用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)助劑，尤其涉及一種用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增 容劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 尼龍（PA)是一種應(yīng)用廣泛的工程塑料，具有良好的剛性、耐油耐磨等性能，易于 加工、同時可以回收利用，來源充足等等一系列的優(yōu)勢決定了它在汽車行業(yè)以塑代鋼，實現(xiàn) 車身輕量化設(shè)計的發(fā)展前景。但是純尼龍吸水性大、耐酸性差、干態(tài)和低溫沖擊強度低以及 吸水后易變形，影響了制品的尺寸穩(wěn)定性，使其應(yīng)用范圍受到了一定的限制。對此，為了滿 足尼龍在汽車領(lǐng)域的耐高溫耐磨損的使用要求，采用玻纖對尼龍進行增強改性，以改進尼 龍塑料的沖擊性、熱變形性、力學(xué)性能、成型加工性能及耐化學(xué)腐蝕性能。
[0003] 但是玻纖在基體尼龍樹脂中的分散問題會直接影響到復(fù)合材料的增強效果，因為 玻纖的加入，使尼龍原有的光滑表面變的很粗糙，進而影響到產(chǎn)品的表面質(zhì)量，同時由于玻 纖和尼龍的界面結(jié)合比較差，以至于制品的物理力學(xué)強度較低。此外玻纖對加工設(shè)備的磨 損也十分嚴重，在很大程度上增加了機器方面的損耗費用，嚴重的限制了它的應(yīng)用。
[0004] 通常采用硅烷偶聯(lián)劑類改善玻纖與尼龍的相容性，但由于硅烷偶聯(lián)劑為小分子沒 有足夠長的分子鏈在玻纖表面形成吸附層，則其相應(yīng)的立體屏障不足以克服尼龍之間的相 互吸引，從而也不能有效阻礙玻纖之間的聚集作用，降粘分散效果不夠明顯。
[0005] 為了克服這一缺陷，助劑能夠通過氫鍵、離子鍵、共價鍵及范德華力及用于尼龍/ 玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑分子與尼龍分子的纏結(jié)等相互作用緊緊地吸附在玻 纖表面，使助劑不易脫附，同時，能夠與尼龍有一定的相似相容性，使得尼龍與玻纖兩相獲 得良好的相容性，端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚物與硅烷偶聯(lián)劑的化合物用于尼龍/玻璃纖維增 強復(fù)合材料的界面增容劑符合以上原理，對尼龍/玻纖有明顯的降粘、分散效果，從而提高 其力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的，就是為了解決上述問題，提供一種新型的用于尼龍/玻璃纖維增 強復(fù)合材料的界面增容劑及其制備方法。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種用于尼龍/玻璃纖維增強 復(fù)合材料的界面增容劑，由以下組分及重量份含量制備而成：
[0008] 端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚物77~89份；
[0009] 硅烷偶聯(lián)劑 10~20份；
[0010] 引發(fā)劑 1~3份；
[0011] 所述端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚物由以下組分及重量份含量制備而成：
[0012] 己內(nèi)酰胺 75~85份；
[0013] 有機酸 8~15份；
[0014] 氨基己酸 7~10份。
[0015] 所述硅烷偶聯(lián)劑選自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3_(2, 3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧 基硅烷中一種或兩種的組合。
[0016] 所述引發(fā)劑選自對甲苯磺酸、三苯基膦或四已基溴化銨中一種。
[0017] 所述有機酸選自丁二酸、己二酸、癸二酸、對苯二甲酸、苯甲酸、十二酸中的一種。
[0018] 上述用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑的制備方法是，在氮氣保護 下，控制反應(yīng)溫度為145~210°C，將配比量的聚己內(nèi)酰胺低聚物與配比量的硅烷偶聯(lián)劑機 械攪拌混合，加入配比量的引發(fā)劑，反應(yīng)10~30min ;
[0019] 所述端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚物按以下方法制備：在氮氣保護下，控制反應(yīng)溫度為 160~220°C，將配比量的己內(nèi)酰胺與配比量的有機酸、配比量的氨基己酸反應(yīng)，反應(yīng)1. 5~ 3小時。
