CN104530563A - 注塑级碳纤维复合材料及其制备方法、在汽车零部件上的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种注塑级碳纤维复合材料及其制备方法与用途，所述注塑级碳纤维复合材料包括100重量份的热塑性树脂、5～50重量份的碳纤维、0～20重量份的抗冲改性剂、0～30重量份的无机填料、0.1～5重量份的抗老化剂和0～10重量份的其它加工助剂。本发明通过创新注塑级碳纤维复合材料的配方及其制备方法，使得所提供的注塑级碳纤维复合材料具有较好的力学性能和加工性能，尤其是其制备工艺过程具有生产周期短、可连续高效生产等优点，能够广泛应用于汽车零部件产品上，满足了汽车产品应用的规模化批量连续生产要求，具有广阔的推广前景。

Description

注塑级碳纤维复合材料及其制备方法、在汽车零部件上的应用
技术领域
本发明属于高分子复合材料领域，具体是碳纤维复合材料技术领域，更具体地涉及一种注塑级碳纤维复合材料及其制备方法，以及所述注塑级碳纤维复合材料在汽车零部件上的应用。
背景技术
碳纤维的力学性能是目前所有纤维材料中最好的，远高于玻璃纤维，与相关基材复合，可大幅度提高复合材料的综合机械性能。所以现有技术中出现了利用碳纤维材料优良力学性能来改性塑料基材的技术，得到的复合材料具有优异的机械性能、热性能以及电气性能，现有技术中与碳纤维复合的常用基材为热塑性塑料基材，而用于改性塑料基材的碳纤维形态则有长碳纤维、短切碳纤维及碳纤维颗粒等。在碳纤维复合材料中，碳纤维是主要承力组分，它不仅能提高材料的强度和模量，而且能减少收缩，提高热变形温度和冲击强度等。汽车零件使用碳纤维复合材料，与现有材料相比，拥有相当大的优势，包括（1）减轻重量：增加燃油效率；（2）抗冲击佳：吸收冲击能量；（3）降低成本：减少组装费用；（4）提高安全：疲劳特性增加；（5）保护地球：减少CO2排放。因此碳纤维复合材料在汽车零件中具有非常大的使用前景，但是现有技术中尚未出现一种能够充分满足汽车生产线需要的制备流程简单、连续、生产效率高且产品性能优越、质量稳定的碳纤维复合材料制备方法，目前现有的碳纤维复合材料其力学、热学以及电学性能尚不能完全达到汽车部件的使用要求，而且其制备工艺主要以热固性树脂基体导入模具中固化成型为主，如真空袋压法成型、树脂传递成型（RTM）等，这种制备工艺具有树脂固化速度慢、制品成型周期长等缺点，不符合汽车规模化生产使用要求，因此现有的碳纤维复合材料及其制备工艺并不适合于规模化批量连续生产，无法满足大规模生产的汽车产品的使用需求。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种注塑级碳纤维复合材料及其制备方法、以及所述注塑级碳纤维复合材料在汽车零部件上的应用方案。本发明通过创新注塑级碳纤维复合材料的配方及其制备方法，使得所提供的注塑级碳纤维复合材料具有较好的力学、热学和电学性能以及加工性能，而且其制备工艺过程具有生产周期短、可连续高效生产等优点，能够广泛应用于汽车零部件产品上，满足了汽车产品应用的规模化批量连续生产要求，具有广阔的推广前景。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种注塑级碳纤维复合材料，包括以下组份：
热塑性树脂                      100重量份；
碳纤维                              5～50重量份；
抗冲改性剂                       0～20重量份；
无机填料                          0～30重量份；
抗老化剂                          0.1～5重量份；
其它加工助剂                    0～10重量份；
其中所述碳纤维的重量份为干燥处理后的重量，所述的其他加工助剂为润滑剂和分散剂的混合物。
进一步的根据本发明所述的注塑级碳纤维复合材料，其中由以下组份混合制得：
热塑性树脂                                   100重量份；
碳纤维                                       20～30重量份；
抗冲改性剂                                   10～20重量份；
无机填料                                     15～30重量份；
抗老化剂                                     2～2.5重量份；
其它加工助剂                                 5～10重量份；
