超分散剂、热塑性树脂基碳纤维复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111116930A(43)申请公布日2020.05.08(21)申请号201911415742.XC08K3/04(2006.01)(22)申请日2019.12.31C08L77/02(2006.01)C08K9/02(2006.01)(71)申请人中山大学C08K9/10(2006.01)地址510275广东省广州市海珠区新港西C08K7/06(2006.01)路135号(72)发明人黄逸夫阮文红章明秋(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人姚招泉(51)Int.Cl.C08G83/00(2006.01)C08G63/127(2006.01)C08K9/06(2006.01)C08K3/36(2006.01)C08K9/04(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称超分散剂、热塑性树脂基碳纤维复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种超分散剂、热塑性树脂基碳纤维复合材料及其制备方法，所述超分散剂为核壳结构，包括作为核层的偶联剂改性的无机纳米粒子和作为壳层的超支化聚合物。所述热塑性树脂基碳纤维复合材料主要由热塑性树脂、碳纤维和上述超分散剂制备得到。本发明提供的超分散剂能够有效改善碳纤维的分散性，并实现对碳纤维表面树脂流动性和界面作用的调控，从而改善加工性能，还能够显著提高热塑性树脂基碳纤维复合材料的力学性能。CN111116930ACN111116930A权利要求书1/1页1.一种用于热塑性树脂基碳纤维复合材料的超分散剂，其特征在于，所述超分散剂为核壳结构，包括作为核层的偶联剂改性的无机纳米粒子和作为壳层的超支化聚合物。2.根据权利要求1所述的超分散剂，其特征在于，所述核层的直径为5～200nm，所述壳层的厚度为5～200nm。3.根据权利要求1或2所述的超分散剂，其特征在于，所述无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化铁、纳米氧化镁、纳米偏铝酸锂、纳米碳酸钙、纳米水滑石或碳基纳米粒子中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的超分散剂，其特征在于，超支化聚合物含有酰胺键、酯键或胺-酯键中一种或几种。5.权利要求1～4任一项所述超分散剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.无机纳米粒子改性：将无机纳米粒子、偶联剂和分散剂混合后进行球磨，得到偶联剂改性的无机纳米粒子；S2.合成超分散剂：将偶联剂改性的无机纳米粒子加入超支化聚合物的原料中，进行聚合反应，得到所述超分散剂。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述超支化聚合物主要由多官能团单体和含反应性基团的长链烷烃制备得到。7.一种热塑性树脂基碳纤维复合材料，其特征在于，主要由热塑性树脂、碳纤维和权利要求1～5任一项所述超分散剂制备得到。8.根据权利要求7所述的热塑性树脂基碳纤维复合材料，其特征在于，所述超分散剂与热塑性树脂的质量比值为0.01％～1％。9.权利要求7或8所述热塑性树脂基碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：M1.通过浸渍法使碳纤维表面附着超分散剂，得到表面浸渍处理的碳纤维；M2.将表面浸渍处理的碳纤维与热塑性树脂混合，加热成型。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤M1.中浸渍法为，将所述超分散剂分散在溶剂中，得到浸渍液，将所述碳纤维浸入所述浸渍液，取出干燥。2CN111116930A说明书1/7页超分散剂、热塑性树脂基碳纤维复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及碳纤维复合材料成型加工技术领域，更具体地，涉及一种超分散剂、热塑性树脂基碳纤维复合材料及其制备方法。背景技术[0002]碳纤维是一种丝状的碳基材料，具有轻质、高强度、高模量等优异的力学性能。作为增强体，碳纤维可通过与热塑性树脂等基体材料复合，制得性能优异的碳纤维复合材料。热塑性树脂可经历多次反复加热熔融、冷却成型。热塑性树脂基碳纤维复合材料的制备多采用热成型方式，成型时间在几分钟到几十分钟，即熔体浸渍技术。[0003]熔体浸渍技术是指在一定压力作用下，使得熔融的热塑性树脂基体浸润增强碳纤维，其关键技术之一就是解决碳纤维的良好分散问题。然而，热塑性树脂熔体粘度较高，难以有效浸渍碳纤维，特别是碳纤维比例较高的情形，例如碳纤维添加量达到30％。为了良好浸渍增强纤维，需要通过外界作用的手段，如施加较大压力增加树脂的流动性，但容易使得碳纤维受损，影响纤维性能，而提高加工温度，则容易造成树脂分解。中国专利申请CN109181288A公开了一种碳纤维PA6热塑性复合材料的制备工艺，为了使PA6基材能够充分包覆碳纤维，需要将浸渍有PA6的碳纤维束材料重复熔融压制。[0004]可见，现有技术制备碳纤维含量较高的热塑性树