一種增強抗沖擊尼龍復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高分子材料改性【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種增強抗沖擊尼龍復合材料及其制備方法。本發(fā)明的增強抗沖擊尼龍復合材料，由包含以下重量份的組分制成：尼龍樹脂80~100份；增強纖維40~60份；抗沖擊改性劑4~10份；硅烷偶聯(lián)劑0.6～1.5份；復合型抗氧化劑0.4~1.2份；潤滑劑0.5～1.0份。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的增強抗沖擊尼龍復合材料除了具有足夠低的吸濕率以防止變形發(fā)生，還能實現(xiàn)低翹曲和改善的抗沖擊性，且改性后強度高、模量高、蠕變小。
【專利說明】一種增強抗沖擊尼龍復合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料改性【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種增強抗沖擊尼龍復合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工程塑料尼龍機械強度較高、韌性好，有較高的抗拉、抗壓強度；耐疲勞性能突出，經(jīng)受多次反復屈折仍能保持原有機械強度；表面光滑、摩擦系數(shù)小、耐磨；耐腐蝕，耐堿和大多數(shù)鹽液，還耐弱酸、機油和汽油；無毒，對生物侵蝕呈惰性，有良好抗菌、抗毒能力；耐熱，使用溫度范圍寬，可在45-100°C下長期使用，短時耐熱溫度達120-150°C;有優(yōu)良電氣性能，具有較好的電絕緣性；制件重量輕，易染色，易成形?；谶@些特性，當前保持了對尼龍產(chǎn)品的大量需求。
[0003]但由于尼龍樹脂具有高吸濕率，因此它們呈現(xiàn)出尺寸不穩(wěn)定性和高翹曲。另外，將無機材料添加到尼龍樹脂中導致所得復合材料的抗沖擊性低，因為當多重沖擊施加于尼龍復合材料時，由于尼龍樹脂和無機材料之間的界面結(jié)合力低而使應(yīng)力累積在尼龍分子和無機材料間的界面，由此在界面處出現(xiàn)裂紋。另外，尼龍樹脂主鏈中存在的弱C-C鍵由于尼龍樹脂的固有結(jié)構(gòu)特性而易于斷裂，因而尼龍樹脂存在難以實現(xiàn)低翹曲的問題。通過添加無機增強材料到尼龍樹脂中可在一定程度上解決翹曲問題，但僅僅通過添加無機增強材料所得復合材料在翹曲上改善的很小，而且無機增強材料與尼龍分子之間的低界面結(jié)合力導致了復合材料的機械性能降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明目的在于提供一種增強抗沖擊尼龍復合材料，以解決現(xiàn)有技術(shù)通過添加無機增強材料到尼龍樹脂中可在一定程度上解決尼龍樹脂的翹曲問題，但僅僅通過添加無機增強材料所得復合材料在翹曲上改善的很小，而且無機增強材料與尼龍分子之間的低界面結(jié)合力導致了復合材料的機械性能降低的技術(shù)性問題。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種增強抗沖擊尼龍復合材料的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)通過添加無機增強材料到尼龍樹脂中可在一定程度上解決尼龍樹脂的翹曲問題，但僅僅通過添加無機增強材料所得復合材料在翹曲上改善的很小，而且無機增強材料與尼龍分子之間的低界面結(jié)合力導致了復合材料的機械性能降低的技術(shù)性問題。
[0006]本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種增強抗沖擊尼龍復合材料，由包含以下重量份的組分制成:
[0008]尼龍樹脂80~100份；
[0009]增強纖維40~60份；
[0010]抗沖擊改性劑 4~10份；
[0011]硅烷偶聯(lián)劑 0.6~1.5份；
[0012]復合型抗氧化劑0.4-1.2份；[0013]潤滑劑0.5~1.0份。
[0014]優(yōu)選地，所述尼龍樹脂的特性粘度為0.1Tl.0dL/g，所述尼龍樹脂選自尼龍6、尼龍66、尼龍11中的一種或幾種。
[0015]優(yōu)選地，所述增強纖維為玻璃纖維和碳纖維的復配混合物，所述復配混合物中玻璃纖維與碳纖維的質(zhì)量比為(fl.67):1。
[0016]優(yōu)選地，所述抗沖擊改性劑選自馬來酸酐接枝乙烯/丙烯共聚物、馬來酸酐接枝異戊二烯共聚物、馬來酸酐接枝乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、馬來酸酐接枝乙烯/辛烯共聚物、苯乙烯與丁二烯的共聚物、乙烯與丙烯腈共聚物中的一種或幾種。 [0017]優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑選自乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或Y-氨丙