其中所述碳纤维的重量份为经偶联和干燥处理后的重量，所述其他加工助剂为润滑剂和分散剂的混合物。
进一步的根据本发明所述的注塑级碳纤维复合材料，其中所述热塑性树脂为聚乳酸、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝改性聚丙烯、马来酸酐改性聚烯烃、乙烯-丙烯酸脂共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸盐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、抗冲击聚苯乙烯、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝改性抗冲击聚苯乙烯丙烯腈-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝改性高抗冲聚苯乙烯、马来酸酐接枝改性丙烯腈-丁二烯苯乙烯共聚物中的任意一种或几种的混合物。
进一步的根据本发明所述的注塑级碳纤维复合材料，其中所述碳纤维为纤维长度低于3mm的短切碳纤维；所述无机填料为碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、玻璃纤维、玻璃微球中的任意一种或几种的混合物。
进一步的根据本发明所述的注塑级碳纤维复合材料，其中所述抗冲改性剂为苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物、乙丙橡胶、腈基－丁二烯橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丙烯酸系树脂、聚烯烃弹性体、乙烯－丙烯酸共聚物、乙烯－丙烯酸盐共聚物、乙烯－醋酸乙烯共聚物中的任意一种或几种的混合物；所述抗老化剂选自亚磷酸三苯酯、[3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸］季戌四醇酯和(2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯中的一种或几种。
进一步的根据本发明所述的注塑级碳纤维复合材料，其中所述润滑剂选自脂肪酸盐和脂肪酸酰胺中的一种或者几种；所述分散剂选自石蜡、低分子量聚乙烯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N,N-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或者几种。
进一步的根据本发明所述的注塑级碳纤维复合材料，其中由所述注塑级碳纤维复合材料制作的试验样条，其密度处于1.55g/cm3以下，拉伸强度在40MPa以上，弯曲强度在60MPa以上，弯曲弹性模量在2500MPa以上，缺口冲击强度大于10KJ/m2。
一种本发明所述注塑级碳纤维复合材料的用途，其中所述注塑级碳纤维复合材料用于制作汽车各类塑料注塑零部件。
一种本发明所述注塑级碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将碳纤维加入至硅烷偶联剂浓度为1~10%的水溶液中浸泡4小时以上，然后将碳纤维过滤出来，并放入干燥箱中于80-120℃条件下烘干；
步骤二、按上述重量配比称量所述热塑性树脂、碳纤维、抗冲改性剂、无机填料、抗老化剂和其它加工助剂，并置于高速混合机中，在常温下控制转速为500～2000rpm，混合30～1000秒得到热塑性树脂基材、碳纤维和各加工助剂的混合料；
步骤三、将步骤二得到的混合料送入双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机从喂料口到模头各区的温度控制在100～220℃范围间，且所述双螺杆挤出机的螺杆转速处于50~250rpm，在螺杆高速剪切、混炼和输送下，经熔融挤出、造粒后制得所述注塑级碳纤维复合材料。
一种本发明所述注塑级碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将碳纤维加入至硅烷偶联剂浓度为1~10%的水溶液中浸泡4小时以上，然后将碳纤维过滤出来，并放入干燥箱中于80-120℃条件下烘干；
步骤二、按上述重量配比称量所述热塑性树脂、抗冲改性剂、无机填料、抗老化剂和其它加工助剂，并置于高速混合机中，在常温下控制转速为500～2000rpm，混合30～1000秒得到热塑性树脂基材和各加工助剂的混合料；
步骤三、将步骤二得到的混合料送入双螺杆挤出机中，同时按上述重量配比称量步骤一处理后的碳纤维，并将所称量的碳纤维自双螺杆挤出机的侧喂料口加入至双螺杆挤出机中，并在双螺杆挤出机中与热塑性树脂基材和各加工助剂的混合料进行充分混合后，在螺杆的高速剪切、混炼和输送下，经熔融挤出、造粒后制得所述注塑级碳纤维复合材料，其中所述双螺杆挤出机从喂料口到模头各区的温度控制在100～220℃范围间，且所述双螺杆挤出机的螺杆转速处于50~250rpm。
