CN102010590A - 一种长玻璃纤维增强尼龙材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料及其成型加工领域,是一种长玻璃纤维增强尼龙材料及其制备方法,组分为:尼龙29-67wt%,长玻璃纤维30-60wt%,相容剂2-10wt%,抗氧剂0.3-1.0wt%。制备方法:先将尼龙、相容剂、抗氧剂进行混合;再将混合物加入到双螺杆挤出机内,加工温度在235-300℃;将树脂熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中;继而将长玻璃纤维通过浸渍模具,浸渍模具的浸渍温度为260-320℃,使长玻璃纤维被熔体充分浸渍,最后冷却、牵引、切粒,即得到长玻璃纤维增强尼龙粒料。本发明可以加强玻纤在尼龙熔体中的浸渍效果,消除或减小对人体有害的物质,降低气味,降低环境污染,有效的改善材料的浸渍效果和力学性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料及其成型加工领域,涉及一种长玻璃纤维增强尼龙材料及其制备方法。
背景技术
在短纤维增强热塑性塑料的制造过程中,纤维在挤出机中与树脂混炼时,由于螺杆和机筒之间的剪切,纤维会受到损伤,原来为6mm的纤维,在粒料中的长度变成0.2-1mm(一般在0.7mm以下)。由于增强塑料的性能与纤维长度有关,所以纤维短时,很难用于结构用途。长玻璃纤维增强聚丙烯中的玻璃纤维长度较长,而且纤维长度分布更好,可以提高制品的力学性能,特别是冲击强度提高显著,刚性增加,有利于在结构件上的应用。但由于聚丙烯的分子结构限制其力学性能和耐热性能,对于力学性能和耐热要求更高的结构部件,长玻璃纤维增强聚丙烯材料就满足不了要求,需要开发力学性能和耐热性更高的长玻璃纤维增强尼龙材料。
影响长玻璃纤维增强尼龙6材料物理性能的主要因素有两种:1、尼龙6与玻璃纤维的界面粘接力较差,改善其界面粘接力对其性能有很大影响;2、树脂熔体的粘度。
在长玻璃纤维增强尼龙6制备过程中,由于尼龙树脂的粘度较大,一般采用在浸渍过程中聚合的方法。例如200410015624.7专利中,先将尼龙及尼龙盐溶解于溶剂中,再在浸渍过程中发生聚合反应。这样虽然可以达到良好的浸渍效果,但是溶剂的使用,对于环境的污染较大,而且对生产工人的危害也较为突出,另外,在拉挤过程中进行在线反应,使得控制相对复杂。但对于将低粘尼龙6直接熔融浸渍制备长玻璃纤维增强尼龙6材料的开发和研究还没有报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对以上现有技术存在的缺点,提出一种长玻璃纤维增强尼龙材料及其制备方法,可以加强玻纤在尼龙熔体中的浸渍效果,消除或减小对人体有害的物质,降低气味,降低环境污染,有效的改善材料的浸渍效果和力学性能。
本发明解决以上技术问题的技术方案是:
一种长玻璃纤维增强尼龙材料,由以下组分组成:尼龙29-67wt%,长玻璃纤维30-60wt%,相容剂2-10wt%,抗氧剂0.3-1.0wt%。尼龙为低粘尼龙,粘度小于等于2.4,尼龙为尼龙6、尼龙66的一种或两种混合。
本发明使用低粘尼龙,粘度低可以直接提高混合体系的流动性,增加玻璃纤维与树脂的浸渍效果,无需再使用流动性改性剂,而以往流动性改性剂的使用会和体系中的抗氧剂发生自由基终止反应,流动性改性剂会被大量消耗,起不到流动改性的作用,也会导致产品稳定性差,生产过程中还会产生刺激性气味;而流动性改性剂的避免使用恰巧解决了以上问题。
混合体系的流动性提高后,润滑效果自然也就得到提高,也不再需要使用润滑剂,而以往润滑剂的使用在反应温度较高的条件下润滑剂易挥发,容易导致产品外表面气泡现象,直接影响产品表面质量;而润滑剂的避免使用恰巧解决了这一长期难以得到解决的问题,也有利于降低生产成本。
由此可见,本发明巧妙的使用低粘尼龙,从而达到提高混合体系的流动性的目的,不再需要使用流动性改性剂和润滑剂,相容剂的用量也减少了,一举多得。需要重点指出的是,在现有技术中,本领域技术人员也曾考虑过用低粘尼龙来提高流动性,但粘度相对较高,更为重要的仍不会放弃使用流动性改性剂和润滑剂,仍然不能有效的解决以上现有技术中存在的问题,而本发明可以说是克服了本领域的技术偏见,突破性的解决了以上技术问题,解决了本领域技术人员长期有待解决而仍未得到解决的技术问题。
长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,包括以下步骤:
⑴将尼龙、相容剂、抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均匀;
⑵将步骤⑴得到的混合物加入到双螺杆挤出机内;
⑶将混合熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中,继而将长玻璃纤维通过浸渍模具,冷却、牵引、和切粒,得到长玻璃纤维增强尼龙材料粒料;步骤⑶中,浸渍模具的浸渍温度为260-320℃。
