本发明属于高分子复合材料，具体地，涉及一种碳纤维改性树脂材料及其制备方法。
背景技术：
1、树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、化学稳定性良好等优点，是现代工业的重要材料。聚丙烯树脂具有密度低、刚韧平衡性好、热性能和耐酸碱性能优等特点，短切碳纤维作为一种性能优异的无机填料，具有高强度、高模量、耐腐蚀优和质轻等特点。采用短切碳纤维增强聚丙烯，相较于传统的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，具有高强度和轻量化优势，特别在汽车轻量化领域中有着深远的研究意义，将这种材料用于制造车身面板、车顶和地板组件等，可显著减轻车辆质量，提高能源效率和性能。
2、然而，聚丙烯为非极性树脂，碳纤维表面含有大量极性基团，使得碳纤维和聚丙烯树脂的结合性能较差，且碳纤维相较于聚丙烯树脂属于硬质材料，在结合界面处形成胶强的内应力，难以充分发挥碳纤维的强化作用，且在外力作用结合界面的应力释放，导致材料易产生蠕变，影响复合制品的结构稳定性，大大限制了材料的应用。
技术实现思路
1、为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种碳纤维改性树脂材料及其制备方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种碳纤维改性树脂材料，按照重量份计包括：聚丙烯树脂100份、改性碳纤维11-16份、相容剂6-9份、润滑剂1.8-2.6份和抗氧剂0.1-0.15份。
4、所述改性碳纤维由以下方法制备：
5、步骤a1：将二乙烯三胺、碱性分子筛和无水四氢呋喃混合，通入干燥氮气保护，冰水浴控制温度为5-15℃，施加120-150rpm搅拌，缓慢加入烷基酰氯反应1-1.5h，之后水浴并在40-55℃继续反应2-3h，反应结束过滤脱除碱性分子筛，旋蒸脱除四氢呋喃，得到中间体；
6、进一步地，二乙烯三胺、烷基酰氯、碱性分子筛和无水四氢呋喃的用量比为0.1mol：0.2mol：2.5-4g：30-50ml，碱性分子筛作为酸吸收剂，促进烷基酰氯与二乙烯三胺的伯胺反应形成含双端烷基链的酰胺化合物；
7、优选地，烷基酰氯为丁酰氯、正戊酰氯、辛酰氯和癸酰氯中的一种或多种。
8、步骤a2：将中间体、硅烷偶联剂kh-560和无水丙酮混合，通入干燥氮气保护，升温至50-60℃，施加60-90rpm搅拌，间断加入二月桂酸二丁基锡反应6-8h，反应结束旋蒸脱除丙酮，得到改性剂；
9、进一步地，中间体、硅烷偶联剂kh-560、二月桂酸二丁基锡和无水丙酮的用量比为0.1mol：0.1mol：0.12-0.16g：130-180ml，在二月桂酸二丁基锡的促进下，硅烷偶联剂kh-560的环氧基与中间体的仲胺结构开环，引入乙氧基硅烷结构。
10、步骤a3：将短切碳纤维浸入硝酸溶液中并升温浸泡5h，过滤干燥后得到活化碳纤维，再将改性剂和乙醇溶液混合，酸化至ph值为4-5并搅拌水解1-1.5h，加入活化碳纤维混合后静置12h，过滤、洗涤、干燥，得到改性碳纤维；
11、进一步地，活化碳纤维、改性剂和乙醇溶液的用量比为50g：3.5-5.2g：80-100ml，乙醇溶液的质量分数为50%，改性剂在酸性醇水溶液中水解并与活化碳纤维表面偶联，使得改性剂接枝到碳纤维表面。
12、一种碳纤维改性树脂材料的制备方法，包括如下步骤：
13、步骤s1：将改性碳纤维之外的原料预混并从挤出机的主喂料口投料，改性碳纤维从侧喂料口投料，挤出切粒，制成复合母粒；
14、步骤s2：将复合母粒转入模具中热压成型，得到碳纤维改性树脂材料。
15、进一步地，挤出切粒的温度工艺参数为：一区155-165℃，二区170-180℃，三区180-190℃，四区190-200℃，五区185-195℃，六区180-190℃，机头190-205℃。
16、进一步地，热压成型的温度为185-200℃，热压压力为5.5-6.5mpa。
17、本发明的有益效果：
18、本发明以聚丙烯树脂为基体，通过复配改性碳纤维共混改性，该改性碳纤维以市售短切碳纤维为基体，由烷基酰氯与二乙烯三胺的伯胺反应形成含双端烷基链的酰胺化合物，即中间体，再由硅烷偶联剂kh-560的环氧基与中间体的仲胺结构开环，引入乙氧基硅烷结构，即制成改性剂，其在酸性醇水溶液中水解并与碳纤维表面偶联，使得改性剂接枝到碳纤维表面；改性碳纤维表面引入大量烷基短链修饰，提升碳纤维与聚丙烯基体的相容性，在共混复合过程中易于均匀分散到基体中形成空间交织的碳纤维基强化网络，改性剂在碳纤维近表层引入大量酰胺结构，在成型过程中诱导产生β相结晶，即在碳纤维的近层形成向聚丙烯基体延伸的β晶过渡层，该β相晶较于基体的α相晶的晶体排列更加有序、韧性更佳，使得异质的碳纤维与基体的结合韧性更好，有效降低碳纤维与基体聚丙烯间的内应力，提升复合后材料的抗冲击性能，同时，在外力作用下不易产生应力蠕变，利于材料成型后保持结构的稳定性。
1.一种碳纤维改性树脂材料，其特征在于，按照重量份计包括：聚丙烯树脂100份、改性碳纤维11-16份、相容剂6-9份、润滑剂1.8-2.6份和抗氧剂0.1-0.15份；
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维改性树脂材料，其特征在于，二乙烯三胺、烷基酰氯、碱性分子筛和无水四氢呋喃的用量比为0.1mol：0.2mol：2.5-4g：30-50ml。
3.根据权利要求2所述的一种碳纤维改性树脂材料，其特征在于，烷基酰氯为丁酰氯、正戊酰氯、辛酰氯和癸酰氯中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种碳纤维改性树脂材料，其特征在于，中间体、硅烷偶联剂kh-560、二月桂酸二丁基锡和无水丙酮的用量比为0.1mol：0.1mol：0.12-0.16g：130-180ml。
5.根据权利要求4所述的一种碳纤维改性树脂材料，其特征在于，活化碳纤维、改性剂和乙醇溶液的用量比为50g：3.5-5.2g：80-100ml。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种碳纤维改性树脂材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种碳纤维改性树脂材料的制备方法，其特征在于，挤出切粒的温度工艺参数为：一区155-165℃，二区170-180℃，三区180-190℃，四区190-200℃，五区185-195℃，六区180-190℃，机头190-205℃。
8.根据权利要求6所述的一种碳纤维改性树脂材料的制备方法，其特征在于，热压成型的温度为185-200℃，热压压力为5.5-6.5mpa。