通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果：
1）、本发明创新了注塑级碳纤维复合材料的配方，较传统技术在不增加配方组份的前提下大幅提高了碳纤维复合材料的机械性能、热性能以及电气性能，促进了碳纤维复合材料的广泛应用；
2）、本发明创新的使用挤出机注塑制备注塑级碳纤维复合材料，所得到的碳纤维复合材料属于高强质轻材料，满足了汽车部件轻量化使用要求，同时所述制备工艺具有生产周期短、可连续高效生产等优点，能够广泛应用于汽车零部件产品上，满足了汽车产品应用的规模化批量连续生产要求；
3）、本发明所述注塑级碳纤维复合材料在用于汽车零部件产品上时可进一步实现汽车的低碳经济性，满足了现代汽车零部件使用中减轻重量、抗冲击佳、降低成本、提高安全、保护环境等要求，具有广阔的市场使用前景。
附图说明
附图1为作为本发明第一实施方式的注塑级碳纤维复合材料制备工艺流程图；
附图2为作为本发明第二实施方式的注塑级碳纤维复合材料制备工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明的方案，但并不因此限制本发明的保护范围。
首先给出申请人经过长期创新试验总结出来的既有利于简化制备工艺、同时又能够保证碳纤维复合材料性能的本发明所述注塑级碳纤维复合材料的组成配方，具体的由以下配方组成（各配方按重量份计）：
热塑性树脂                                   100重量份；
碳纤维（经偶联剂和干燥处理后）               5～50重量份；
抗冲改性剂                                   0～20重量份；
无机填料                                     0～30重量份；
抗老化剂                                     0.1～5重量份；
其它加工助剂                                 0～10重量份。
进一步优选的配方组成为：
热塑性树脂                                             100重量份；
碳纤维（经偶联剂和干燥处理后）               20～30重量份；
抗冲改性剂                                             10～20重量份；
无机填料                                                15～30重量份；
抗老化剂                                                2～2.5重量份；
其它加工助剂                                          5～10重量份。
其中所述热塑性树脂为聚乳酸、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝改性聚丙烯、马来酸酐改性聚烯烃、乙烯-丙烯酸脂共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸盐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、抗冲击聚苯乙烯、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝改性抗冲击聚苯乙烯丙烯腈-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝改性高抗冲聚苯乙烯、马来酸酐接枝改性丙烯腈-丁二烯苯乙烯共聚物中的任意一种或几种的混合物。
所述的碳纤维为短切碳纤维，纤维长度为低于3mm，优选的纤维长度为0.1-3mm。所述碳纤维作为复合材料的增强体，增加改性材料的力学性能。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂，用于增加物料间的相容性。
所述的抗冲改性剂为苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、乙丙橡胶、腈基－丁二烯橡胶、三元乙丙橡胶（EPDM）、顺丁橡胶、丙烯酸系树脂(ACR)、聚烯烃弹性体(POE)、乙烯－丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯－丙烯酸盐共聚物、乙烯－醋酸乙烯共聚物(EVA)中的任意一种或几种的混合物。
