CN102660119A

CN102660119A - 一种高性能尼龙复合材料及其制备方法

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Publication number: CN102660119A
Application number: CN2012101048992A
Authority: CN
Inventors: 高铭
Original assignee: CHANGSHU HUALIN PLASTIC CO LTD
Current assignee: CHANGSHU HUALIN PLASTIC CO LTD
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: CN102660119B

Abstract

本发明提供了一种高性能尼龙复合材料，其特征在于所述尼龙复合材料包括：尼龙，所述尼龙为尼龙66和尼龙6的混合物、其中尼龙66和尼龙6的重量比为2-6∶1，其质量含量为55-70％；无碱玻璃纤维，其质量含量为25-35％；防玻纤外露调节剂，硅酮和乙撑双硬脂酸酰胺1-2∶1的混合物，其质量含量为0.3-2％；改性剂，蒙脱土纳米复合材料，其质量含量为5-10％，EPDM其质量含量为5-15％。依照本发明制备的尼龙复合材料，其理化性能得到了不同程度的改进。

Description

一种高性能尼龙复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高性能尼龙复合材料及其制备方法，特别涉及一种耐醇解、耐高温的尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

尼龙(Nylon)，中文名聚酰胺，英文名称Polyamide(简称PA)，是分子主链上含有重复酰胺基团-[NHCO]-的热塑性树脂总称。其命名由合成单体具体的碳原子数而定，如：尼龙-6、66。其中尼龙6和尼龙66因其具有优越的综合性能，包括机械强度、刚度、韧度、机械减震性和耐磨性。因此，尼龙6和尼龙66广泛地用于汽车、机械工业、电子电器、精密仪器等领域。从用途来看，汽车行业消耗的尼龙66占第一位，其次是电子电器。大约有88％的尼龙66通过注射成型加工成各种制件，约12％的尼龙66则通过挤出、吹塑等成型加工成相应的制品。由于尼龙66优良的耐热性、耐化学药品性、强度和加工方便等，因而在汽车工业得到了大量应用，目前几乎可用于汽车的所有部位，如发动机部位，电器部位和车体部位。

随着尼龙6和尼龙66的广泛应用，对这些尼龙产品提出了更高的要求，随着温度升高，湿度增大及化学物质的存在，其机械性能和耐腐蚀稳定性明显下降。通过各种改性剂的应用，能够部分提高尼龙6和尼龙66的性能，但如在尼龙中添加耐乙二醇改进剂马来酸接枝聚丙烯导致尼龙6和尼龙66的耐热性和热氧稳定性一下降，单纯添加玻璃纤维，可提高尼龙6和尼龙66的力学性能，但又会出现露纤，影响光洁度等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种高性能尼龙复合材料，其特征在于所述尼龙复合材料包括：

尼龙，所述尼龙为尼龙66和尼龙6的混合物、其中尼龙66和尼龙6的重量比为2-6∶1，其质量含量为55-70％；

无碱玻璃纤维，其质量含量为25-35％；

防玻纤外露调节剂，硅酮和乙撑双硬脂酸酰胺1-2∶1的混合物，其质量含量为0.3-2％；

改性剂，蒙脱土纳米复合材料，其质量含量为5-10％，EPDM，其质量含量为5-15％。

优选地，所述尼龙复合材料还包括耐水解剂，其质量含量为0.2-0.3％。

优选地，所述尼龙为尼龙66和尼龙6的混合物，其中尼龙66与尼龙6的重量比为3-5∶1。

较优选地，所述尼龙为尼龙66和尼龙6的混合物，其中尼龙66与尼龙6的重量比为4∶1。

较优选地，所述无碱玻璃纤维使用短玻璃纤维和长玻璃纤维混合物2∶1，其中短玻璃纤维长度介于3-5mm，长玻璃纤维，长度大于8mm。

最优选地，所述长玻璃纤维为连续无捻粗纱。

优选地，所述方法包括以下步骤：

a称取配方量的原料；

b将无碱玻璃纤维与防玻纤外露调节剂混合均匀，使无碱玻璃纤维的表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂；