基三乙氧基硅烷中的一種。
[0018]優(yōu)選地，所述復合型抗氧化劑為2，2’ -亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(抗氧劑2246)與硫代二丙酸二月桂酯(抗氧劑DLTP)的混合物。
[0019]優(yōu)選地，所述混合物中2，2’ -亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與硫代二丙酸二月桂酯的質(zhì)量比為(1.2~1.6):1。
[0020]優(yōu)選地，所述潤滑劑選自硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸中的一種。
[0021]一種增強抗沖擊尼龍復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0022](I)稱取尼龍樹脂80~100份，置于9(TllO°C的烘箱中烘干，烘干時間為4~6小時；
[0023](2)在烘干后的尼龍樹脂中加入抗沖擊改性劑4~10份、復合型抗氧化劑0.4^1.2份、潤滑劑0.5~1.0份于高速混合機中攪拌混合l(Tl5min，混合機轉(zhuǎn)速為2000~3000r/min ；
[0024](3)將增強纖維40-60份按一定比例混合，并用硅烷偶聯(lián)劑0.6^1.5份進行表面處理；
[0025]( 4 )將步驟(2 )得到的物料加入雙螺桿擠出機中，并在雙螺桿擠出機的側(cè)向加料口中加入經(jīng)步驟(3)處理的增強纖維；經(jīng)擠出、造粒、冷卻、切粒、干燥處理得改性尼龍復合材料。
[0026]優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出機的各段的溫度依次為:230~240 V、240^250 V、250~260 0C >260^270 °C、260~270 °C、250~260 °C、250~260 V ；雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為180~240r/min。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果:
[0028]1、本發(fā)明提供的增強抗沖擊尼龍復合材料除了具有足夠低的吸濕率以防止變形發(fā)生，還能實現(xiàn)低翹曲和改善的抗沖擊性，且改性后強度高、模量高、蠕變小；
[0029]2、本發(fā)明的增強抗沖擊尼龍復合材料的制備方法中，所添加的增強纖維經(jīng)過處理后，改善了界面結(jié)合情況，大大增加了機械強度和實現(xiàn)低翹曲，制備工藝簡單易行，適合工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明，而不用于限定本發(fā)明的保護范圍。在實際應(yīng)用中技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的改進和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。[0031]以下實施例中采用GB (國標)測定材料的各項性能，如無特別說明，組分的份數(shù)均為重量份數(shù)。[0032]實施例1
[0033]本實施例中增強抗沖擊尼龍復合材料的制備如下:
[0034](1)稱取尼龍6100份，置于90°C的烘箱中烘干，烘干時間為6小時；
[0035](2)在烘干后的尼龍6中加入馬來酸酐接枝乙烯-丙烯-二烯三元共聚物6份、復合型抗氧化劑0.8份(抗氧劑2246/DLTP質(zhì)量比是1.5:1)、硬脂酸鋅0.8份于高速混合機中攪拌混合lOmin,混合機轉(zhuǎn)速為2800r/min ；
[0036](3)將增強纖維40份(玻璃纖維與碳纖維的質(zhì)量比為1.67:1)混合，并用乙烯基三甲氧基硅烷1.0份進行表面處理；
[0037](4 )將步驟(2 )得到的物料加入雙螺桿擠出機中，并在雙螺桿擠出機的側(cè)向加料口中加入經(jīng)步驟(3)處理的增強纖維；經(jīng)擠出、造粒、冷卻、切粒、干燥處理得改性尼龍復合材料。
[0038]雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為200r/min，雙螺桿擠出機的每段的溫度依次為:230°C、240°C、250°C、260°C、260°C、25(rC、25(rC。其各項性能測試見表 1。
[0039]實施例2
[0040]本實施例中增強抗沖擊尼龍復合材料的制備如下:
[0041](1)稱取尼龍650份和尼龍6640份，置于105°C的烘箱中烘干，烘干時間為4.5小時；
[0042](2)在烘干后的尼龍6和尼龍66中加入馬來酸酐接枝乙烯/辛烯共聚物2份和苯乙烯與丁二烯的共聚物2份、復合型抗氧化劑0.4份(抗氧劑2246/DLTP質(zhì)量比是1.3:1)、硬脂酸1.0份于高速混合機中攪拌混合12min,混合機轉(zhuǎn)速為3000r/min ；