浸渍温度为260-320℃,在此温度下,树脂熔体的流动性达到最佳,同时玻纤与基体树脂的结合力会增强,这样会使使长玻璃纤维被熔体充分浸渍。
本发明进一步限定的技术方案是:
前述的长玻璃纤维增强尼龙材料,相容剂为马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝PE或马来酸酐接枝EPDM,马来酸酐接枝率>0.8。混合体系的流动性得到提高,且马来酸酐接枝率>0.8,这样相容剂的量就用得少了,可以减少相容剂对设备的腐蚀,对人体的伤害,成本也得到降低。
前述的长玻璃纤维增强尼龙材料,长玻璃纤维为偶联剂处理过的长玻璃纤维。先对长玻璃纤维用偶联剂进行处理,而不是直接向混合体系中加入偶联剂,偶联剂与玻璃纤维有很好的结合力,而直接向混合体系中加入偶联剂容易损坏现有的体系平衡,且偶联剂会和其它成分发生微弱反应,影响产品稳定性。
前述的长玻璃纤维增强尼龙材料,长玻璃纤维为LFT连续无捻粗纱,纤维类型为E玻璃,纤维单丝直径为2400Tex 17μm-1200Tex 16μm。
前述的长玻璃纤维增强尼龙材料,抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂944、抗氧剂327、抗氧剂168、抗氧剂1790中的一种或几种的混合物。
前述的长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,步骤⑵中,双螺杆挤出机温度共设8段,第一段和第二段挤出温度在235-245℃,其它几段挤出温度在250-300℃;主机转速控制在200-450转/分。
前述的长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,骤⑶中,尼龙为尼龙6时, 浸渍模具的浸渍温度为260-300℃。骤⑶中,尼龙为尼龙66时, 浸渍模具的浸渍温度为280-320℃。
前述的长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,步骤⑶中,所制得的长玻纤增强尼龙材料粒料的长度为5-50mm。
本发明的优点是:1、采用商品化牌号丰富的低粘尼龙作原料,避免不饱和羧酸或其酸酐等对人体有害的物质加入,简化工艺,减少气味,降低成本;2、不需要加入过氧化物类的流动改性剂,这会有效的防止与体系中的抗氧剂发生自由基终止反应,提高浸渍效果,提高产品性能和质量稳定性,延长材料的使用寿命;3、可以减小对环境的污染,减少对设备的腐蚀,降低生产成本。
具体实施方式
实施例一
一种长玻璃纤维增强尼龙材料,由以下组分组成:尼龙6:34.2wt%,长玻璃纤维60wt%,相容剂5wt%,抗氧剂:0.8wt%。尼龙6为低粘尼龙6,粘度2.4。
相容剂为马来酸酐接枝POE,马来酸酐接枝率0.9。长玻璃纤维为偶联剂处理过的长玻璃纤维。长玻璃纤维为LFT连续无捻粗纱,纤维类型为E玻璃,纤维单丝直径为2400Tex 17μm,抗氧剂1098和168,
长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,包括以下步骤:
第一步:将尼龙6、相容剂、抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均匀;
第二步:将第一步得到的混合物加入到双螺杆挤出机内,双螺杆挤出机温度共设8段,第一段和第二段挤出温度在235℃,其它几段挤出温度在250℃;主机转速控制在200转/分;将树脂熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中;
第三步:继而将长玻璃纤维通过浸渍模具,浸渍模具的浸渍温度为260℃,使长玻璃纤维被熔体充分浸渍,最后冷却、牵引、切粒,即得到长玻璃纤维增强尼龙6粒料。
其中,所制得的长玻纤增强尼龙6粒料的长度为12mm。
实施例二
一种长玻璃纤维增强尼龙材料,由以下组分组成:尼龙6:59wt%,长玻璃纤维30wt%,相容剂10wt%,抗氧剂1.0wt%。尼龙为低粘尼龙,粘度等于2.0。
相容剂为马来酸酐接枝PE,马来酸酐接枝率1.0。长玻璃纤维为偶联剂处理过的长玻璃纤维。长玻璃纤维为LFT连续无捻粗纱,纤维类型为E玻璃,纤维单丝直径为1200Tex 16μm,抗氧剂为1098和168,
长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,包括以下步骤:
第一步:将尼龙6、相容剂、抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均匀;
第二步:将第一步得到的混合物加入到双螺杆挤出机内,双螺杆挤出机温度共设8段,第一段和第二段挤出温度在240℃,其它几段挤出温度在270℃;主机转速控制在300转/分;将树脂熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中;