所述的无机填料为碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、玻璃纤维、玻璃微球中的任意一种或几种的混合物。
所述的抗老化剂为亚磷酸三苯酯（TPP）、[3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸］季戌四醇酯（1010）和(2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯（168）的一种或几种。
所述的其它加工助剂为润滑剂和分散剂的混合物；所述润滑剂选自脂肪酸盐和脂肪酸酰胺中的一种或者两种以上。所述的分散剂选自石蜡、低分子量聚乙烯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N,N-乙撑双硬脂酸酰胺（EBS)中的一种或者两种以上。所述其他加工助剂在加工和成型时能有效改善各组分分散性，减少有害磨擦，提高材料的加工性能。
本发明的另一目的是提供一种流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定的基于上述配方制备碳纤维复合材料的方法。所述碳纤维复合材料的制备方法根据碳纤维材料的加入方式不同，包括两种优选的实施方式，作为第一实施方式的注塑级碳纤维复合材料的制备方法，如附图1所示的，具体包括以下步骤：
步骤一、将碳纤维加入至硅烷偶联剂浓度为1~10%的水溶液中浸泡4小时以上，然后将碳纤维过滤出来，并放入干燥箱中于80-120℃（优选105℃）条件下烘干，或者亦可不做偶联处理而直接将碳纤维放入干燥箱中于80-120℃（优选105℃）条件下烘干，以获得处理后的碳纤维备用；
步骤二、按配比称量热塑性树脂100重量份、经偶联剂和干燥处理后的长度低于3mm的短切碳纤维5～50重量份、抗冲改性剂0.1～20重量份、无机填料0.1～30重量份、抗老化剂0.1～5重量份和其它加工助剂0.1～10重量份，并置于高速混合机中，在常温时转速为500～2000rpm下混合30～1000秒，得到热塑性树脂基材、碳纤维和加工助剂的混合料；
步骤三、将步骤二混合好的混合料送入双螺杆挤出机中，在螺杆的高速剪切、混炼和输送下，经熔融挤出、造粒后制得所述碳纤维复合材料，其中所述双螺杆挤出机从喂料口到模头各区的温度控制在100～220℃，且所述双螺杆挤出机的螺杆转速处于50~250rpm。
本发明所述碳纤维复合材料制备的第二优选实施方式如附图2所示，即所述注塑级碳纤维复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将碳纤维加入至硅烷偶联剂浓度为1~10%的水溶液中浸泡4小时以上，然后将碳纤维过滤出来，并放入干燥箱中于80-120℃（优选105℃）条件下烘干，或者亦可不做偶联处理而直接将碳纤维放入干燥箱中于80-120℃（优选105℃）条件下烘干，以获得处理后的碳纤维备用；
步骤二、按配比称量热塑性树脂100重量份、抗冲改性剂0.1～20重量份、无机填料0.1～30重量份、抗老化剂0.1～5重量份和其它加工助剂0.1～10重量份，并置于高速混合机中，在常温时转速为500～2000rpm下混合30～1000秒，得到热塑性树脂基材和加工助剂的混合料；
步骤三、将步骤二混合好的混合料送入双螺杆挤出机中，同时将按配比称量的5～50重量份的经偶联剂和干燥处理后的长度低于3mm的短切碳纤维自双螺杆挤出机的侧喂料口加入至双螺杆挤出机中，侧喂料进入的短切碳纤维与热塑性树脂基材和加工助剂的混合料在双螺杆挤出机中充分混合后，在螺杆的高速剪切、混炼和输送下，经熔融挤出、造粒后制得所述碳纤维复合材料，其中所述双螺杆挤出机从喂料口到模头各区的温度控制在100～220℃，且所述双螺杆挤出机的螺杆转速处于50~250rpm。
通过上述两种方式制得的碳纤维复合材料具有优良的机械性能、热性能和电性能，进一步的本发明对上述方法制备的碳纤维复合材料的性能进行了测试，具体的将上述方法得到的碳纤维复合材料粒子注塑成标准测试样条，然后进行拉伸、弯曲、冲击、密度等性能测试，经过测试发现，基于本发明的碳纤维复合材料制作的样条，其密度处于1.55g/cm3以下，满足了汽车轻量化的使用要求；拉伸强度在40MPa以上，弯曲强度在60MPa以上，最大弯曲弹性模量达10000MPa以上，缺口冲击强度大于10KJ/m2，熔融指数（200℃，5KG）最大达12g/10min以上，最大伸长率在20%，这些力学和热学性能完全满足了汽车零部件的使用要求，因此本发明所述注塑级碳纤维复合材料能够很好的应用于汽车零部件的制备中，而且采用本发明所述注塑级碳纤维复合材料制备汽车零部件时非常容易，首先将注塑级碳纤维复合材料粒子在80-120（优选105）℃下烘干2小时，然后直接注塑成汽车制品，注塑工艺与传统PP材料工艺一致，加工流动性较好。本发明所述注塑级碳纤维复合材料能够用于汽车各类塑料注塑部件，如仪表板、保险杠、门护板等塑料装饰部件，以及汽车前端模块、仪表板骨架、保险防撞梁、踏板等塑料结构承载部件，能够实现汽车的低碳经济性，满足了现代汽车零部件使用中减轻重量、抗冲击佳、降低成本、提高安全、保护环境等要求，具有广阔的市场使用前景。
