胺环为特征结构的聚合物，具有突出的耐高温性能、优良的机械性能、电学性能、耐摩擦磨损性能及稳定性。聚酰亚胺制品一般应用于航空、航天、电器、机械、化工、微电子等领域。但由于其环化结构易造成制品性脆、加工成型困难，限制了聚酰亚胺在诸多领域的更广泛使用。热塑性聚酰亚胺(TPI)是在传统的热固性聚酰亚胺(PI)的基础上发展起来的具有良好的热塑加工性能的特种工程塑料之一，它不仅可采用热固性PI的所有加工方式成型，还可采用适合于热塑性塑料的挤出和注塑的方法成型，因此特别适于一次成型结构复杂的制品，无需二次加工，解决了传统热固性PI成型加工困难、产品形式单一等问题。TPI往往是在合成PI的单体分子结构中引入柔性链或线性链段结构，从而改善PI的热塑加工性能。但是，柔性链段的引入必然导致材料强度及高温性能的下降，在一定程度上限制了其在航空、航天等高端领域的应用。因此，有必要采用其他方式对聚酰亚胺进行改性，在改善热塑加工性能的同时，保证其强度、刚性和韧性等性能满足要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种具有较高刚性、强度和韧性的碳纤增强聚酰亚胺复合材料及其步骤简单的制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种碳纤增强聚酰亚胺复合材料，其重量百分比组成包括:热塑性聚酰亚胺10~60%，碳纤维5~50%，相容剂5~20%，偶联剂0.2~1.5%，抗氧剂O~1%，光稳剂O~1%，加工助剂O~10% ；所述的相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元异丙橡胶接枝马来酸酐和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或几种；所述的抗氧剂为酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂和金属钝化剂中的一种或几种；所述的光稳剂为二甲酮类光稳剂和受阻胺类光稳剂中的一种或两种；所述的加工助剂为硅酮粉、乙烯基双硬脂酰胺、二甲基硅油、PE1-Sulfone共聚物中的一种或几种。优选地，所述的硅烷偶联剂为3_氨丙基二乙氧基硅烷、Y - (2，3_环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；所述的钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯和双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的一种或几种；所述的铝酸酯偶联剂为铝酸三异丙酯。优选地，所述的酚类抗氧剂为N，N’ -双-(3-(3，5- 二叔丁基_4_羟基苯基)丙酰基)己二胺、四季戊四醇酯和β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或几种；所述的胺类抗氧剂为6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2- 二氢化喹啉)和N，N’ - 二苯基对苯二胺中的一种或两种；所述的亚磷酸酯类抗氧剂为三(2，4- 二叔丁基苯基)亚磷酸酯；所述的硫代酯类抗氧剂为硫代二丙酸双十八醇酯和硫代二丙酸双十二醇酯中的一种或两种；所述的金属钝化剂为N，N’ - 二亚水杨基丙二胺。优选地，所述的二甲酮类光稳剂为2-氧基]-2-羟基苯基]-4，6-双(2，4- 二甲基苯基)-1,3, 5-三嗪和2-氧基]-2-羟基苯基]_4，6-双(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪的混合物；所述的受阻胺类光稳剂为聚丁二酸(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯。优选地，所述的PE1-Sulfone共聚物为沙伯基础创新塑料(中国)有限公司提供的商品型号为Extern XH1005或Ultem VH1003的产品。一种碳纤增强聚酰亚胺复合材料的制备方法，包括以下步骤:首先按热塑性聚酰亚胺10~60%，碳纤维5~50%，相容剂5~20%，偶联剂0.2~1.5%，抗氧剂O~1%，光稳剂O~1%，加工助剂O~10%的重量百分比组成准备好各种原料；然后将除碳纤维外的其他原料依次加入到转速为600~900rpm的高速混合机中分散混合,混合时间为5~IOmin,混合温度为50~70°C ;混合完成后，将混合后的物料放入挤出机中，将挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次控制在220 V、260 V、290 V、295 °C、295 °C、300 V、300 V、305 V、305°C >300°C，挤出螺杆长径比为38~42，挤出螺杆转速为300~400rpm，喂料速度为15~30rpm，在挤出时通过挤出机的玻纤口单独引入碳纤维将物料进行混合挤出并造粒，即得到聚酰亚胺复合材料的粒料。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:本专利技术通过对基体树脂、填料、加工助剂等的适当选择，得到既具有较高刚`性和强度，又具有较高韧性的热塑性聚酰亚胺复合材料。起增强作用的碳纤维为无机填料，碳纤维(CF)的比强度高，耐磨损、耐疲劳、热膨胀系数小，并具有自润滑的特点，在本专利技术复合材料中添加碳纤维后，大大提高了本专利技术聚酰亚胺复合材料的力学性能、耐高温性能和摩擦性能等性能。本专利技术聚酰亚胺复合材料可广泛应用于航空、汽车、电子电器、工业机械等领域，具体用途包括:发动机供燃系统零件、喷气发动机元件、压缩机和发电机零件、扣件、花键接头和电子联络器；汽车发动机部件、轴承、活塞套、定时齿轮；电子工业上的印刷线路板、绝缘材料、耐热性电缆、接线柱、插座；机械工业上的耐高温自润滑轴承、压缩叶片和活塞机、密封圈、设备隔热罩、止推垫圈、轴衬等。【具体实施方式】以下结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。各实施例聚酰亚胺复合材料的重量百分比组成见表1。按表1的重量百分比组成准备好各实施例的原料。以英文缩写或简称表示的原料为:热塑性聚酰亚胺---TPIj^纤维---CF，乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物一-EMAG，三元异丙橡胶接枝马来酸酐EPDM-g-MAH，3-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550, y- (2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷---KH-560、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH-570，双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯TMC-311，N，N’ -双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺一1098，四季戊四醇酯1010，β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯1076，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯一168，硫代二丙酸双十八醇酯一DSTP，硫代二丙酸双十二醇酯DLTDP, N，N’ -二亚水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤增强聚酰亚胺复合材料，其特征在于，其重量百分比组成包括：热塑性聚酰亚胺10~60%，碳纤维5~50%，相容剂5~20%，偶联剂0.2~1.5%，抗氧剂0~1%，光稳剂0~1%，加工助剂0~10%；?所述的相容剂为乙烯?丙烯酸甲酯?甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元异丙橡胶接枝马来酸酐和乙烯?醋酸乙烯共聚物中的一种或几种；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或几种；所述的抗氧剂为酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂和金属钝化剂中的一种或几种；所述的光稳剂为二甲酮类光稳剂和受阻胺类光稳剂中的一种或两种；所述的加工助剂为硅酮粉、乙烯基双硬脂酰胺、二甲基硅油、PEI?Sulfone共聚物中的一种或几种。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄孟波，黄立波，刘永利，
申请(专利权)人：宁波泛龙塑料新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：