[发明专利]一种高强耐磨高光泽可回收的碳纤/纳米尼龙夹心复合板

说明书

本发明公开了一种高强耐磨高光泽可回收的碳纤/纳米尼龙夹心复合板及其制备方法，属于复合板材技术领域。所述夹心复合板的上下表面为碳纤维层，中间层为均匀开有若干通孔的热塑性弹性体，通孔中填充碳纤维丝并将上下表面与中间层复合在一起，其制备方法科学，得到的碳纤/纳米尼龙夹心复合板不仅具有耐磨、阻燃、高光泽、质量轻、强度高且可调节等显著优势，更重要的是其绿色环保可回收，在消费电子、汽车油箱和包装等领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于复合板材技术领域，具体涉及一种高强耐磨高光泽可回收的碳纤/纳米尼龙夹心复合板及其制备方法。

背景技术

聚酰胺树脂俗称尼龙（PA），是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称，可由内酰胺开环聚合制得，也可由二元胺与二元酸缩聚得到。PA的产量和品种在世界五大工程塑料中居首位，主要包括PA6、PA66、PA11、PA12、PA1010、PA6I、PA9T、PAMXD6等。PA是一种综合性能优良的工程塑料，如耐磨、强度高、耐溶剂、自润滑性好且易于加工，广泛应用于纺织、汽车、船舶、航空航天、医疗器械等领域。但PA的吸水率大、低温和干态冲击强度低、易燃烧等缺陷限制了其应用范围，可通过利用纳米技术对PA进行改性处理，使PA不断向高性能和高品质的方向发展。

蒙脱土是一种层状硅酸盐粘土矿物，其基本结构单元是由一片铝氧八面体夹在两片硅氧四面体之间、靠共用氧原子而形成的层状结构。这种四面体和八面体的紧密堆积结构具有高度有序的晶格排列，且片层通常吸附有Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等水合阳离子。由于具有较大的初始层间距及可交换的层间阳离子，可利用离子交换的方式将蒙脱土的层间距扩大到允许聚合物分子链插入，因此，在对蒙脱土进行有机化处理改善其与聚合物基体间的相容性后，可制备性能优异的插层纳米尼龙复合材料。碳纤维是含碳量90%以上的纤维状碳素材料，比重不到钢的1/4，抗拉强度是钢的7-9倍，兼具质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、耐冲击、可设计性强等优异特性。随着市场需求的不断提升，普通PA材料已无法完全满足制件的设计要求，需使用碳纤维增强使PA具有更高的刚性。

目前，板材已从传统的实木板扩展为金属类、石材类、竹木类等多种材质，但应用时仍存在一些缺陷。如金属类或石材类板材质量较重、耐候性较差、制备工艺复杂、加工过程产生危害物质较多；竹木类板材机械强度较低、耐候性和阻燃性较差。因此，构建一种简单实用的技术工艺来制备耐磨、阻燃、高光泽、质量轻、强度高且可调节的夹心复合板具有重要的意义和价值。全球日趋严峻的环境问题促使各企业对于绿色环保的要求愈发迫切，更为可回收板材的研发及应用提供了良好契机。

发明内容

本发明旨在提供一种高强耐磨高光泽可回收的碳纤/纳米尼龙夹心复合板及其制备方法，该碳纤/纳米尼龙夹心复合板不仅具有耐磨、阻燃、高光泽、质量轻、强度高且可调节等显著优势，更重要的是其绿色环保可回收，在消费电子、汽车油箱和包装等领域具有良好的应用前景。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种高强耐磨高光泽可回收的碳纤/纳米尼龙夹心复合板，其上下表面为碳纤维层，中间层为均匀开有若干通孔的热塑性弹性体，通孔中填充碳纤维丝并将上下表面与中间层复合在一起。具体制备方法步骤如下：

（1）将PA、有机化改性蒙脱土、碳纤维及助剂熔融共混，并通过片材挤出机得到碳纤层；

（2）根据强度要求设置打孔密度，在热塑性聚酰胺弹性体TPA板上打通孔；

（3）将碳纤维丝填充到热塑性聚酰胺弹性体TPA板上的通孔中，将碳纤层置于TPA板的上下面；

（4）开启热压机，在温度60-180 ℃及压强0.5-1.6 MPa的条件下成型，取出冷却至室温；

（5）按所需尺寸在精密裁板机中切割，得到碳纤/纳米尼龙夹心复合板。