实施例
下面给出基于本发明所述配方和方法制备注塑级碳纤维复合材料的具体实施例，以重量份数计，按照表1配制各原料成分。其中碳纤维为短切碳纤维，长度平均为0.5mm，并经过表面偶联和干燥处理。
按照表1给出的各实施例的原料配方，采用下列制备方法制备碳纤维复合材料，并进行性能测试和产品应用制备：
（1）将碳纤维加入含4％硅烷偶联剂水溶液浸泡4小时后，将碳纤维过滤出来，并放入干燥箱中105℃条件下烘干2小时，以便备用；
（2）分别准确称取表1所示每个实施例所包括的各物料配比的量；
（3）对每个实施例，将以上称量的各物料加入高速混合机中，低速（500-800rpm）混合3分钟，再高速（1200-2000rpm）混合2分钟，物料温度由30℃升高到38℃，得到均一的混合料。
（4）将此混合料在双螺杆造粒机上进行挤出造粒，各区加热温度为170、180、170、180、180、170℃，熔温184℃，螺杆转速为85rpm，得到碳纤维复合材料。对于各个实施例按照所述方法得到由每个实施例所对应配方制得的碳纤维复合材料；
（5）将上述各实施例得到的碳纤维复合材料粒子注塑成标准测试样条，进行拉伸、弯曲、冲击、密度等性能测试，得到如表2所示的各实施例的性能测试结果；
（6）最后将各实施例得到的碳纤维复合材料粒子在105℃下烘干2小时，注塑成汽车制品，注塑工艺与传统PP材料工艺一致，加工流动性较好。
表2.各实施例对应碳纤维复合材料样条的物理性能测试结果
Pa以上，弯曲弹性模量均在2500MPa以上且最大弯曲弹性模量达10000MPa以上，缺口冲击强度均大于10KJ/m2，熔融指数（200℃，5KG）最大达12g/10min以上，最大伸长率在20%，这些力学和热学性能完全满足了汽车零部件的使用要求，因此本发明所述注塑级碳纤维复合材料能够很好的应用于汽车零部件的制备中，市场前景广阔。
以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。

Claims (10)

1.一种注塑级碳纤维复合材料，其特征在于，包括以下组份：
热塑性树脂                      100重量份；
碳纤维                            5～50重量份；
抗冲改性剂                      0～20重量份；
无机填料                         0～30重量份；
抗老化剂                         0.1～5重量份；
其它加工助剂                    0～10重量份；
其中所述碳纤维的重量份为干燥处理后的重量，所述的其他加工助剂为润滑剂和分散剂的混合物。
2.根据权利要求1所述的注塑级碳纤维复合材料，其特征在于，由以下组份混合制得：
热塑性树脂                                   100重量份；
碳纤维                                         20～30重量份；
抗冲改性剂                                   10～20重量份；
无机填料                                      15～30重量份；
抗老化剂                                       2～2.5重量份；
其它加工助剂                                 5～10重量份；
其中所述碳纤维的重量份为经偶联和干燥处理后的重量，所述其他加工助剂为润滑剂和分散剂的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的注塑级碳纤维复合材料，其特征在于，其中所述热塑性树脂为聚乳酸、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝改性聚丙烯、马来酸酐改性聚烯烃、乙烯-丙烯酸脂共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸盐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、抗冲击聚苯乙烯、