c将尼龙与改性剂和其他添加剂加入混合机中充分混合均匀

d将步骤b、c得到的混合物通过主、副进料装置加入同向双螺杆挤出机内，转速300-400r/min，温度210-300摄氏度。熔融混炼后挤出，切粒包装。

或者优选地，所述方法包括以下步骤：

a称取配方量的原料；

b分别将短玻璃纤维和长玻璃纤维与防玻纤外露调节剂混合均匀，使短玻璃纤维和长玻璃纤维的表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂；

c将尼龙、改性剂、表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂的短玻璃纤维、和其他添加剂加入混合机中充分混合均匀；

d将步骤c得到的混合物和表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂的长玻璃纤维通过主、副进料装置加入同向双螺杆挤出机内，转速300-400r/min，温度210-300摄氏度。熔融混炼后挤出，切粒包装。

或者优选地，所述方法包括以下步骤：

a称取配方量的原料；

b将短玻璃纤维与防玻纤外露调节剂混合均匀，使短玻璃纤维的表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂；和连续无捻粗纱与和连续无捻粗纱

c将尼龙、改性剂、表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂的短玻璃纤维、和其他添加剂加入混合机中充分混合均匀

d将步骤c得到的混合物和穿过防玻纤外露调节剂而使表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂的连续无捻粗纱通过主、副进料装置加入同向双螺杆挤出机内，转速300-400r/min，温度210-300摄氏度，无碱玻璃纤维连续无捻粗纱的进料速度与转速相匹配，熔融混炼后挤出，切粒包装。

较优选地，所述步骤c中使表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂的连续无捻粗纱通过的副进料装置大于两个，并且所述副进料装置的进料口的延长线彼此不平行，呈小于90度角。

通常，尼龙66是由己二酸和己二胺反应，再缩聚脱水而成；而尼龙6是通过已内酰胺开环聚合而成。两者分子结构很近似，但尼龙66相邻分子间氢键结合比较牢固，因此尼龙66的熔点较高，耐热性能和弹性较好；而尼龙6分子链间具有较多的空隙结构，利于一些小分子渗入空隙，表现为易于与改性剂结合，如尼龙6较尼龙66易于染色。将尼龙66和尼龙6结合使用，由于结构近似，所以两者具有较好的相容性，并且能够结合两者的优点。

玻璃纤维是纤维增强复合材料中应用最为广泛的增强体。玻璃纤维具有成本低，不燃烧、耐热、耐化学腐蚀、拉伸强度和冲击强度高、断裂延伸率小，绝热性及绝缘性好等优点。无碱玻璃纤维化学稳定性较中碱和高碱玻璃纤维的稳定性高，耐水耐弱碱性好。玻纤增强尼龙66复合材料在玻璃纤维含量为30％时，材料的缺口、无缺口冲击强度才会达到较理想的值，其拉伸强度也较高。随着玻璃纤维长度的增加，对复合材料各项性能均可不同程度地提高。增强尼龙的性能与玻璃纤维的长度密切相关。使用两种长度的玻璃纤维，可以改变尼龙复合材料局部和整体的机械性能，长、短玻璃纤维联合作用，类似于形成一种起支撑作用的网状结构，长玻璃纤维类似于尼龙复合材料的“骨架”，而短玻璃纤维类似于尼龙复合材料的“肌肉”，使尼龙复合材料的多项性能指标得到明显的提高。

