一種納米纖維素增強(qiáng)增韌尼龍66復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及改性工程塑料新品種技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種由納米纖維素和玻璃 纖維復(fù)合增強(qiáng)增韌尼龍66復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 尼龍66是最早研制成功的尼龍品種，于1935年制得，并于1939年由美國(guó)杜邦公 司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，是目前最主要的尼龍品種。由于尼龍66的分子極性強(qiáng)，吸水率高，引起 制品尺寸和物性變化大，其耐熱性和低溫沖擊強(qiáng)度等也有待提高。因此，通過(guò)纖維增強(qiáng)、無(wú) 機(jī)物填充和與其他聚合物共混制備復(fù)合材料和合金，得到較好的尺寸穩(wěn)定性、較高強(qiáng)度及 熱變形溫度的尼龍66復(fù)合物，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、交通、化工、儀表、農(nóng)業(yè)等行業(yè)中。 可以采用的纖維一般有玻璃纖維、碳纖維及Kevlar纖維，但未涉及應(yīng)用納米纖維素。由于 傳統(tǒng)制備納米纖維素的方法較難分散，很難應(yīng)用于塑料改性行業(yè)。將纖維素制備成易分散 且具有一定長(zhǎng)徑比的納米級(jí)纖維為前提，并將少量納米纖維素與玻璃纖維復(fù)合增強(qiáng)增韌尼 龍66,實(shí)現(xiàn)改善玻璃纖維單獨(dú)增強(qiáng)尼龍66復(fù)合物的某些性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種納米纖維素增強(qiáng)增韌尼龍66復(fù)合材料， 該復(fù)合材料具有較好的流動(dòng)性、較高的強(qiáng)度、優(yōu)異的耐抗沖擊和耐低溫性能。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種納米纖維素增強(qiáng)增韌尼龍66復(fù)合材料，該復(fù) 合材料包含如下重量份的原料：
[0005] 尼龍66樹脂57. 1-73. 65份，玻璃纖維25-35份，納米纖維素0. 5-6份，偶聯(lián)劑 0. 1-0. 35份，分散潤(rùn)滑劑0. 5-1. 0份，成核劑0. 05-0. 15份，抗氧化劑0. 2-0. 4份。
[0006] 優(yōu)選地，該復(fù)合材料包含如下重量份原料：
[0007] 尼龍66樹脂57. 5-73份，玻璃纖維25-35份，納米纖維素0. 5-6份，偶聯(lián)劑 0. 25-0. 30份，分散潤(rùn)滑劑0. 7-0. 9份，成核劑0. 08-0. 12份，抗氧化劑0. 25-0. 35份。 [0008] 優(yōu)選地，所述的玻璃纖維為無(wú)堿玻璃纖維，所述的無(wú)堿玻璃纖維單根纖維直徑為 7-15微米。
[0009] 優(yōu)選地，所述的納米纖維素來(lái)源為紙漿，所述納米纖維素的長(zhǎng)度為8-20微米，直 徑為25-450納米。
[0010] 優(yōu)選地，所述的偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑KH550或硅烷偶聯(lián)劑KH550與KH560以1 : 1重量比混合的混合物。
[0011] 優(yōu)選地，所述的分散潤(rùn)滑劑選自改性乙撐雙脂肪酸酰胺（TAF)或改性乙撐雙脂肪 酸酰胺與硅酮粉以1 :1重量比混合的混合物。
[0012] 優(yōu)選地，所述的成核劑選自芳基羧酸金屬鹽。
[0013] 優(yōu)選地，所述的抗氧化劑選自受阻酚類抗氧化劑1098或受阻酚類抗氧化劑1098 與亞磷酸酯類抗氧化劑168以重量比1 :1復(fù)配的混合物。
[0014] 經(jīng)對(duì)各組分的優(yōu)選，制得的尼龍66復(fù)合材料具有較好的流動(dòng)性、較高的強(qiáng)度、優(yōu) 異的耐抗沖擊和耐低溫性能，綜合性能非常優(yōu)異，成本較低，可廣泛用于高端電子電氣、化 工機(jī)械及汽車等領(lǐng)域。
[0015] 本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供制備納米纖維素增強(qiáng)增韌尼龍66復(fù)合 材料的制備方法，方法包括如下步驟：
[0016] (1)將紙漿、助磨劑和尼龍66樹脂以0. 1-0. 3 :0. 003-0. 006 :1的重量百分比混 合，放入球磨機(jī)中球磨0. 5-6個(gè)小時(shí)后纖維素達(dá)到納米級(jí)別并分散在尼龍66樹脂中，得到 納米纖維素/尼龍66混合物；
[0017] (2)將步驟（1)得到的納米纖維素/尼龍66混合物、57. 1-73. 65份尼龍66樹脂、 0. 5-1. 0份分散潤(rùn)滑劑、0. 05-0. 15份成核劑和0. 2-0. 4份抗氧化劑混合；
[0018] (3)將步驟（2)稱取的混合原料放入高速混合機(jī)中混合2-5分鐘，然后加入硅烷 偶聯(lián)劑再混合2-7分鐘出料；所述加入硅烷偶聯(lián)劑指添加0. 25-0. 3份硅烷偶聯(lián)劑KH550或 0. 25-0. 3份硅烷偶聯(lián)劑KH550和KH560按重量比1:1的混合物，添加KH550和KH560的混合 物時(shí)，先將偶聯(lián)劑KH550放入混合機(jī)中與其它原料一起混合1-3分鐘后，再將偶聯(lián)劑KH560 放入混合機(jī)中混合1-3分鐘；