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝改性抗冲击聚苯乙烯丙烯腈-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝改性高抗冲聚苯乙烯、马来酸酐接枝改性丙烯腈-丁二烯苯乙烯共聚物中的任意一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的注塑级碳纤维复合材料，其特征在于，其中所述碳纤维为纤维长度低于3mm的短切碳纤维；所述无机填料为碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、玻璃纤维、玻璃微球中的任意一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述的注塑级碳纤维复合材料，其特征在于，其中所述抗冲改性剂为苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物、乙丙橡胶、腈基－丁二烯橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丙烯酸系树脂、聚烯烃弹性体、乙烯－丙烯酸共聚物、乙烯－丙烯酸盐共聚物、乙烯－醋酸乙烯共聚物中的任意一种或几种的混合物；所述抗老化剂选自亚磷酸三苯酯、[3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸］季戌四醇酯和(2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的注塑级碳纤维复合材料，其特征在于，其中所述润滑剂选自脂肪酸盐和脂肪酸酰胺中的一种或者几种；所述分散剂选自石蜡、低分子量聚乙烯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N,N-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或者几种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的注塑级碳纤维复合材料，其特征在于，由所述注塑级碳纤维复合材料制作的试验样条，其密度处于1.55g/cm3以下，拉伸强度在40MPa以上，弯曲强度在60MPa以上，弯曲弹性模量在2500MPa以上，缺口冲击强度大于10KJ/m2。
8.一种权利要求1-7任一项所述注塑级碳纤维复合材料的用途，其特征在于，所述注塑级碳纤维复合材料用于制作汽车各类塑料注塑零部件。
9.一种权利要求1-7任一项所述注塑级碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将碳纤维加入至硅烷偶联剂浓度为1~10%的水溶液中浸泡4小时以上，然后将碳纤维过滤出来，并放入干燥箱中于80-120℃条件下烘干；
步骤二、按上述重量配比称量所述热塑性树脂、碳纤维、抗冲改性剂、无机填料、抗老化剂和其它加工助剂，并置于高速混合机中，在常温下控制转速为500～2000rpm，混合30～1000秒得到热塑性树脂基材、碳纤维和各加工助剂的混合料；
步骤三、将步骤二得到的混合料送入双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机从喂料口到模头各区的温度控制在100～220℃范围间，且所述双螺杆挤出机的螺杆转速处于50~250rpm，在螺杆高速剪切、混炼和输送下，经熔融挤出、造粒后制得所述注塑级碳纤维复合材料。
10.一种权利要求1-7任一项所述注塑级碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将碳纤维加入至硅烷偶联剂浓度为1~10%的水溶液中浸泡4小时以上，然后将碳纤维过滤出来，并放入干燥箱中于80-120℃条件下烘干；
步骤二、按上述重量配比称量所述热塑性树脂、抗冲改性剂、无机填料、抗老化剂和其它加工助剂，并置于高速混合机中，在常温下控制转速为500～2000rpm，混合30～1000秒得到热塑性树脂基材和各加工助剂的混合料；
步骤三、将步骤二得到的混合料送入双螺杆挤出机中，同时按上述重量配比称量步骤一处理后的碳纤维，并将所称量的碳纤维自双螺杆挤出机的侧喂料口加入至双螺杆挤出机中，并在双螺杆挤出机中与热塑性树脂基材和各加工助剂的混合料进行充分混合后，在螺杆的高速剪切、混炼和输送下，经熔融挤出、造粒后制得所述注塑级碳纤维复合材料，其中所述双螺杆挤出机从喂料口到模头各区的温度控制在100～220℃范围间，且所述双螺杆挤出机的螺杆转速处于50~250rpm。
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