CN102585495A - 一种耐水解玻纤增强pa66复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子工程塑料改性领域，具体涉及一种耐水解玻纤增强PA66复合材料的制备，其特征在于由按重量份计算的以下物质组成：PA66 55-65份；耐水解剂0.1-2份；玻璃纤维30-40份；纳米颗粒1-3份；抗氧剂0.5-2份；润滑剂0.5-2份，制备方法为采用双螺杆机挤出造粒。本发明通过高效的耐水解剂的引入，提高了PA66的耐水解性能，增强了玻纤增强PA66在高湿环境下的物理机械性能，同时纳米颗粒的引入，进一步增强了PA66的拉伸强度、硬度等机械性能，且增强了PA66的耐磨性，进一步扩大PA66的应用范围。

Description

一种耐水解玻纤增强PA66复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子工程塑料改性领域，具体涉及一种耐水解玻纤增强PA66复合材料的制备。

背景技术

PA66又称尼龙66，化学名为聚己二酸己二胺，为半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，具有优异的机械性能、耐磨性、耐化学性及加工性能。PA66的缺点在于其易吸水，平衡吸水率为2.5％左右，吸水后PA66的拉伸强度及弯曲强度大大的降低，性能变差，故其在高湿环境不能应用；另一方面，PA66的吸水性导致产品成型后收缩率不易控制，易发生翘曲变形且产品尺寸稳定性差，不能满足耐环境应力及高加工精度的要求。为了扩大PA66的应用，需要对PA66进行增强改性，增强其耐水解性，其中最常用的方法是采用玻璃纤维作为增强剂改性，生产工艺采用挤出机造粒，该方法具有加工成型方便，生产效率高等优点，例如专利：一种玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料及其制备方法，公开号：CN101914289A，就是采用玻纤作为增强剂，提高材料的耐水解性，但是该专利却忽视了玻纤的填充以及其填充量对材料耐磨性能的影响。因为随着机械设备向着大功率高速度方向发展，以及机械设备在苛刻条件下的应用，对PA66的性能提出了更高的要求，特别是其耐磨性，防止机械零件易因磨损而失效。

发明内容

本发明的目的在于解决PA66易吸水的缺点，同时提高PA66的耐磨性能，提供一种耐水解的玻纤增强PA66复合材料。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种耐水解的玻纤增强PA66复合材料配方，其特征在于，由按重量份计算的以下物质组成：(1)PA6655-65份；(2)耐水解剂0.1-2份；(3)玻璃纤维30-40份；(4)纳米颗粒1-3份；(5)抗氧剂0.5-2份；(6)润滑剂0.5-2份。

所述PA66，拉伸强度为70.0-80.0MPa，冲击强度为1-2.5kJ/m²；

所述耐水解剂为碳化二亚胺或二环己基碳化亚胺中的一种或两种；

所述玻璃纤维为经过经过硅烷偶联剂KH-550表面处理的无碱玻纤；

所述纳米颗粒为硅烷偶联剂KH-550改性纳米SiO₂，该种改性后的纳米颗粒不易团聚，分散效果好；

所述抗氧剂为抗氧剂2921，它是抗氧剂168、抗氧剂1076和内酯稳定剂协效混合物，是一种有加工稳定和长期热稳定性能的稳定剂体系；

所述润滑剂为乙撑双油酸酰胺润滑剂EBO。

新型耐水解PA66复合材料的制备方法如下：

(1)准备主料和辅料：按重量百分比精确称量PA66基础树脂、耐水解剂、润滑剂、纳米颗粒、抗氧剂和玻璃纤维等主料及辅料。其中如有易吸潮物质，注意先干燥后再实验。

(2)主辅料的混合：将精确称量的PA66基础树脂、耐水解剂、润滑剂、纳米颗粒、抗氧剂倒入高速混合机中进行搅拌3-5分钟，使各组分充分分散均匀。

(3)熔融挤出：将混合好的物料加入带9段温控区的双螺杆挤出机，PA66基础树脂等从主喂料口加入，玻璃纤维从侧喂料口加入。控制挤出机螺杆转速为230-320r/min，喂料转速控制在15-25r/min，切粒机转速为400-800r/min。其中9段温控区的温度分别为1区150-170℃，2区220-240℃，3至5区250-270℃，6至9区260-275℃，机头温度为265-270℃。

