[发明专利]一种大丝束长碳纤维热塑性复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种大丝束碳纤维热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过牵引装置将大丝束碳纤维输入至浸渍模具中；

在浸渍模具中加入熔融的热塑性树脂，使树脂浸渍于大丝束碳纤维的表面；

将大丝束碳纤维引出并冷却；

其中，在浸渍模具中加入熔融的热塑性树脂是通过位于大丝束碳纤维上方的热塑树脂熔体流道加入，并且加入的树脂会自上而下流过大丝束碳纤维。

2.根据权利要求1所述的大丝束碳纤维热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在一个实施方式中，所述的大丝速碳纤维丝束大于48K；

在一个实施方式中，所述的热塑性树脂选自聚酰胺、聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚酮酮等；

在一个实施方式中，所述的热塑性树脂中还含有无机纳米颗粒；

在一个实施方式中，所述的无机纳米颗粒选自氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、碳化硅中的一种或几种的混合；

在一个实施方式中，所述的热塑性树脂中还含有环氧树脂；在一个实施方式中，所述的环氧树脂选自E41、E44或者E52。

3.根据权利要求1所述的大丝束碳纤维热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在一个实施方式中，所述的热塑性树脂是指环氧树脂/聚碳酸酯热塑性复合材料；

在一个实施方式中，所述的环氧树脂/聚碳酸酯热塑性复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，氧化铝纳米粉体的羧基化改性：配制含有0.5-1wt%的3-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，再加入2-4wt%的氧化铝粉体，升温进行反应之后，将粉体滤出并洗涤、干燥，得到表面氨基化的氧化铝粉体；配制pH在10-11的磷酸盐缓冲溶液，向其中加入0.5-1wt%马来酸酐，再加入1-3wt%的表面氨基化的氧化铝粉体，室温下进行反应之后，将粉体滤出并洗涤、干燥，得到羧基化改性的氧化铝粉体；

步骤2，醇酸树脂对环氧树脂的改性：取羧基化改性的氧化铝粉体5-10重量份、环氧树脂40-55重量份、季戊四醇10-12重量份、松香3-6重量份、亚麻油6-10重量份、催干剂0.05-0.2重量份，混合均匀后，进行第一反应，再加入邻苯二甲酸酐6-12份后，进行第二反应，反应结束后，加入有机溶剂30-40重量份稀释，得到改性环氧树脂；

步骤3，环氧树脂/聚碳酸酯复合热塑性材料的制备：取改性环氧树脂5-10重量份、聚碳酸酯55-75重量份、四乙烯五胺3-5重量份、溶剂5-10重量份，混合均匀后，送入双螺杆挤出机中熔融挤出，得到热塑性复合材料。

4.根据权利要求1所述的大丝束碳纤维热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在一个实施方式中，所述的步骤1中的升温反应是指在70-90℃反应1-4h；室温下反应时间是5-10h；

在一个实施方式中，所述的步骤2中的催干剂选自环烷酸钴或者环烷酸铅；有机溶剂可以选自酮类、酯类、 醚醇类或者氯代烃类溶剂；第一反应和第二反应的温度是210-260℃，反应时间是1-4h；

在一个实施方式中，所述的步骤3中，溶剂是氯代烃类溶剂；双螺杆挤出机的挤出工艺各区段温度分别为：输送段255℃-265℃、熔融段270℃-295℃、剪切段265℃-290℃、排气段265℃-280℃、挤出段260℃-280℃。

5.一种制备大丝束碳纤维热塑性复合材料的模具，其特征在于，包括：

模具壁（6）；

在模具壁（6）的两端分别开设入模口（2）和出模口（7），分别用于大丝束碳纤维（8）的进出模具；

在模具壁（6）的内部设有相互匹配的上压辊（4）和下支撑辊（5），用于对大丝束碳纤维（8）的表面的树脂进行滚涂均匀；

热塑树脂熔体流道（1），位于入模口（2）的上部，用于向模具内部供入热塑树脂熔体。

6.根据权利要求5所述的制备大丝束碳纤维热塑性复合材料的模具，其特征在于，在一个实施方式中，上压辊（4）和下支撑辊（5）共有三对。