[0043](3)將增強纖維50份(玻璃纖維與碳纖維的質(zhì)量比為L 5:1)混合，并用乙烯基三氯硅烷0.6份進行表面處理；
[0044](4 )將步驟(2 )得到的物料加入雙螺桿擠出機中，并在雙螺桿擠出機的側(cè)向加料口中加入經(jīng)步驟(3)處理的增強纖維；經(jīng)擠出、造粒、冷卻、切粒、干燥處理得改性尼龍復合材料。
[0045]雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為220r/min，雙螺桿擠出機的每段的溫度依次為:235°C、245°C、255°C、265°C、260°C、255°C、255°C。其各項性能測試見表 1。
[0046]實施例3
[0047]本實施例中增強抗沖擊尼龍復合材料的制備如下:
[0048](1)稱取尼龍640份和尼龍6640份，置于110°C的烘箱中烘干，烘干時間為4小時；
[0049](2)在烘干后的尼龍6和尼龍66中加入馬來酸酐接枝乙烯/丙烯共聚物5份和苯乙烯與丁二烯的共聚物3份、復合型抗氧化劑1.2份(抗氧劑2246/DLTP質(zhì)量比是1.6:1)、硬脂酸鋅0.5份于高速混合機中攪拌混合15min，混合機轉(zhuǎn)速為2000r/min ；
[0050](3)將增強纖維50份(玻璃纖維與碳纖維的質(zhì)量比為1:1)混合，并用氨丙基三乙氧基硅烷1.5份進行表面處理；
[0051 ] (4)將步驟(2)得到的物料加入雙螺桿擠出機中，并在雙螺桿擠出機的側(cè)向加料口中加入經(jīng)步驟(3)處理的增強纖維；經(jīng)擠出、造粒、冷卻、切粒、干燥處理得改性尼龍復合材料。
[0052]雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為180r/min，雙螺桿擠出機的每段的溫度依次為:235°C、240°C >255°C >260°C >260°C >255°C >255°C ο 其各項性能測試見表 I。
[0053]實施例4
[0054]本實施例中增強抗沖擊尼龍復合材料的制備如下:
[0055](I)稱取尼龍640份和尼龍6650份，置于95°C的烘箱中烘干,烘干時間為5.5小時；
[0056](2)在烘干后的尼龍6和尼龍66中加入馬來酸酐接枝乙烯-丙烯-二烯三元共聚物6份和苯乙烯與丁二烯的共聚物4份、復合型抗氧化劑1.0份(抗氧劑2246/DLTP質(zhì)量比是1.2:1)、硬脂酸0.8份于高速混合機中攪拌混合12min，混合機轉(zhuǎn)速為2500r/min ；
[0057](3)將增強纖維60份(玻璃纖維與碳纖維的質(zhì)量比為1:1)混合，并用Y-氨丙基三乙氧基硅烷1.2份進行表面處理；
[0058]( 4 )將步驟(2 )得到的物料加入雙螺桿擠出機中，并在雙螺桿擠出機的側(cè)向加料口中加入經(jīng)步驟(3)處理的增強 纖維；經(jīng)擠出、造粒、冷卻、切粒、干燥處理得改性尼龍復合材料。
[0059]雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為240r/min，雙螺桿擠出機的每段的溫度依次為:240°C、250°C >260°C >270°C >270°C >260°C >260°C 0 其各項性能測試見表 I。
[0060]比較例I
[0061]本比較例與實施例3的區(qū)別之處在于，增強纖維是單一的玻璃纖維，其余步驟類似。
[0062](I)稱取原料尼龍640份和尼龍6640份，置于110°C的烘箱中烘干，烘干時間4小時；
[0063](2)在烘干后的尼龍6和尼龍66中加入馬來酸酐接枝乙烯/丙烯共聚物5份和苯乙烯與丁二烯的共聚物3份、復合型抗氧化劑1.2份(抗氧劑2246/DLTP質(zhì)量比是1.6:1)、硬脂酸鋅0.5份于高速混合機中攪拌混合15min，混合機轉(zhuǎn)速為2000r/min ；
[0064](3)將增強纖維50份(玻璃纖維)用Y -氨丙基三乙氧基硅烷1.5份進行表面處理；
[0065]( 4 )將步驟(2 )得到的物料加入雙螺桿擠出機中，并在雙螺桿擠出機的側(cè)向加料口中加入經(jīng)步驟(3)處理的增強纖維；經(jīng)擠出、造粒、冷卻、切粒、干燥處理得改性尼龍復合材料。
[0066]雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為180r/min，雙螺桿擠出機的每段的溫度依次為:235°C、240°C >255°C >260°C >260°C >255°C >255°C ο 其各項性能測試見表 I。
[0067]比較例2
[0068]本比較例與實施例4的區(qū)別之處在于，不添加抗沖擊改性劑，其余步驟類似。
[0069](I)稱取原料尼龍640份和尼龍6650份,置于95°C的烘箱中烘干，烘干時間5.5小時；