[0020] 上述用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑的制備方法，具體步驟如 下：在容器中，加入配比量的己內(nèi)酰胺、配比量的有機酸、配比量的氨基己酸后，高速通氮置 換瓶內(nèi)的空氣，緩慢地升溫至160~220°C，反應(yīng)1. 5~3小時，適當(dāng)降溫后，依次加入配比 量的硅烷偶聯(lián)劑和配比量的引發(fā)劑，在145~210°C下反應(yīng)10~30min ;最后用二甲苯作溶 劑在索氏提取器中除去產(chǎn)物中未反應(yīng)的單體，并在l〇〇°C干燥，即得到一種用于尼龍/玻璃 纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑產(chǎn)品。
[0021] 本發(fā)明的界面增容劑是以端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚物為相容鏈、以硅烷偶聯(lián)劑為結(jié) 合基團，并在引發(fā)劑的作用下反應(yīng)而成的具有一定界面改善性能的助劑。其中的端羧基聚 己內(nèi)酰胺低聚物，是由己內(nèi)酰胺以有機酸為封端劑、氨基乙酸為開環(huán)劑合成的。本發(fā)明的界 面增容劑是具有一定擴散鏈段的端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚物類界面增容劑。
[0022] 將本發(fā)明具有一定擴散鏈的界面增容劑用在尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料中，不 但能在玻璃纖維的表面形成足夠的吸附層，同時還能與尼龍形成有效的相容界面，改善了 玻璃纖維在高填量時的分散性，減少了浮纖現(xiàn)象，使得復(fù)合材料有更好的加工性能和機械 性能。
【具體實施方式】
[0023] 實施例1
[0024] 原料配比： 己內(nèi)酰胺 85克 氨基乙酸 10克
[0025] 苯甲酸 14克 KH550 10 克 對甲苯磺酸 1克
[0026] 在三口燒瓶中，按配比加入己內(nèi)酰胺、氨基乙酸和苯甲酸后，高速通氮置換瓶內(nèi) 的空氣，緩慢地升溫至220°C，在220°C下開環(huán)聚合2小時，適當(dāng)降溫到190°C，再依次加入 KH550(3-氨基丙基三乙氧基硅烷）以及對甲苯磺酸，在190°C下反應(yīng)15min。最后用二甲苯 作溶劑在索氏提取器中除去產(chǎn)物中混有未反應(yīng)的單體等。并在l〇〇°C干燥，即得到本發(fā)明的 一種用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑產(chǎn)品。
[0027] 實施例2
[0028] 原料配比： 己內(nèi)酰胺 80克
[0029] 氨基乙酸 9克 己二酸 11克
[0030] KH550 15 克 對甲苯磺酸 1克
[0031] 在三口燒瓶中，按配比加入己內(nèi)酰胺、氨基乙酸和己二酸后，高速通氮置換瓶內(nèi)的 空氣，緩慢地升溫至200°c，在200°C下開環(huán)聚合2小時，適當(dāng)降溫到170°C，依次加入KH550 以及對甲苯磺酸，在170°C下反應(yīng)15min。最后用二甲苯作溶劑在索氏提取器中除去產(chǎn)物中 混有未反應(yīng)的單體等。并在l〇〇°C干燥，即得到本發(fā)明的一種用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合 材料的界面增容劑產(chǎn)品。
[0032] 實施例3
[0033] 原料配比： 己內(nèi)酰胺 80克 氨基乙酸 9克
[0034] 己二酸 11克 KH560 10 5? 四已基溴化銨 2克
[0035] 在三口燒瓶中，按配比加入己內(nèi)酰胺、氨基乙酸和己二酸后高速通氮置換瓶內(nèi) 的空氣，緩慢地升溫至190°C，在190°C下開環(huán)聚合2小時，適當(dāng)降溫到170°C，依次加入 KH560(3-(2,3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷）以及四已基溴化銨在170°C下反應(yīng)15min。 最后用二甲苯作溶劑在索氏提取器中除去產(chǎn)物中混有未反應(yīng)的單體等。并在l〇〇°C干燥，即 得到本發(fā)明的一種用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑產(chǎn)品。
[0036] 實施例4
[0037] 原料配比： 己內(nèi)酰胺 75克 氨基乙酸 10克
[0038] 對苯二甲酸 15克 KH560 10 克 四已基溴化銨 2克