[0019] (4)將步驟（3)制得的混合物料及玻璃纖維放入雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)過(guò)拉條、冷卻、 切粒、干燥處理，得到尼龍66復(fù)合材料顆粒；所述擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為180-260轉(zhuǎn)/分鐘，擠出 機(jī)共有九個(gè)加熱區(qū)段，各段溫度從加料口到機(jī)頭分別是235-250°C、260-270°C、265-275°C、 270-280 °C、270-280 °C、270-280 °C、265-275 °C、265-275 °C、260-270 °C。
[0020] 優(yōu)選地，步驟（1)所述的助磨劑選自三乙醇胺、三異丙醇胺、聚合多元醇、二氨基 硅油、聚合醇胺、羥基硅油或聚羧酸；步驟（1)所述的紙漿、助磨劑和尼龍66樹脂以0. 1 : 0. 005 :1的重量百分比混合；步驟⑷所述的擠出機(jī)從加料口到機(jī)頭的各段溫度，分別為 245°C、265°C、270°C、275°C、275°C、275°C、270°C、270°C、265°C。
[0021] 經(jīng)過(guò)優(yōu)選上述條件制得的納米纖維素尺寸適中，尺寸分布均勻，且均勻分散于基 體樹脂中；優(yōu)選的偶聯(lián)劑加料方式有利于其在基體樹脂中分散均勻，發(fā)揮偶聯(lián)劑最優(yōu)異的 功能；優(yōu)選擠出機(jī)各段溫度保證復(fù)合材料充分混合的同時(shí)保證樹脂及各種助劑不易降解， 從而充分發(fā)揮配方中各成分的功能性；上述幾條優(yōu)選條件有利于尼龍66復(fù)合材料綜合性 倉(cāng)泛白勺f是_ 〇
[0022] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0023] 本發(fā)明所得到的復(fù)合材料具有較好的流動(dòng)性、高強(qiáng)度、優(yōu)異的耐沖擊及耐低溫性 能，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025] 本發(fā)明產(chǎn)品使用的尼龍66采用國(guó)產(chǎn)神馬ERP27牌號(hào)；玻璃纖維是直徑約11微 米的短切玻璃纖維；納米纖維素的來(lái)源是紙漿；偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑KH550或硅烷偶聯(lián)劑 KH550與KH560以1 :1重量比組合而成的混合物；分散潤(rùn)滑劑為改性乙撐雙脂肪酸酰胺 (TAF)或改性乙撐雙脂肪酸酰胺與硅酮粉以1 :1重量比混合而成的混合物；成核劑為芳基 羧酸金屬鹽類，所用芳基羧酸金屬鹽為市售牌號(hào)為BT-20產(chǎn)品；抗氧化劑為受阻酚類抗氧 化劑1098,或1098與亞磷酸酯類抗氧化劑168重量比1 :1復(fù)配。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] (1)將0.5份紙漿、0.025份三乙醇胺與5份尼龍66樹脂放入球磨機(jī)中球磨0.5 小時(shí)后取出，得納米纖維素/尼龍66混合物；
[0028] (2)稱取68份尼龍66樹脂、0.3份KH550偶聯(lián)劑、0.8份TAF分散潤(rùn)滑劑、0.1份 成核劑、〇. 3份抗氧化劑以及步驟（1)所得納米纖維素/尼龍66混合物放入高速混合機(jī)中 混合5分鐘；
[0029] (3)將步驟（2)得到的混合物料放入主喂料中，并將25份短切玻璃纖維放入側(cè)喂 料中，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、拉條、冷卻、切粒、干燥處理；所述的主螺桿轉(zhuǎn)速為180轉(zhuǎn)/分 鐘，擠出機(jī)的各段溫度從加料口到機(jī)頭分別是245 °C、265 °C、270 °C、275 °C、275 °C、275 °C、 270°C、270°C、265°C;
[0030] (4)注射成型為標(biāo)準(zhǔn)試樣，注塑溫度分別為280°〇、280°〇、2751：、2701：，注塑的模 具溫度為100 °C。
[0031] 對(duì)制得納米纖維素和玻璃纖維復(fù)合增強(qiáng)增韌尼龍66的拉伸、彎曲、沖擊性能進(jìn)行 了測(cè)試，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為拉伸GB/T1042-92、彎曲GB/T9341-88、沖擊GB/T1843-1996。測(cè)得的結(jié) 果列于表1中。
[0032] 實(shí)施例2:
[0033] (1)將3份紙漿、0.15份聚合多元醇與30份的尼龍66樹脂放入球磨機(jī)中球磨2 小時(shí)后取出，得納米纖維素/尼龍66混合物；
[0034] (2)稱取35. 5份尼龍66樹脂、0.15份KH550、0. 8份TAF與硅酮粉1 :1配比的分 散潤(rùn)滑劑、〇. 1份成核劑、〇. 3份抗氧化劑以及步驟（1)所得納米纖維素/尼龍66放入高速 混合機(jī)中混合3分鐘；再將0. 15份KH560偶聯(lián)劑與步驟（2)所得物料在高速混合機(jī)中混合 2分鐘；
[0035] (3)將步驟（2)得到的混合物料放入主喂料中，并將30份短切玻璃纖維放入側(cè)喂 料中，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、拉條、冷卻、切粒、干燥處理；所述的主螺桿轉(zhuǎn)速為220轉(zhuǎn)/分 鐘，擠出機(jī)的各段溫度從加料口到機(jī)頭分別是240 °C、270 °C、275 °C、275 °C、275 °C、275 °C、 270°C、270°C、260°C;
[0036] (4)注射成型為標(biāo)準(zhǔn)試樣，注塑溫度分別為280°〇、280°〇、2701：、2701：，注塑的模 具溫度為100 °c。
[0037] 對(duì)制得納米纖維素和玻璃纖維復(fù)合增強(qiáng)增韌尼龍66的拉