[0070](2)在烘干后的尼龍6和尼龍66中加入復合型抗氧化劑1.0份(抗氧劑2246/DLTP質(zhì)量比是1.2:1)、硬脂酸0.8份于高速混合機中攪拌混合12min，混合機轉(zhuǎn)速為2500r/min ；
[0071](3)將增強纖維60份(玻璃纖維與碳纖維的質(zhì)量比為1:1)混合，并用氨丙基三乙氧基硅烷1.2份進行表面處理；
[0072](4 )將步驟(2 )得到的物料加入雙螺桿擠出機中，并在雙螺桿擠出機的側(cè)向加料口中加入經(jīng)步驟(3)處理的增強纖維；經(jīng)擠出、造粒、冷卻、切粒、干燥處理得改性尼龍復合材料。
[0073]雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為240r/min，雙螺桿擠出機的每段的溫度依次為:240°C、250°C > 260°C > 270°C > 270°C > 260°C > 260°C 0 其各項性能測試見表 1。
[0074]表1
【權(quán)利要求】
1.一種增強抗沖擊尼龍復合材料，其特征在于，由包含以下重量份的組分制成:尼龍樹脂80-100份；增強纖維40-60份；抗沖擊改性劑 4~10份；硅烷偶聯(lián)劑0.6^1.5份；復合型抗氧化劑 0.4-1.2份；潤滑劑b0.5~1.0份。
2.如權(quán)利要求1所述的增強抗沖擊尼龍復合材料，其特征在于，所述尼龍樹脂的特性粘度為0.9~1.0dL/g，所述尼龍樹脂選自尼龍6、尼龍66、尼龍11中的一種或幾種。
3.如權(quán)利要求1所述的增強抗沖擊尼龍復合材料，其特征在于，所述增強纖維為玻璃纖維和碳纖維的復配混合物，所述復配混合物中玻璃纖維與碳纖維的質(zhì)量比為(fl.67):1。
4.如權(quán)利要求1所述的增強抗沖擊尼龍復合材料，其特征在于，所述抗沖擊改性劑選自馬來酸酐接枝乙烯/丙烯共聚物、馬來酸酐接枝異戊二烯共聚物、馬來酸酐接枝乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、馬來酸酐接枝乙烯/辛烯共聚物、苯乙烯與丁二烯的共聚物、乙烯與丙烯腈共聚物中的一種或幾種。
5.如權(quán)利要求1所述的增強抗沖擊尼龍復合材料，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑選自乙烯基二氣硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷或Υ _氛丙基二乙氧基硅烷中的一種。
6.如權(quán)利要求1所述的增強抗沖擊尼龍復合材料，其特征在于，所述復合型抗氧化劑為2，2’-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與硫代二丙酸二月桂酯的混合物。
7.如權(quán)利要求6所述的增強抗沖擊尼龍復合材料，其特征在于，所述混合物中2，2’-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與硫代二丙酸二月桂酯的質(zhì)量比為(1.2^1.6):1。
8.如權(quán)利要求1所述的增強抗沖擊尼龍復合材料，其特征在于，所述潤滑劑選自硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸中的一種。
9.一種如權(quán)利要求1-8中任一項所述的增強抗沖擊尼龍復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:(1)稱取尼龍樹脂80~100份，置于90-110℃的烘箱中烘干，烘干時間為4~6小時；(2)在烘干后的尼龍樹脂中加入抗沖擊改性劑4-10份、復合型抗氧化劑0.4-1.2份、潤滑劑0.5~1.0份于高速混合機中攪拌混合10-l5min，混合機轉(zhuǎn)速為2000~3000r/min ；(3)將增強纖維40-60份按一定比例混合，并用硅烷偶聯(lián)劑0.6^1.5份進行表面處理；(4 )將步驟(2 )得到的物料加入雙螺桿擠出機中，并在雙螺桿擠出機的側(cè)向加料口中加入經(jīng)步驟(3)處理的增強纖維；經(jīng)擠出、造粒、冷卻、切粒、干燥處理得改性尼龍復合材料。
10.如權(quán)利要求9所述的增強抗沖擊尼龍復合材料的制備方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機的各段的溫度依次為:230-240?、240-250τ:、250-260τ:、260-270τ:、260-270τ:、250^260°C>250^260°C ;雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為180~240r/min。
【文檔編號】C08L77/02GK103665838SQ201210337447
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月12日
【發(fā)明者】郭學林 申請人:滁州格美特科技有限公司