[发明专利]一种连续长碳纤维增强热塑性树脂基纳米复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种连续长碳纤维增强热塑性树脂基纳米复合材料，其特征在于，所述复合材料中包含：长碳纤维、热塑性树脂、填充料和助剂；

其中，长碳纤维重量含量为：40-70wt％；热塑性树脂重量含量为：25-40wt％；填充料重量含量为：3-15wt％；助剂重量含量为：2-5wt％。

2.根据权利要求1所述的连续长碳纤维增强热塑性树脂基纳米复合材料，其特征在于，所述复合材料的粒料的长度尺寸为：5-25mm，其中优选的粒料长度尺寸为：10-15mm，直径尺寸为：4-7mm。

3.根据权利要求1或2所述的连续长碳纤维增强热塑性树脂基纳米复合材料，其特征在于，在所述纳米复合材料的加工成形部件制品中的长碳纤维(LCF)保留长度尺寸为：0.5-15mm，其中优选的长碳纤维(LCF)保留长度尺寸为：5-8mm，且满足正态分布要求≥80％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的连续长碳纤维增强热塑性树脂基纳米复合材料，其特征在于，所述的热塑性树脂包括：聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲醛(POM)、聚酮(POK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSF)、聚硫醚砜(PTES)、聚芳硫醚(PAS)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、热塑性聚酯(TPEE)、热塑性聚氨酯(TPU)中的一种，或两种以上再经过物理机械共混或化学改性形成的多相态多组份聚合物共混物。

5.根据权利要求1-4任一项所述的连续长碳纤维增强热塑性树脂基纳米复合材料，其特征在于，所述的填充料之中含有：5-35wt％导电填充料、10-55wt％耐磨损填充料和35-70wt％导热填充料，其中，导电填充料为：导电炭黑、导电石墨、碳纳米管中的一种或两种以上形成的共混物复合物；耐磨损填充料为：聚四氟乙烯、二硫化钼中的一种或两种以上形成的共混物复合物；导热填充料为：微米铝纤维、纳米碳化硅纤维、纳米石墨烯、纳米氮化铝、纳米氮化钼、纳米氧化铝、纳米氧化镁中的一种或两种以上形成的共混物复合物。

6.根据权利要求1-5任一项所述的连续长碳纤维增强热塑性树脂基纳米复合材料，其特征在于，所述助剂含有：增韧剂、阻燃剂、抗氧剂、抗紫外光剂、润滑剂、成核剂、偶联剂、抗冲击改性剂中的一种或两种以上形成的共混物复合物。

7.根据权利要求1-6任一项所述的连续长碳纤维增强热塑性树脂基纳米复合材料，其特征在于，所述复合材料注塑成形后的平板表面电阻为：10-10000/Ω·cm，导热率为：2-100W/m·K，静摩擦系数为：0.09-0.18/μs。

8.一种权利要求1-7任一项所述的连续长碳纤维增强热塑性树脂基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法采用等静压熔融树脂浸渍复合工艺制备得到具有多相态结构特征的多组份共混物复合材料，即用连续碳纤维长纱卷(CCF)先经过预加热装置，控制放纱输送张力器、纱线(束)气流动态分散装置后形成平行的单分散排列，经过导向辊轴输送与双螺杆挤出机挤出的由热塑性树脂基体、填充料、助剂熔融共混复合形成的多相态多组份共混复合材料，同时经过浸渍槽口模模具内加热、加压，并且在恒定等静压力和控制放纱张力条件下，快速牵引通过浸渍模具内部安置的11-15个不等间距的变径辊轴进行熔融树脂浸渍与复合成形过程，形成熔融的多相态多组份共混高分子复合粘流体系，再经过拉伸、冷却、压实定型、吹干、切割，最后可以制备得到复合材料粒料(LCFRT)。

9.根据权利要求1-7任一项所述的连续长碳纤维增强热塑性树脂基纳米复合材料在车轮轮毂上的应用，其特征在于，其中用于低载荷的纯电动汽车的复合材料车轮轮毂的动态弯曲疲劳性能≥350Kg，加载偏移≤4％；动态径向疲劳性能≥450Kg，加载偏移≤2％。