一种高温下力学性能优异的轻质型复合材料及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种高温下力学性能优异的轻质型复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）碳纤维氨化：将短切碳纤维，nh3气氛下高温处理；（2）改性剂氧化：将纳米级碳质改性剂在含氧气氛下高温处理；（3）碳纤维改性：将步骤（1）的氨化碳纤维与步骤（2）的氧化碳质改性剂在水溶液中进行充分混合，经过滤干燥后得到改性短切碳纤维；（4）混合：将改性短切碳纤维与耐高温聚芳醚酮粉末混合均匀，得到混合料；（5）挤出造粒：将混合料加入到螺杆挤出机中进行熔融混炼挤出造粒，得到复合材料颗粒；（6）注塑成型：将复合材料颗粒加入到注塑机中，加热到熔融状态，通过模具成型生产各种结构的复合材料制品。2.根据权利要求1所述的高温下力学性能优异的轻质型复合材料的制备方法，其特征在于，所述的短切碳纤维为短切聚丙烯腈基碳纤维、短切沥青基碳纤维和短切粘胶基碳纤维中的一种或多种，纤维长度为300μm~3cm；所述nh3气氛处理温度为600~1200
º
c，处理时间为0.5~5h。3.根据权利要求1所述的高温下力学性能优异的轻质型复合材料的制备方法，其特征在于，所述的纳米级碳质改性剂为碳纳米管、石墨烯、炭黑和碳纳米纤维中的一种或多种；所述含氧气氛为氧气、空气、臭氧或水蒸气中的一种或多种，加热温度为500~1000
º
c，加热时间为0.5~5h。4.根据权利要求1所述的高温下力学性能优异的轻质型复合材料的制备方法，其特征在于，所述氨化碳纤维与氧化碳质改性剂的质量比例为1:0.02~0.2。5.根据权利要求1所述的高温下力学性能优异的轻质型复合材料的制备方法，其特征在于，所述耐高温聚芳醚酮为聚醚酮、聚醚醚酮酮、聚醚酮醚酮酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮中的一种或多种；所述耐高温聚芳醚酮熔融温度在330
º
c以上，颗粒粒径在300μm以下；所述改性短切碳纤维与聚芳醚酮的质量比为1:1~9。6.根据权利要求1所述的高温下力学性能优异的轻质型复合材料的制备方法，其特征在于，熔融混炼挤出造粒，从加料口到口模各段加热温度依次为250~330
º
c、300~380
º
c、330~400
º
c、350~420
º
c、350~450
º
c、340~400
º
c，螺杆转速50~200r/min，冷却水槽温度设定40~70
º
c。7.根据权利要求1-6任一所述的高温下力学性能优异的轻质型复合材料的制备方法，其特征在于，注塑成型的注塑温度为160~250
º
c，注塑压力为50~180mpa，注塑周期为20~50s。

技术总结
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种高温下力学性能优异的轻质型复合材料及其制备方法。通过氧化处理，在碳质颗粒表面形成酸性的含氧官能团；碳纤维经过氨气处理，与碳质改性剂通过静电相互作用形成强劲的化学结合，在碳纤维表面粘附上纳米碳质改性剂；避免了有机物在高温下分解、熔融而带来结构不均、力学性能恶化、耐温性能下降等严重问题；避免短切碳纤维在改性过程中团聚、粘连等现象而影响后期纤维在树脂基体中的分散问题；制备的复合材料可制备成各种形态结构件及零部件，尤其是结构复杂的异形构件，制品加工简单、精度高，应用在高温情况下（使用温度≥330


技术研发人员：韩飞 王彩娟 赵励
受保护的技术使用者：湖南碳导新材料科技有限公司
技术研发日：2022.07.06
技术公布日：2022/12/12