[发明专利]一种碳纤维增强尼龙材料和制备原料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳纤维增强尼龙材料的制备原料，其特征在于，所述碳纤维增强尼龙材料的制备原料由尼龙、碳纤维、官能团为2的异氰酸酯类化合物、聚碳化二亚胺、抗氧剂和润滑剂组成，所述碳纤维为表面经聚氨酯进行包覆处理后的碳纤维，所述尼龙、碳纤维、官能团为2的异氰酸酯类化合物和聚碳化二亚胺的重量比为(25～160):(10～80):(1～10):1，且所述官能团为2的异氰酸酯类化合物独立保存；所述尼龙选自尼龙66、尼龙6、尼龙612和尼龙12中的至少一种；所述官能团为2的异氰酸酯类化合物为二苯甲烷二异氰酸酯和/或甲苯二异氰酸酯；

所述碳纤维增强尼龙材料按照以下方法制备得到：

S1、将所述尼龙、聚碳化二亚胺、抗氧剂和润滑剂置于低速混料器中混合均匀，得到预混料；

S2、将所述预混料和碳纤维分别从双螺杆挤出机的主喂料口和第一侧喂料口加入以进行熔融共混得到尼龙碳纤维共混物，所述官能团为2的异氰酸酯类化合物经熔融之后从双螺杆挤出机的第二侧喂料口加入以与所述尼龙碳纤维共混物继续进行熔融共混，之后将所得熔融共混产物进行挤出即得碳纤维增强尼龙材料。

2.根据权利要求1所述的碳纤维增强尼龙材料的制备原料，其特征在于，所述碳纤维增强尼龙材料的制备原料由尼龙50～80重量份、碳纤维20～40重量份、官能团为2的异氰酸酯类化合物2～5重量份、聚碳化二亚胺0.5～2重量份、抗氧剂0.5～1重量份和润滑剂0.2～0.6重量份组成。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强尼龙材料的制备原料，其特征在于，所述尼龙在温度为40℃±0.1℃、参比介质为96±0.15wt％的硫酸水溶液条件下的相对粘度为2.5～3.0；所述尼龙的水分含量小于500ppm。

4.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强尼龙材料的制备原料，其特征在于，所述碳纤维为单丝直径5～10μm、长度4～8mm的短切碳纤维；所述碳纤维表面包覆的聚氨酯的量为1.5～3wt％；所述碳纤维的水分含量小于500ppm。

5.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强尼龙材料的制备原料，其特征在于，所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺与双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的混合物；所述润滑剂为有机硅润滑剂和/或乙烯丙烯酸共聚物。

6.一种碳纤维增强尼龙材料的制备方法，其特征在于，所述碳纤维增强尼龙材料以权利要求1～5中任意一项所述的碳纤维增强尼龙材料的制备原料作为原料且制备方法包括：

S1、将所述尼龙、聚碳化二亚胺、抗氧剂和润滑剂置于低速混料器中混合均匀，得到预混料；

S2、将所述预混料和碳纤维分别从双螺杆挤出机的主喂料口和第一侧喂料口加入以进行熔融共混得到尼龙碳纤维共混物，所述官能团为2的异氰酸酯类化合物经熔融之后从双螺杆挤出机的第二侧喂料口加入以与所述尼龙碳纤维共混物继续进行熔融共混，之后将所得熔融共混产物进行挤出即得碳纤维增强尼龙材料。

7.根据权利要求6所述的碳纤维增强尼龙材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的长径比为(36～48):1，挤出温度为265～300℃，螺杆转速为350～500r/min。

8.由权利要求6或7所述的方法制得的碳纤维增强尼龙材料。

9.权利要求8所述的碳纤维增强尼龙材料作为机械齿轮、传动连杆或结构支撑件的制造材料的应用。