偶联剂是一种表面活性剂，一般含有两部分性质不同的基团，一种官能团能很好与玻璃纤维表面结合，另一种官能团能很好与尼龙结合(产生共聚)，既保护了玻璃纤维表面，又大大增强了玻璃纤维与尼龙的粘结，防止水分或其他有害介质侵入。最常使用的偶联剂是有机硅烷类偶联剂。乙撑双硬脂酸酰胺为优良的塑料加工助剂，几乎适用于所有热固性和热塑性塑料。乙撑双硬脂酸酰胺的润滑作用，抗粘连性和抗静电性优良，并能显著改善塑料或填料的分散性，因此，广泛用作润滑剂，脱模剂，爽滑开口剂。在塑料加工中加入本品，可改善树脂的溶流动性，提高工效，弥补模具光洁度之不足，使制品有光泽，色彩均匀鲜艳。乙撑双硬脂酸酰胺作为润滑剂，内外润滑作用优良，与其它润滑剂如高级醇，脂肪酸酯硬酸钙及石蜡等合用有良好协同作用。在ABS，AS，硬质PVC，聚甲醛，聚碳酸脂以及聚胺脂和酚醛树脂的加工中，可用本品作为润滑脱模剂，其添加量0.5-1.5％左右。

改性剂，蒙脱土纳米复合材料不但作为一种成核剂提高了尼龙的结晶度，而且作为一种改性剂，降低了尼龙的平衡吸水率，耐乙二醇。蒙脱土的添加大于4％，其质量含量为5-10％，EPDM，其质量含量为5-15％，优选地10％；通过以尼龙蒙脱土纳米复合材料为基体，用EPDM而而对尼龙复合材料进行增韧。通过添加耐水解剂，可进一步提高尼龙复合材料的耐水解、醇解性能。

依照本发明制备的尼龙复合材料，其理化性能得到了不同程度的改进，解决了玻纤外露等光洁度问题，具有耐高温、耐乙二醇等性能；并且其机械性能也获得了明显的提高，具有抗冲击，保持尺寸的稳定性和耐久性。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1：无碱玻璃纤维增强尼龙复合材料，由以下组分构成：

实例1尼龙66和尼龙6的混合物(重量比为2∶1)55％、无碱玻璃纤维(重庆国际复合材料有限公司，ECS401AD，直径13um，长度4mm)30％、硅酮和乙撑双硬脂酸酰胺(重量比为1∶1)1.0％、蒙脱土纳米复合材料8％、EPDM 6％。

实例2尼龙66和尼龙6的混合物(重量比为4∶1)60％、无碱玻璃纤维(长度12mm)20％、硅酮和乙撑双硬脂酸酰胺(重量比为1∶1)1.2％、蒙脱土纳米复合材料7％、EPDM 6％、染色剂(黑色母)0.6％，耐水解剂0.2％(布吕格曼，抗水解剂H3337)。

实例3尼龙66和尼龙6的混合物(重量比为5∶1)60％、无碱玻璃纤维(长度6mm)25％、硅酮和乙撑双硬脂酸酰胺(重量比为1∶1)1.1％、蒙脱土纳米复合材料7％、EPDM 6％、热稳定剂(碘化亚铜)0.1％、染色剂(黑色母)0.6％，耐水解剂0.2％。

实例1-3的制备方法包括以下步骤：

a称取配方量的原料；

c将尼龙与改性剂和其他添加剂加入混合机中充分混合均匀

d将步骤b、c得到的混合物通过主、副进料装置加入同向双螺杆挤出机内，转速350r/min，温度260摄氏度。熔融混炼后挤出，切粒包装。

实施例2：长、短玻璃纤维增强尼龙复合材料，由以下组分构成：

实例4尼龙66和尼龙6的混合物(重量比为2∶1)55％、长玻璃纤维(长度12mm)20％、短玻璃纤维(长度4mm)10％、硅酮和乙撑双硬脂酸酰胺(重量比为1∶1)1.0％、蒙脱土纳米复合材料7％、EPDM 6％、热稳定剂(碘化亚铜)0.2％、染色剂(黑色母)0.6％，耐水解剂0.2％。

实例4的制备方法包括以下步骤：

a称取配方量的原料；

d将步骤c得到的混合物和表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂的长玻璃纤维通过主、副进料装置加入同向双螺杆挤出机内，转速300r/min，温度280摄氏度。熔融混炼后挤出，切粒包装。