[0039] 在三口燒瓶中，按配比加入己內(nèi)酰胺、氨基乙酸和對苯二甲酸后，高速通氮置換瓶 內(nèi)的空氣，緩慢地升溫至200°C，在200°C下開環(huán)聚合2. 5小時，適當(dāng)降溫到180°C，依次加入 KH560以及四已基溴化銨，在180°C下反應(yīng)10min。最后用二甲苯作溶劑在索氏提取器中除 去產(chǎn)物中混有未反應(yīng)的單體等。并在l〇〇°C干燥，即得到本發(fā)明的一種用于尼龍/玻璃纖維 增強復(fù)合材料的界面增容劑產(chǎn)品。
【主權(quán)項】
1. 一種用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑，其特征在于，由以下組分及 重量份含量制備而成： 端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚物 77~89份； 硅烷偶聯(lián)劑 10~20份； 引發(fā)劑 1~3份； 所述端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚物由以下組分及重量份含量制備而成： 己內(nèi)酰胺 75~85份； 有機酸 8~15份； 氨基己酸 7~10份。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑，其特征在于： 所述硅烷偶聯(lián)劑選自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2, 3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷中 一種或兩種的組合。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑，其特征在于： 所述引發(fā)劑選自對甲苯磺酸、三苯基膦或四已基溴化銨中一種。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑，其特征在于： 所述有機酸選自丁二酸、己二酸、癸二酸、對苯二甲酸、苯甲酸、十二酸中的一種。
5. 權(quán)利要求1所述用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑的制備方法，其特 征在于：在氮氣保護下，控制反應(yīng)溫度為145~210°C，將配比量的端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚 物與配比量的硅烷偶聯(lián)劑機械攪拌混合，加入配比量的引發(fā)劑，反應(yīng)10~30min ; 所述端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚物按以下方法制備：在氮氣保護下，控制反應(yīng)溫度為 160~220°C，將配比量的己內(nèi)酰胺與配比量的有機酸、配比量的氨基己酸反應(yīng)，反應(yīng)1. 5~ 3小時。
6. 權(quán)利要求5所述用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑的制備方法，其 特征在于，具體步驟如下：在容器中，加入配比量的己內(nèi)酰胺、配比量的有機酸、配比量的氨 基己酸后，高速通氮置換瓶內(nèi)的空氣，緩慢地升溫至160~220°C，反應(yīng)1. 5~3小時，適 當(dāng)降溫后，依次加入配比量的硅烷偶聯(lián)劑和配比量的引發(fā)劑，在145~210°C下反應(yīng)10~ 30min ;最后用二甲苯作溶劑在索氏提取器中除去產(chǎn)物中未反應(yīng)的單體，并在KKTC干燥， 即得到一種用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑產(chǎn)品。
【專利摘要】一種用于尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料的界面增容劑，由以下組分及重量份含量制備而成：端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚物77～89份；硅烷偶聯(lián)劑10～20份；引發(fā)劑1～3份；其中的端羧基聚己內(nèi)酰胺低聚物由以下組分及重量份含量制備而成：己內(nèi)酰胺75～85份；有機酸8～15份；氨基己酸7～10份。將本發(fā)明具有一定擴散鏈的界面增容劑用在尼龍/玻璃纖維增強復(fù)合材料中，不但能在玻璃纖維的表面形成足夠的吸附層，同時還能與尼龍形成有效的相容界面，改善了玻璃纖維在高填量時的分散性，減少了浮纖現(xiàn)象，使得復(fù)合材料有更好的加工性能和機械性能。
【IPC分類】C08G69-10, C08L77-02, C08K5-544, C08G69-16, C08K5-5435
【公開號】CN104804424
【申請?zhí)枴緾N201510237316
【發(fā)明人】李 遠, 唐頌超, 王麗, 李文振, 鄧澤星, 米易曉
【申請人】華東理工大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月12日