(4)造粒及后处理：对双螺杆挤出机挤出的物料进行冷却、风干、切粒、过筛、包装等后处理过程。

本发明原理如下：

1.采用高效的耐水解剂制备PA66复合材料。制备好的的PA66复合材料在使用过程中水解会生成羧酸或水等物质，而耐水解剂可与PA66分解产物中的羧酸或水反应，可生成对材料的稳定性没任何负作用的脲基化合物，形成PA66端基保护，终止水解反应的进行；

2.加入纳米颗粒：硅烷偶联剂KH-550改性的纳米SiO₂，一方面与玻璃纤维产生协同作用，增强PA66的拉伸强度、硬度等机械性能，另一方面能够增强PA66的耐磨性；

3.润滑剂EBO的作用是降低物料之间及物料和加工设备表面的摩擦力，从而降低熔体的流动阻力，降低熔体粘度，提高熔体的流动性，避免熔体与设备的粘附，提高制品表面的光洁度等。另一方面，润滑剂EBO的存在可以防止玻纤外露，降低表面的摩擦系数，对复合材料的表观性能进行改善；

4.抗氧剂2921的主要作用为有效地抑制和防止塑料在加工和使用过程中因受热主用而分解变质，使加工顺利进行，保证塑件具有一定的使用寿命。

由于上述技术配方的应用，本技术产品具有以下的优点：高效的耐水解剂的引入，提高了PA66的耐水解性能，增强了玻纤增强PA66在高湿环境下的物理机械性能；硅烷偶联剂KH-550改性纳米SiO₂的引入，进一步增强了PA66的拉伸强度、硬度等机械性能，且增强了PA66的耐磨性；润滑剂的引入有效改善了玻纤增强PA66复合材料的表观性能。

具体实施方式

下面结合实例，对本发明进行进一步详细说明：

以PA66为基体，芳香胺类物质为耐水解剂，经过表面处理的无碱玻纤为增强物，抗氧剂2921为抗氧剂，EBO为润滑剂。具体配比如下表1所示。

表1实验配比表(重量份)

原材料名称	对比例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						PA66	64	61	56	56	56
耐水解剂	0	2	2	2	2
						EBO	0	0	2	2	2
2921	1	1	1	0	1
						玻璃纤维	30	30	40	30	30
纳米颗粒	3	3	3	2	1

根据表1中具体配方按权利要求书10所示方法制备PA66复合材料，在注塑机中制备样品并进行产品性能测试，其中耐水解性能为在100℃热水中浸泡后再进行测试，摩擦磨损实验在MM-200型摩擦磨损试验机上进行，条件为干摩擦滑动，转速为200r/min，偶件为45#钢环，其表面粗糙度Ra为0.08～0.12微米。测试数据如下表2所示。

表2性能对比表

通过以上数据可以发现，耐水解剂大大的提高了玻纤增强PA66复合材料在高温高湿条件下的物理机械性能，而润滑剂EBO的存在大大改善了PA66复合材料的表观性能。二者的配合使用制备了表观性能良好的耐水解玻纤增强PA66复合材料，并且随着原料中纳米颗粒用量的增加，其摩擦系数减小，耐磨性增强。

上述实施案例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.一种耐水解玻纤增强PA66复合材料及其制备方法，其特征在于：由按重量份计算的以下物质组成：

(1)PA66           55-65份

(2)耐水解剂       0.1-2份

(3)玻璃纤维       30-40份

(4)纳米颗粒       1-3份

(5)抗氧剂         0.5-2份

(6)润滑剂         0.5-2份。

2.一种按照权利要求1所述的耐水解玻纤增强PA66复合材料，其特征在于：耐水解剂为碳化二亚胺或二环己基碳化亚胺中的一种或两种。