第三步:继而将长玻璃纤维通过浸渍模具,浸渍模具的浸渍温度为290℃,使长玻璃纤维被熔体充分浸渍,最后冷却、牵引、切粒,即得到长玻璃纤维增强尼龙6粒料。
其中,所制得的长玻纤增强尼龙6粒料的长度为5mm。
实施例三
一种长玻璃纤维增强尼龙材料,由以下组分组成:尼龙66:57.7wt%,长玻璃纤维40wt%,相容剂2wt%,抗氧剂0.3wt%。尼龙为低粘尼龙,粘度1.8。
相容剂为马来酸酐接枝EPDM,马来酸酐接枝率1.1。长玻璃纤维为偶联剂处理过的长玻璃纤维。长玻璃纤维为LFT连续无捻粗纱,纤维类型为E玻璃,纤维单丝直径为2400Tex 17μm,抗氧剂为1098和168,
长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,包括以下步骤:
第一步:将尼龙66、相容剂、抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均匀;
第二步:将第一步得到的混合物加入到双螺杆挤出机内,双螺杆挤出机温度共设8段,第一段和第二段挤出温度在245℃,其它几段挤出温度在300℃;主机转速控制在450转/分;将树脂熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中;
第三步:继而将长玻璃纤维通过浸渍模具,浸渍模具的浸渍温度为310℃,使长玻璃纤维被熔体充分浸渍,最后冷却、牵引、切粒,即得到长玻璃纤维增强尼龙66粒料。
其中,所制得的长玻纤增强尼龙66粒料的长度为50mm。
本发明还可以有其它实施方式,凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种长玻璃纤维增强尼龙材料,其特征在于:按重量百分比由以下组分组成:
尼龙 29-67%
长玻璃纤维 30-60%
相容剂 2-10%
抗氧剂 0.3-1.0%
所述的尼龙为低粘尼龙,粘度小于等于2.4,所述尼龙为尼龙6、尼龙66的一种或两种混合。
2.如权利要求1所述的长玻璃纤维增强尼龙材料,其特征在于:所述相容剂为马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝PE或马来酸酐接枝EPDM,马来酸酐接枝率>0.8。
3.如权利要求1所述的长玻璃纤维增强尼龙材料,其特征在于:所述长玻璃纤维为偶联剂处理过的长玻璃纤维。
4.如权利要求1所述的长玻璃纤维增强尼龙材料,其特征在于:所述长玻璃纤维为LFT连续无捻粗纱,纤维类型为E玻璃,纤维单丝直径为2400Tex 17μm-1200Tex 16μm。
5.如权利要求1所述的长玻璃纤维增强尼龙材料,其特征在于:所述抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂944、抗氧剂327、抗氧剂168、抗氧剂1790中的一种或几种的混合物。
6.权利要求1-5中任一权利要求所述长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,包括以下步骤:
⑴将尼龙、相容剂、抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均匀;
⑵将步骤⑴得到的混合物加入到双螺杆挤出机内;
⑶将混合熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中,继而将长玻璃纤维通过浸渍模具,冷却、牵引、和切粒,得到长玻璃纤维增强尼龙材料粒料;
其特征在于:
所述步骤⑶中,浸渍模具的浸渍温度为260-320℃。
7.如权利要求6所述的长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,其特征在于:所述步骤⑵中,双螺杆挤出机温度共设8段,第一段和第二段挤出温度在235-245℃,其它几段挤出温度在250-300℃;主机转速控制在200-450转/分。
8.如权利要求6所述的长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,其特征在于:所述骤⑶中,尼龙为尼龙6时, 浸渍模具的浸渍温度为260-300℃。
9.如权利要求6所述的长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,其特征在于:所述骤⑶中,尼龙为尼龙66时, 浸渍模具的浸渍温度为280-320℃。
10.如权利要求6所述的长玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法,其特征在于:所述步骤⑶中,所制得的长玻纤增强尼龙材料粒料的长度为5-50mm。
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