实例5尼龙66和尼龙6的混合物(重量比为4∶1)59％、无碱玻璃纤维连续无捻粗纱18％、短玻璃纤维(长度3mm)9％、硅酮和乙撑双硬脂酸酰胺(重量比为1∶1)1.1％、蒙脱土纳米复合材料7％、EPDM 5％、染色剂(黑色母)0.6％，耐水解剂0.3％。

实例6尼龙66和尼龙6的混合物(重量比为5∶1)58％、无碱玻璃纤维连续无捻粗纱18％、短玻璃纤维(长度3mm)9％、硅酮和乙撑双硬脂酸酰胺(重量比为1∶1)1.1％、蒙脱土纳米复合材料7％、EPDM 6％、热稳定剂(碘化亚铜)0.1％、染色剂(黑色母)0.6％，耐水解剂0.2％。

实例5、6的制备方法包括以下步骤：

a称取配方量的原料；

b将短玻璃纤维与防玻纤外露调节剂混合均匀，使短玻璃纤维的表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂；

d将步骤c得到的混合物和穿过防玻纤外露调节剂而使表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂的连续无捻粗纱通过一个主进料装置、两个副进料装置加入同向双螺杆挤出机内，转速400r/min，温度260摄氏度，其中两个副进料装置的进料口的延长线彼此呈45度角，无碱玻璃纤维连续无捻粗纱的进料速度与转速相匹配，熔融混炼后挤出，切粒包装。

实例1-6制备的尼龙复合材料的性能参数如表1所示：

表1实例1-6制备的尼龙复合材料的性能参数

将尼龙66和尼龙6结合使用，由于结构近似，所以两者具有较好的相容性，并且能够结合两者的优点。长、短玻璃纤维联合作用，类似于形成一种起支撑作用的网状结构，长玻璃纤维类似于尼龙复合材料的“骨架”，而短玻璃纤维类似于尼龙复合材料的“肌肉”，使尼龙复合材料的多项性能指标得到明显的提高。双螺杆挤出机包括两个以上的副进料装置，从而使表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂的连续无捻粗纱可以通过这些副进料装置进入双螺杆挤出机，并且副进料装置的进料口的延长线彼此呈45度角，而使尼龙复合材料中的连续无捻粗纱彼此交织成网状。依照本发明制备的尼龙复合材料，其理化性能得到了不同程度的改进，解决了玻纤外露等光洁度问题，具有耐高温、耐乙二醇等性能；并且其机械性能也获得了明显的提高，具有抗冲击，保持尺寸的稳定性和耐久性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仪仪限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。

Claims

1.一种高性能尼龙复合材料，其特征在于所述尼龙复合材料包括：

无碱玻璃纤维，其质量含量为25-35％；

2.如权利要求1所述的高性能尼龙复合材料，其特征在于所述尼龙复合材料还包括耐水解剂，其质量含量为0.2-0.3％。

3.如权利要求2所述的高性能尼龙复合材料，其特征在于所述尼龙为尼龙66和尼龙6的混合物，其中尼龙66与尼龙6的重量比为3-5∶1。

4.如权利要求3所述的高性能尼龙复合材料，其特征在于所述尼龙为尼龙66和尼龙6的混合物，其中尼龙66与尼龙6的重量比为4∶1。

5.如权利要求4所述的高性能尼龙复合材料，其特征在于所述无碱玻璃纤维使用短玻璃纤维和长玻璃纤维混合物2∶1，其中短玻璃纤维长度介于3-5mm，长玻璃纤维，长度大于8mm。

6.如权利要求5所述的高性能尼龙复合材料，其特征在于所述长玻璃纤维为连续无捻粗纱。

7.如权利要求1-4中任一所述的高性能尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a称取配方量的原料；

c将尼龙与改性剂和其他添加剂加入混合机中充分混合均匀

8.如权利要求5所述的高性能尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a称取配方量的原料；

9.如权利要求6所述的高性能尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a称取配方量的原料；

10.如权利要求9所述的高性能尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c中使表面涂覆有适量的防玻纤外露调节剂的连续无捻粗纱通过的副进料装置大于两个，并且所述副进料装置的进料口的延长线彼此不平行，呈小于90度角。